2022年高中化学 课题15 杂化轨道理论竞赛讲义

2022年高中化学 课题15 杂化轨道理论竞赛讲义学习目标：1、知道杂化轨道理论； 2、杂化轨道的类型； 3、等性杂化与不等性杂化； 4、杂化轨道的类型与分子空间构型。学习过程：1931年，鲍林在价键理论的基础上提出。形成分子时由于原子之间存在互相影响，使若干不同类型能量相近的原子轨道混合起来，重新组合成一组新的轨道的过程叫杂化，所形成的新轨道叫做 一、杂化轨道。具有了杂化轨道的中心原子的单电子与其他原子自旋相反的单电子形成共价键。二、杂化轨道的类型：sp杂化。一个s轨道和一个p轨道进行sp杂化，组合成两个sp杂化轨道，每个杂化轨道含有s和p的成分，两个杂化轨道间的夹角为180，呈直线型。如BeCl2分子。BeCl2分子形成过程示意图 sp2杂化。一个s轨道和两个p轨道杂化，每个杂化轨道都含有s和p的成分，杂化轨道间的夹角为120，呈平面三角形。如BF3分子。sp3杂化。由一个s轨道和三个p轨道组合而成，每个杂化轨道含有s 和p的成分。杂化轨道间的夹角为10928，空间构型为四面体型。如CH4分子。CH4分子的形成过程示意图除s-p杂化以外，还有d轨道参加的sp3d和sp3d2杂化轨道等（如PCl5分子和SF6分子）。PCl5分子和SF6分子的空间构型等性杂化与不等性杂化。等性杂化：CH4分子中C原子采取sp3杂化，四个sp3杂化轨道全部用来与氢的1s轨道成键，每个杂化轨道都是等同的，具有完全相同的特性。不等性杂化：由于孤对电子的存在而造成的各个杂化轨道不等同。如，形成H2O分子时，O原子也采取sp3 杂化，在四个sp3杂化轨道中，有两个杂化轨道被两对孤对电子所占据，剩下的两个杂化轨道为两个成单电子占据，与两个H原子的1s轨道形成两个共价单键。因此，H2O分子的空间构型为V型结构，同时由于占据两个sp3杂化轨道的两对孤对电子之间排斥作用较大，使两个OH键间的夹角不是10928而是104.5。同样，NH3分子形成过程中，N原子也采取sp3不等性杂化，由于N原子的一对孤对电子占据了一个sp3 杂化轨道， NH3分子的空间构型为三角锥型，NH键之间的夹角为10718。 H2O分子和NH3的空间构型杂化轨道理论小结：原子在成键时状态变化价电子激发成键原子轨道 “混杂”重新组合成形成杂化轨道。杂化条件轨道能级相近。杂化前原子轨道数组合后杂化轨道数。形状葫芦形，一头大，一头小。杂化轨道成键能力原未杂化轨道的成键能力，形成的化学键键能大，生成的分子更稳定。