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第1课时杂化轨道理论与分子空间构型,专题4第一单元分子构型与物质的性质,学习目标定位 知道共价分子结构的多样性和复杂性，能用杂化轨道理论解释或预测某些分子或离子的空间结构。,新知导学,达标检测,内容索引,新知导学,1.试解释CH4分子为什么具有正四面体的空间构型？ (1)杂化轨道的形成 碳原子的1个2s轨道上的电子进入2p空轨道， 个2s轨道和 个2p轨道“混合”起来，形成 相同的4个 ，可表示为,1,一、杂化轨道及其理论要点,3,sp3杂化轨道,能量,(2)共价键的形成 碳原子的4个 分别与四4个H原子的 轨道重叠形成4个相同的 键。 (3)CH4分子的空间构型 甲烷分子中的4个CH是等同的，CH之间的夹角键角是 ，形成正四面体型分子。,sp3杂化轨道,1s,109.5,2.轨道杂化与杂化轨道 (1) 轨道的杂化：在外界条件影响下，原子内部能量 的原子轨道重新组合形成一组新轨道的过程叫做原子轨道的杂化。 (2)杂化轨道：重新组合后的新的原子轨道，叫做 ，简称杂化轨道。 (3)轨道杂化的过程： 。,相近,激发,杂化原子轨道,杂化,轨道重叠,杂化轨道理论要点 (1)原子在成键时，同一原子中能量相近的原子轨道可重新组合成杂化轨道。 (2)参与杂化的原子轨道数等于形成的杂化轨道数。 (3)杂化改变了原子轨道的形状、方向。杂化使原子的成键能力增大。,例1下列关于杂化轨道的说法错误的是 A.所有原子轨道都参与杂化形成杂化轨道 B.同一原子中能量相近的原子轨道参与杂化 C.杂化轨道能量集中，有利于牢固成键 D.杂化轨道中不一定有一个电子,答案,解析,解析参与杂化的原子轨道，其能量不能相差太大，如1s轨道与2s、2p轨道能量相差太大，不能形成杂化轨道，即只有能量相近的原子轨道才能参与杂化，故A项错误，B项正确； 杂化轨道的电子云一头大一头小，成键时利用大的一头，可使电子云重叠程度更大，形成牢固的化学键，故C项正确； 并不是所有的杂化轨道中都会有电子，也可以是空轨道，也可以有一对孤电子对(如NH3、H2O)，故D项正确。,1.用杂化轨道理论解释BeCl2、BF3分子的形成 (1)BeCl2分子的形成,二、用杂化轨道理论解释分子的形成及分子中的成键情况,杂化后的2个sp杂化轨道分别与氯原子的3p轨道发生重叠，形成2个键，构成直线形的BeCl2分子。,相关视频,(2)BF3分子的形成,相关视频,2.用杂化轨道理论解释乙烯、乙炔分子中的成键情况 (1)乙烯分子中的成键情况 在乙烯分子中，C原子采取 杂化，形成3个杂化轨道，两个碳原子各以1个杂化轨道互相重叠，形成1个CC 键，另外两个杂化轨道分别与氢原子的1s轨道重叠，形成2个CH 键，这样形成的5个键在同一平面上，此外每个C原子还剩下1个未杂化的p轨道，它们发生重叠，形成一个键。其结构示意图如下：,sp2,(2)乙炔分子中的成键情况 在乙炔分子中，碳原子采取 杂化，形成2个杂化轨道，两个碳原子各以1个杂化轨道互相重叠，形成1个CC 键，每一个碳原子又各以1个sp轨道分别与1个氢原子形成键，这样形成的3个键在同一直线上，此外每个碳原子还有2个未杂化的2p轨道，它们发生重叠，形成两个 键。其结构示意图如下：,sp,杂化轨道的类型与分子空间构型的关系,特别提醒杂化轨道只能形成键，不能形成键。,例2下列分子的空间构型可用sp2杂化轨道来解释的是 BF3CH2=CH2 CHCH NH3CH4 A. B. C. D.=,答案,解析,解析sp2杂化轨道形成夹角为120的平面三角形，BF3为平面三角形且BF键夹角为120； C2H4中碳原子以sp2杂化，且未杂化的2p轨道形成键； 同相似； 乙炔中的碳原子为sp杂化； NH3中的氮原子为sp3杂化； CH4中的碳原子为sp3杂化。,例3有关杂化轨道的说法不正确的是 A.杂化前后的轨道数不变，但轨道的形状发生了改变 B.sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角分别为109.5、120、180 C.杂化轨道既可形成键，又可形成键 D.已知CO2为直线形分子，其分子结构可以用sp杂化轨道解释,解析杂化前后的轨道数不变，杂化后，各个轨道尽可能分散、对称分布，导致轨道的形状发生了改变， A正确； sp3、sp2、sp杂化轨道其空间构型分别是正四面体型、平面三角形、直线形，所以其夹角分别为109.5、120、180，B正确； 杂化轨道只能形成键，C错误； 直线形分子的键角为180，中心原子的杂化方式是sp, D正确。,答案,解析,(1)由分子构型判断杂化类型 直线形sp杂化 平面形sp2杂化 四面体型sp3杂化 (2)由碳原子的饱和程度判断 饱和碳原子sp3杂化 双键上的碳原子sp2杂化 叁键上的碳原子sp杂化,中心原子杂化类型的判断方法,方法规律,学习小结,达标检测,1.s轨道和p轨道杂化的类型不可能有 A.sp杂化 B.sp2杂化 C.sp3杂化 D.sp4杂化,答案,解析,解析p轨道只有3个方向不同的轨道px、py、pz，与1个s轨道可形成sp杂化如二氧化碳分子中碳原子，sp2杂化如BCl3中硼原子，最多形成sp3杂化如CCl4分子中碳原子，不可能有sp4出现。,1,2,3,4,5,1.s轨道和p轨道杂化的类型不可能有 A.sp杂化 B.sp2杂化 C.sp3杂化 D.sp4杂化,2.下列有关sp杂化轨道的叙述正确的是 A.是由一个1s轨道和一个2p轨道线性组合而成 B.sp杂化轨道中的两个杂化轨道完全相同 C.sp杂化轨道可与其他原子轨道形成键和键 D.sp杂化轨道有两个，一个能量升高，另一个能量降低，但总能量保持 不变,答案,解析,1,2,3,4,5,解析sp杂化轨道是同一原子内同一电子层内轨道发生的杂化，A项错误； 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，所形成两个能量等同的sp杂化轨道，B项正确，D项错误； 杂化轨道用于形成键，未杂化的轨道形成键，不是杂化轨道形成键，C项错误。,1,2,3,4,5,3.在乙炔分子中有3个键、2个键，它们分别是 A.sp杂化轨道形成键、未杂化的2个2p轨道形成2个键，且互相垂直 B.sp杂化轨道形成键、未杂化的2个2p轨道形成2个键，且互相平行 C.CH之间是sp杂化轨道形成的键，CC之间是未参加杂化的2p轨 道形成的键 D.CC之间是sp杂化轨道形成的键，CH之间是未参加杂化的2p轨 道形成的键,答案,解析,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,解析碳原子形成乙炔时，一个2s轨道和一个2p轨道杂化成两个sp轨道，另外的两个2p轨道保持不变，其中一个sp轨道与氢原子的1s轨道头碰头重叠形成CH 键，另一个sp轨道则与另一个碳原子的sp轨道头碰头重叠形成CC 键，碳原子剩下的两个p轨道则肩并肩重叠形成两个CC 键，且这两个键相互垂直。,4.在 分子中，羰基碳原子与甲基碳原子成键时所采取的杂化方式分别为 A.sp2杂化；sp2杂化 B.sp3杂化；sp3杂化 C.sp2杂化；sp3杂化 D.sp杂化；sp3杂化,答案,解析,1,2,3,4,5,解析羰基上的碳原子共形成3个键，为sp2杂化；两侧甲基中的碳原子共形成4个键，为sp3杂化。,5.石墨烯(图甲)是一种由单层碳原子构成的平面结构新型材料，石墨烯中部分碳原子被氧化后，其平面结构会发生改变，转化为氧化石墨烯(图乙)。,1,2,3,4,5,答案,解析,解析图甲中，1号C与相邻的3个C形成1个碳碳双键和2个碳碳单键，即形成3个键和1个键。,(1)图甲中，1号C与相邻C形成键的个数为_。,3,(2)图乙中，1号C的杂化方式是_，该C与相邻C形成的键角_(填“”“”或“”)图甲中1号C与相邻C形成的键角。,1,2,3,4,5,答案,解析,解析图乙中，1号C除与3个C形成化学键外，还与羟基氧原子形成化学键，故该C采取sp3杂化。,sp3,
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