4.1杂化轨道理论与分子构型

杂化轨道理论杂化轨道理论基本介绍核外电子在一般状态下总是处于一种较为稳定的状态，即基态。

而在某些外加作用下，电子也是可以吸收能量变为一个较活跃的状态，即激发态。

在形成分子的过程中，由于原子间的相互影响，单个原子中，具有能量相近的两个电子亚层中，具有能量较低的电子亚层的一个或多个电子会激发而变为激发态，进入能量较高的电子亚层中去，即所谓的跃迁现象，从而新形成了一个或多个能量较高的电子亚层。

此时，这一个与多个原来处于较低能量的电子亚层的电子所具有的能量增加到与原来能量较高的电子亚层中的电子相同。

这样，这些电子的轨道便混杂在一起，这便是杂化，而这些电子的状态也就是所谓的杂化态。

概述1931年,Linus Carl Pauling提出轨道杂化理论。

实验事实基础是许多分子的键角不等于原子轨道间夹角。

如氧原子与氢原子组成的水分子H－O－H的键角是104.5o，不等于氧的2py与2pz轨道间的夹角90o。

类似的，NH3分子中H－N－H的键角也不等于90o，实际测得107.3o。

实验测得甲烷分子CH4是四面体结构，H－C－H键角为109.5o。

要点⑴ 在形成分子（主要是化合物）时，同一原子中几个能量相近的不同类型的原子轨道 (一般为同一能级组的原子轨道)可以进行线性组合(杂化)，重新分配能量和确定空间方向，组成数目相等的新的一组原子轨道。

⑵杂化轨道成键能力大于原来的原子轨道。

因为杂化轨道的形状变成一头大一头小了,用大的一头与其他原子的轨道重叠,重叠部分显然会增大。

⑶ 形成的杂化轨道之间应尽可能地满足最小排斥原理（化学键间排斥力越小，体系越稳定），为满足最小排斥原理，杂化轨道之间的夹角应达到最大。

⑷ 分子的空间构型主要取决于分子中σ键形成的骨架，杂化轨道形成的键均为σ键，所以，杂化轨道的类型与分子的空间构型相关。

相关概念在形成多原子分子的过程中，中心原子的若干能量相近的原子轨道线性组合成新的原子轨道，这个过程叫做原子轨道的杂化，产生的新轨道叫做杂化轨道。

杂化轨道理论(图解）一、原子轨道角度分布图二、共价键理论和分子结构㈠、共价键理论简介１、经典的化学键电子理论：1916年德国化学家柯塞尔(Kossel)和1919年美国化学家路易斯(Lewis)等提出了化学键的电子理论。

他们根据稀有气体原子的电子层结构特别稳定这一事实，提出各元素原子总是力图（通过得失电子或共用电子对）使其最外层具有８电子的稳定结构。

柯塞尔用电子的得失解释正负离子的结合。

路易斯提出，原子通过共用电子对而形成的化学键称为共价键(covalent [k?u`veilent]bond[b?nd])。

用黑点代表价电子（即最外层s，p轨道上的电子），可以表示原子形成分子时共用一对或若干对电子以满足稀有气体原子的电子结构。

为了方便，常用短线代替黑点，用“－”表示共用１对电子形成的共价单键，用“＝”表示２对电子形成的共价双键，“≡”表示３对电子形成的共价叁键。

原子单独拥有的未成键的电子对叫做孤对电子(lone[l?un]pair[pε?]electron[i`lektr?n])。

Lewis结构式的书写规则又称八隅规则（即８电子结构）。

评价贡献：Lewis共价概念初步解释了一些简单非金属原子间形成共价分子的过程及其与离子键的区别。

局限性：①、未能阐明共价键的本质和特性；②、八隅规则的例外很多。

PCl5SF6BeCl2BF3NO，NO2…中心原子周围价电子数10 12 4 6 含奇数价电子的分子…③、不能解释某些分子的性质。

含有未成对电子的分子通常是顺磁性的（即它们在磁场中表现出磁性）例如O2。

２、1927年德国的海特勒Heitler和美籍德国人的伦敦London两位化学家建立了现代价键理论，简称VB理论（电子配对法）。

1931年，鲍林在电子配对的基础上提出了杂化轨道理论的概念，获1954年诺贝尔化学奖。

３、1928年－1932年马利肯由于建立和发展分子轨道理论荣获得1966年诺贝尔化学奖。

MO法和VB法是两种根本不同的物理方法；都是电子运动状态的近似描述；在一定条件下它们具有等价性。

第2课时杂化轨道理论简介配合物理论简介▍课标要求▍1．了解杂化轨道理论及常见的杂化轨道类型(sp，sp2，sp3)，并能根据杂化轨道理论判断简单分子或离子的构型。

2．能说明简单配合物的成键情况。

要点一杂化轨道理论简介1．来源杂化轨道理论是鲍林为了解释分子的提出的一种价键理论。

2．轨道杂化与杂化轨道甲烷分子中碳原子杂化形成sp3杂化轨道过程：在形成CH4分子时，碳原子的一个轨道和三个轨道发生混杂，形成四个能量相等的杂化轨道。

四个杂化轨道分别与四个H原子的1s轨道重叠成键形成CH4分子，所以四个C—H键是等同的。

3．杂化类型与分子构型的关系杂化类型sp sp2sp3参与杂化的原子轨道及数目1个s轨道1个p轨道1个s轨道1个s轨道3个p轨道杂化轨道的数目杂化轨道间的夹角180°空间构型直线形正四面体形实例CO2、C2H2BF3、苯、乙烯CH4、CCl43要点二配合物理论简介1．配位键(1)概念：成键的一方提供孤电子对(配体)，另一方面提供空轨道而形成的“电子对给予—接受键”，是一类特殊的键。

如在四水合铜离子中，铜离子与水分子之间的化学键是由水分子提供给予铜离子，铜离子接受水分子的孤电子对形成的。

(2)表示：配位键可以用A→B来表示，其中A是孤电子对的原子，叫做体；B是孤电子对的原子。

例如：2．配位化合物(1)定义：与某些(称为)以结合形成的化合物，简称配合物。

(2)配合物的形成举例Cu2＋＋2NH3·H2O===Cu(OH)2↓＋2NH＋4；Cu(OH)2＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－；[Cu(NH3)4]2＋＋SO2－4＋H2O=====乙醇[Cu(NH3)4]SO4·H2O↓滴加氨水后，试管中首先出现蓝色沉淀，氨水过量后沉淀逐渐溶解，滴加乙醇后析出深蓝色晶体Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3溶液颜色3渐溶解，为什么？考点一杂化轨道与分子的构型1．杂化与杂化轨道(1)①杂化轨道数等于参与杂化的原子轨道数。

杂化轨道理论在形成多原子分子的过程中，中心原子的若干能量相近的原子轨道重新组合，形成一组新的轨道，这个过程叫做轨道的杂化，产生的新轨道叫做杂化轨道。

1基本介绍杂化轨道理论（hybrid orbital theory)是1931年由鲍林(Pauling L)等人在价键理论的基础上提出，它实质上仍属于现代价键理论，但是它在成键能力、分子的空间构型等方面丰富和发展了现代价键理论。

核外电子在一般状态下总是处于一种较为稳定的状态，即基态。

而在某些外加作用下，电子也是可以吸收能量变为一个较活跃的状态，即激发态。

在形成分子的过程中，由于原子间的相互影响，单个原子中，具有能量相近的两个能级中，具有能量较低的能级的一个或多个电子会激发而变为激发态，进入能量较高的能级中去，即所谓的跃迁现象，从而新形成了一个或多个能量较高的能级。

此时，这一个或多个原来处于较低能量的能级的电子所具有的能量增加到与原来能量较高的能级中的电子相同。

这样，这些电子的轨道便混杂在一起，这便是杂化，而这些电子的状态也就是所谓的杂化态。

用化学语言讲，杂化轨道理论从电子具有波动性、波可以叠加的观点出发，认为一个原子和其他原子形成分子时，中心电子所用的电子轨道不是原来纯粹的s轨道或p轨道，而是若干不同类型、能量相近的电子轨道经叠加混杂、重新分配轨道的能量和调整空间伸展方向，组成了同等数目的能量完全相同的新的电子轨道——杂化轨道，以满足化学结合的需要。

这一过程称为电子轨道的杂化。

2基本要点只有最外电子层中不同能级中的电子可以进行轨道杂化，且在第一层的两个电子不参与反应。

不同能级中的电子在进行轨道杂化时，电子会从能量低的层跃迁到能量高的层，并且杂化以后的各电子轨道能量相等又高于原来的能量较低的能级的能量而低于原来能量较高的能级的能量。

当然的，有几个原子轨道参加杂化，杂化后就生成几个杂化轨道。

杂化轨道成键时，要满足原子轨道最大重叠原理。

杂化后的电子轨道与原来相比在角度分布上更加集中，从而使它在与其他原子的原子轨道成键时重叠的程度更大，形成的共价键更加牢固。

化学键 分子结构与性质1．共价键的键参数及类型共价键⎩⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎧特征：方向性和饱和性键参数⎩⎪⎨⎪⎧ 键长越长，键能越小，键越不稳定键角决定分子立体结构类型⎩⎪⎨⎪⎧成键方式⎩⎪⎨⎪⎧ σ键：电子云头碰头重叠π键：电子云肩并肩重叠极性⎩⎪⎨⎪⎧极性键：A—B非极性键：A—A 配位键：一方提供孤电子对，另一方提供 空轨道说明：σ键和π键的数目⎩⎪⎨⎪⎧共价单键：σ键共价双键：1个σ键，1个π键共价三键：1个σ键，2个π键2．与分子结构有关的三种理论 (1)杂化轨道理论①基本观点：杂化轨道成键满足原子轨道最大重叠原理；杂化轨道形成的共价键更加牢固。

②杂化轨道类型与分子构型的关系。

(2)价层电子对互斥理论①基本观点：分子中的价电子对(包括成键电子对和孤电子对)由于相互排斥作用，尽可能趋向彼此远离。

②价电子对数的计算价电子对数＝成键电子对＋中心原子的孤电子对数＝中心原子的价电子数＋每个配位原子提供的电子数×m ±电荷数2③价层电子对互斥理论在判断分子构型中的应用。

(3)等电子原理①基本观点：原子总数相同、价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征，具有许多相近的性质。

②实例：SO 2－4、PO 3－4为等电子体，其中心原子均采用sp 3杂化，离子构型均为正四面体形。

3．化学键的极性与分子极性的关系4.三种作用力及对物质性质的影响(1)F2通入稀NaOH溶液中可生成OF2，OF2分子构型为________，其中氧原子的杂化方式为________。

(2)CS2分子中，共价键的类型有____________，C原子的杂化轨道类型是________，写出两个与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子或离子____________。

(3)磷和氯反应可生成组成比为1∶3的化合物，该化合物的立体构型为________________，中心原子的杂化轨道类型为________。

(4)[2015·全国卷Ⅱ，37(4)]化合物D2A(Cl2O)的立体构型为________，中心原子的价层电子对数为________。