杂化轨道理论要点

第2课时 杂化轨道理论[学习目标定位] 知道杂化轨道理论的基本内容，能根据杂化轨道理论确定简单分子的立体构型。

一 杂化轨道理论1.杂化轨道及其理论要点(1)阅读教材内容，并讨论甲烷分子中四个C—H 键的键能、键长，为什么都完全相同？ 答案 在形成CH 4分子时，碳原子的一个2s 轨道和三个2p 轨道发生混杂，形成四个能量相等的sp 3杂化轨道。

四个sp 3杂化轨道分别与四个H 原子的1s 轨道重叠成键形成CH 4分子，所以四个C—H 是等同的。

可表示为(2)由以上分析可知①在外界条件影响下，原子内部能量相近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，重新组合后的新的原子轨道，叫做杂化原子轨道，简称杂化轨道。

②轨道杂化的过程：激发→杂化→轨道重叠。

(3)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加。

2.杂化轨道类型和立体构型 (1)sp 杂化——BeCl 2分子的形成 ①BeCl 2分子的形成杂化后的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σ键，构成直线形的BeCl 2分子。

②sp 杂化：sp 杂化轨道是由一个n s 轨道和一个n p 轨道杂化而得，每个sp 杂化轨道含有12s和12p 轨道的成分。

sp 杂化轨道间的夹角为180°，呈直线形(如BeCl 2)。

③sp 杂化后，未参与杂化的两个n p 轨道可以用于形成π键，如乙炔分子中的C ≡C 键的形成。

(2)sp 2杂化——BF 3分子的形成 ①BF 3分子的形成②sp 2杂化：sp 2杂化轨道是由一个n s 轨道和两个n p 轨道杂化而得，每个sp 2杂化轨道含有13s 和23p 的成分。

sp 2杂化轨道间的夹角为120°，呈平面三角形(如BF 3)。

杂化轨道理论的基本要点1．只有能量相近的原子轨道才能进行杂化，同时只有在形成分子的过程中才会发生，而孤立的原子是不可能发生杂化的。

在形成分子时，通常存在激发、杂化、轨道重叠等过程。

2．杂化轨道的成键能力比原来未杂化的轨道的成键能力强，形成的化学键的键能大。

因为杂化后原子轨道的形状发生变化，电子云分布集中在某一方向上，比未杂化的s、p、d轨道的电子云分布更为集中，重叠程度增大，成键能力增强。

3．杂化轨道的数目等于参加杂化的原子轨道的总数。

4．杂化轨道成键时，要满足化学键间最小排斥原理。

键与键间排斥力的大小决定于键的方向，即决定于杂化轨道间的夹角。

故杂化轨道的类型与分子的空间构型有关。

杂化轨道理论是鲍林为了解释分子的立体结构提出的。

中心原子杂化轨道、孤电子对数及与之相连的原子数间的关系是：杂化轨道数=孤电子对数+与之相连的原子数。

杂化前后轨道总数比变，杂化轨道用来形成σ键或容纳孤对电子，未杂化的轨道与杂化轨道所在平面垂直，可用来形成π键。

常见杂化方式(1)sp杂化：直线型如：CO2、CS2(2)sp2杂化：平面三角形（等性杂化为平面正三角形）如：BCl3C2H4不等性杂化为V字型如：H2O H2S OF2(3)sp3杂化：空间四面体（等性杂化为正四面体）如：CH4、CCl4不等性杂化为三角锥如：NH3PCl3H3O+sp3d杂化：三角双锥sp3d2杂化：八面体（等性杂化为正八面体）杂化轨道理论认为：原子在形成分子时，由于原子间相互作用的影响，若干不同类型能量相近的原子轨道混合起来，重新组合成一组新轨道，这种重新组合的过程称为杂化hybridation），所形成的新的原子轨道称为杂化轨道（hybrid orbit）。

什么叫杂化？同一原子的能量相近的原有的原子轨道“混杂”起来，重新组合形成新轨道的过程，叫做杂化。

什么叫杂化轨道？新组合的原子轨道叫做杂化轨道。

为什么要杂化？杂化轨道形成的化学键的强度更大，体系的能量更低。

高一化学《杂化轨道理论》知识要点精华1.杂化轨道理论(1)杂化轨道理论要点为了解释分子或离子的立体结构，鲍林以量子力学为基础提出了杂化轨道理论。

我们不妨先以甲烷为例说明杂化轨道理论的出发点；甲烷分子实测的和VSEPR模型预测的立体结构都是正四面体。

若认为CH4里的中心原子碳的4个价电子层原子轨道一一2s和2 px,2py,2pz分别跟4个氛原子的Is原子轨道重叠形成。

键，无法解样甲烷的4个C-H 键是等同的，因为碳原子的3个2p轨道是相互垂直，而2s轨道是球形的.鲍林假没，甲烷的中心原子一一碳原子一一在形成化学键时，4个价电子层原子轨道并不维持原来的形状，而是发生所谓“杂化”，得到4个等同的轨道，总称sp3杂化轨道。

除sp3杂化，还有两种由s轨道和p轨道杂化的类型，一种是1个s轨道和2个p轨道杂化，杂化后得到平面三角形分布的3个轨道，总称sp2杂化轨道；另一种是1个s轨道和 1个P轨道杂化，杂化后得到呈直线分布的2个轨道，总称sp杂化轨道。

图2-6画出了sp3、s P2和sp三种杂化轨道在空间的排布。

在该图最右边画出了未参与sp2杂化和sp杂化的剩余p轨道与杂化轨道的空间关系一一未参与sp2杂化的1个p轨道垂直于杂化轨道形成的平面;未参与sp杂化的2个p轨道与sp杂化轨道形成的直线呈正交关系(即相互垂直)。

注意：杂化轨道总是用于构建分子的。

轨道，未参与杂化的p轨道才能用于构建n键，在学习杂化轨道理论时既要掌握杂化轨道的空间分布，也要掌握未杂化的p轨道与杂化轨道的空间关系，否则难以全面掌握分子的化学键结构。

f...芸厂……二IIIHS诿化Q+00(=>OO=—O—讨论分子中的中心原子的杂化轨道类型的基础是预先知道它的立体结构。

如果没有实验数据，可以借助VSEPR模型对分子的立体结构作出预沉这是我们为什么在讨论杂化轨道理论之前先讨论VSEPR的原因。

特别要注意的是.如果分子的中心原子上有采取。

杂化轨道理论要点杂化轨道理论（hybrid orbital theory）是1931年由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。

杂化轨道理论的要点：1.在成键过程中，由于原子间的相互影响，同一原子中几个能量相近的不同类型的原子轨道（即波函数），可以进行线性组合，重新分配能量和确定空间方向，组成数目相等的新的原子轨道，这种轨道重新组合的过程称为杂化（hybridization），杂化后形成的新轨道称为杂化轨道（hybrid orbital）。

2.杂化轨道的角度波函数在某个方向的值比杂化前的大得多，更有利于原子轨道间最大程度地重叠，因而杂化轨道比原来轨道的成键能力强。

3.杂化轨道之间力图在空间取最大夹角分布，使相互间的排斥能最小，故形成的键较稳定。

不同类型的杂化轨道之间的夹角不同，成键后所形成的分子就具有不同的空间构型。

轨道杂化类型及实例按参加杂化的原子轨道种类，轨道的杂化有sp和spd两种主要类型。

按杂化后形成的几个杂化轨道的能量是否相同，轨道的杂化可分为等性杂化和不等性杂化。

sp型和spd型杂化1. sp型杂化能量相近的n s轨道和n p轨道之间的杂化称为sp型杂化。

按参加杂化的s轨道、p轨道数目的不同，sp型杂化又可分为sp、sp2、sp3三种杂化。

（1）sp杂化由1个s轨道和1个p轨道组合成2个sp杂化轨道的过程称为sp杂化，所形成的轨道称为sp杂化轨道。

每个sp杂化轨道均含有1/2的s轨道成分和1/2的p轨道成分。

为使相互间的排斥能最小，轨道间的夹角为180°。

当2个sp杂化轨道与其他原子轨道重叠成键后就形成直线型分子。

图9-1 sp杂化过程及sp杂化轨道的形状（2）sp2杂化由1个s轨道与2个p轨道组合成3个sp2杂化轨道的过程称为sp2杂化。

每个sp2杂化轨道含有1/3的s轨道成分和2/3的p轨道成分，为使轨道间的排斥能最小，3个sp2杂化轨道呈正三角形分布，夹角为120°[图9-2]。

简述杂化轨道理论的基本要点
杂化轨道理论（Hybrid-Orbital Theory，简称HOT）是一种用来描述键杂化
过程的理论，它是聚变（Fusion）和解聚（Fission）这两种基本原子键形成模型
的基础。

它将原有的单一轨道（S-orbital）和双核轨道（D-orbital）这两种基本理论进行有机结合，构成一种多轨道模型，称为“杂化轨道”。

HOT观点认为，原子内部由某个共价键形成了一个杂化轨道，它由一种原子轨
道（单一轨道）与另一种原子轨道（双核轨道）混合而形成。

由于杂化轨道内的原子依然处于一个轨道，所以杂化轨道不但可以降低共价键能量，而且还能保持原子的稳定性。

HOT观点形成的最重要的实践结论之一就是，原子的杂化轨道有三种重要状态：离解状态、反芳香状态和正芳香状态。

分清这三种状态有助于实验家正确预测合成反应结果。

此外，HOT体系中涉及到的计算过程主要有能量计算与质子计算——这些计算
可以用来准确判断原子的行为。

此外，它还推导出了化合物的芳香性、反芳香性以及前行方向，使合成反应变得容易，科学家们可以使用HOT技术推断出新材料，从而在化学工艺中发挥更大作用。

总之，杂化轨道理论解释了共价键形成的原理，并且可以用于解答键类型、能
量变化以及其他领域的许多类型现象，对化学合成具有重要意义。

中学杂化轨道理论学习要点作者：何传忠来源：《中学化学》2014年第04期1.杂化轨道的基本知识（1）原子中的价电子处于一种相对的平衡状态，不可能发生原子轨道杂化。

但原子在形成分子的过程中，原有价电子的平衡被破坏，在寻找新的平衡时就需要进行轨道杂化，以达到减小成键阻力、增强成键能力的目的。

所以，中心原子的轨道杂化是成键过程中受周围原子的作用而发生的，故多原子分子在形成时几乎都要发生轨道杂化。

（2）没有电子占据的原子轨道是不可能发生杂化的，除非在成键过程中有其他轨道的电子填入该轨道中；参与杂化的原子轨道（价电子轨道）的能量相近。

（3）参与了杂化的轨道在形成分子时未必都能成键。

对参与了杂化而又没有参与成键的轨道上的电子称为孤电子对；有杂化轨道参与的成键为σ键，没有杂化轨道参与的成键往往为π键；π键相对于σ键的键能较小，π键的形成能影响相邻轨道的杂化程度。

（4）中心原子上的孤电子对分布在中心原子未成键的杂化轨道上，成键的电子分布在杂化轨道与配位原子的原子轨道（或杂化轨道）重叠形成的成键轨道上。

（5）分子的构型与中心原子的轨道杂化类型直接相关。

中心原子的杂化类型通常可根据其周围价层电子对数的多少来判断。

成键电子对之间、孤电子对与成键电子对之间、孤电子对之间都存在着斥力，且上述三类斥力依次增强，这些斥力间的平衡就决定了分子的构型。

又由于只有坚固的σ键才能撑得起分子的“骨架”，所以分子的最终形状取决于σ键的多少和孤电子对的影响。

2.价层电子对数的确定方法价层电子对数的求法没有绝对的数学公式，目前流行的一些经验式求法，笔者觉得高中化学教材人教版选修3第二章介绍的方法，其适应性相对较好。

中心原子的价层电子对数=σ键电子对数（m）+孤电子对数（n）σ键电子对数（m）=中心原子周围的配位原子（或原子团）的数目孤电子对数（n）=12(a-mb)其中：a为中心原子的价电子数，b为每个配位原子（或原子团）能接受的电子数例下列物质中中心原子的价层电子对数分别为：SO3：3+12（6-3×2）=3SO2-3：3+12（6+2-3×2）=4NH+4：4+12（5-1-4×1）=4H2SO4： 4+12（6-2×2-2×1）=4（其中有2个-OH）3.中心原子的轨道杂化类型与分子空间构型的确定根据价层电子对互斥理论，价层电子对之间将尽可能远离，以达到相互间斥力最小，构型最稳定的效果。

高中杂化轨道理论(图解）一、原子轨道角度分布图二、共价键理论和分子结构价键法（VB法）价键理论一：１、要点：⑴、共价键的形成条件：①、先决条件：原子具有未成对电子；②、配对电子参与成键的原子轨道要满足对称匹配、能量相近以及最大重叠的原则；③、两原子具有成单的自旋相反的电子配对，服从保里不相容原理。

⑵、共价键的本质：是由于原子相互接近时轨道重叠，原子间通过共用自旋相反的电子使能量降低而成键。

⑶、共价键的特征：①、饱和性，一个原子有几个未成对电子（包括激发后形成的未成对电子），便和几个自旋相反的电子配对成键；而未成对电子数是有限的，故形成化学键的数目是有限的。

②、根据原子轨道最大重叠原理，原子轨道沿其角度分布最大值方向重叠，即共价键具有一定的方向性。

⑷、共价键的类型：单键、双键和叁键。

①、σ键和π键。

ⅰ、σ键：沿键轴方向重叠，呈圆柱形对称，称为σ轨道，生成的键称为σ键σ是希腊字母，相当于英文的s，是对称Symmetry[`simitri]这个字的第一个字母）。

σ键形成的方式：ⅱ、π键：两个p轨道彼此平行地重叠起来，轨道的对称面是通过键轴的平面，这个对称面就叫节面，这样的轨道称为π轨道，生成的键称为π键（π相当于英文的p，是平行parallel[`p?r?lel]的第一个字母）。

π键的形成过程：，σ键和π键的比较 σ键 （共价键中都存在σ键） π键 （只存在不饱和共价键中）重叠方式（成建方向）沿两电子云（原子轨道）的键轴方向以“头碰头”的方式遵循原子轨道最大程度重叠原理进行重叠 两互相平行的电子云（原子轨道）以“肩并肩”的方式遵循原子轨道最大程度重叠原理进行重叠 重叠程度重叠程度较大 重叠程度较小电子云形状 共价键电子云（重叠部分）呈轴对称 共价键电子云（重叠部分）呈镜像对称 牢固程度 强度较大，键能大，较牢固，不易断裂强度较小，键能较小，不很牢固，易断裂 化学活泼性不活泼，比π键稳定 活泼，易发生化学反应 类型 s-s 、s-p 、、p-p 、s-SP 杂化轨道、s-SP 2杂化轨道、s-SP 3杂化轨道、杂化轨道间p －p π键，、p －p 大π键 是否能旋转 可绕键轴旋转 不可旋转，存在的规律 共价单键是σ键，共价双键有一个σ键，有一个π键；共价叁键有一个σ键，有两个π键。