杂化轨道计算教学文案

杂化轨道理论示范课教案（40分钟）安徽大学化学化工学院2010-11-03教学内容：无机化学(武汉大学编第三版，上册)，第四章第四节共价键理论(§4-2-2杂化轨道理论)。

教学目的：学生会运用杂化轨道理论解释并预测简单分子空间构型。

教学方法：启发式讲授法。

教学重点：1，使学生理解并掌握sp3、sp2、sp三种杂化轨道。

2，从共价键本质(电子云最大交盖)，能量最低原理去解释共价键键角和分子空间构型。

3，培养学生观察和思考习惯，训练学生将抽象理论用简单语言表述的能力。

教学难点：1，突破价键理论(电子配对法)的束缚，初步建立价电子离域概念，为分子轨道理论做铺垫。

2，学会处理多原子分子的中心原子价电子轨道杂化方式，解释不等性杂化分子(NH3，H2O)“偏离”sp3杂化的正常空间构型。

教学步骤：一，组织教学(0.5分钟)(集中学生注意力，引入学习状态)，宣布上课。

二，复习旧知导入新课(1.5分钟)简略回顾上一节课内容(板书课题：共价键理论)。

接着提问：根据价键理论，原子间能形成共价键的基本条件是什么？带领学生回答并板书(单个价电子；电子云最大交盖。

板于黑板右上方)评价价键理论的成功(阐述了共价键的本质，处理简单分子H2，HCl等很成功)之处，同时指出价键理论解释某些分子(CH4)空间构型遇到困难(板书CH4于黑板中右方) 。

三，讲授内容安排2杂化轨道理论(课题)(1) sp3杂化(课题，10分钟)带领学生分析C原子结构；写出C原子电子排布式和轨道表示式(板书于黑板左上方)；陈述CH4结构实验数据(键参数)；引导学生提出激发概念，(2s电子跃迁到2p轨道)；提出2s和2p轨道混合思想，引出轨道杂化概念；(1个s和3个p杂化，概念类比：1斤标准面粉+3斤富强面粉：“杂化面粉”)。

杂化方式：sp3轨化(板书)轨道形状：(徒手画sp3杂化轨道于黑板左方)轨道总数：4个sp3杂化轨道(板书，强调：1个s，3个p，总轨道数守恒)空间分布：正四面体(为什么？能量最低原理，用手演示正四面体)(徒手画于黑板中右方与CH4对应)轨道夹角：109°28′(板书)带领学生画出CH4分子中4个共价C-H 键(在轨道正四面体分布的徒手画上进行)。

第二章第二节分子的立体构型杂化轨道理论简介教课方案【教课目的】1．知识与技术：理解杂化轨道的观点及其重点，运用这一理论剖析和解说分子立体构型。

2．过程与方法：在学习过程中，培育空间抽象思想能力、逻辑辩证思想能力、总结概括能力、合作协调能力和着手实践能力。

学习从宏观到微观，从现象到实质的认识事物的科学方法。

3．感情目标：培育思疑、务实、创新的科学精神；激发学习兴趣，加强集体凝集力。

【教课重点】1.2. 杂化轨道理论的重点运用杂化轨道理论判断分子立体构造。

【教课难点】1.2.3. 杂化轨道理论依据杂化轨道理论判断分子立体构造有机化合物中碳的成键特色。

【教课方法】1.采纳动画演示，自制黏土混淆演示，自制气球模型，自制球棍模型，图片展现等把抽象的杂化过程和分子立体构造形象化，易学易懂，生动风趣。

2.3. 充足调换小组合作学习，小组竞比，激发学习热忱。

合时总结概括知识，练习落实，提升学习能力。

【学习方式】组内议论、合作共学；组间PK 、互补共进；老师组织、评论解惑；课后检测、查漏补缺。

【学情剖析】1．知识方面：学生刚才学习了第二节的“林林总总的分子”和“价层电子对互斥理论”，有必定的价键理论知识。

2．能力方面：高二的学生具备必定的空间想象能力和学习研究能力，但还不够。

教课时利用小组合做模型，把抽象的知识形象化，利用小组互帮互帮，优扶差共同进步。

3．学习模式方面：班级小组合作学习模式还在试行研究阶段，需要不停创新，激发小组激情。

【学习过程】开课：明确学习目标和学习方式，激励小组互帮，小组竞争学习，激发学习热忱。

活动一：检查预教案，复习旧知识，发现新问题指引学生复习甲烷的构造特色和 C 的价电子排布图，从键数、键能、键长、键角、构型各方面察看，发现 C 的价电子排布与CH4的构造之间的矛盾之处。

趁势引出杂化轨道理论。

注意：充足考虑学生学习能力，设计教案时，设置多空仔细指引，谆谆教导，让学生经过指引和议论成功发现 C 的价电子排布与CH4的构造之间的矛盾之处。

杂化轨道计算范文杂化轨道是描述原子中电子分布的一种模型，它可以帮助我们理解电子在原子中的空间分布和化学键的形成。

本文将介绍杂化轨道的概念、计算方法以及应用。

杂化轨道是指通过不同类型原子轨道的混合形成的新的轨道，它拥有不同原子轨道的一些特征。

在原子中，电子云存在于不同的能级和轨道中，这些轨道包括s、p、d和f轨道。

杂化轨道的形成包括了这些不同类型的轨道的混合。

这种混合可以帮助我们解释为什么一些元素可以形成不同类型的化学键而其他元素不能。

为了计算杂化轨道，需要考虑到各种不同类型轨道的能级和形状。

最常用的计算方法是分子轨道理论和原子轨道理论。

分子轨道理论是一种比较简单的计算方法，它将所有电子视为存在于整个分子中的分子轨道中。

在这种理论中，杂化轨道的形成是通过原子轨道的线性组合实现的。

比如，一个sp杂化轨道可以通过一个s轨道和一个p轨道的线性组合形成。

这种线性组合可以用数学方法来计算。

根据线性组合的系数，我们可以得到不同类型的杂化轨道，比如sp、sp2、sp3等。

原子轨道理论是一种更复杂的计算方法，它将电子视为存在于原子中的原子轨道中。

这种理论可以通过量子力学的方法来计算原子轨道。

然后根据原子轨道之间的相互作用，可以计算杂化轨道的形成。

这种方法需要进行复杂的计算，但可以给出更准确的结果。

杂化轨道的计算主要依赖于数学的线性组合和量子力学的计算方法。

通过这些计算，可以得到不同形式和能级的杂化轨道，从而帮助我们理解原子中电子的空间分布和分子之间的化学键的形成。

杂化轨道的计算对于理解化学键的形成和分子的性质非常重要。

在有机化学中，杂化轨道可以帮助我们理解碳原子形成单，双和三键的原因。

在无机化学中，杂化轨道可以帮助我们理解过渡金属化合物的性质和反应机制。

总之，杂化轨道的计算是一种重要的理论工具，它可以帮助我们理解原子中电子的空间分布和化学键的形成。

通过数学的线性组合和量子力学的计算方法，我们可以得到不同形式和能级的杂化轨道。

师生活动[复习]共价键类型：σ、π键，价层电子对互斥模型。

[质疑] 我们已经知道，甲烷分子呈正四面体形结构，它的4个C--H键的键长相同，H—C--H的键角为109～28°。

按照我们已经学过的价键理论，甲烷的4个C--H单键都应该是π键，然而，碳原子的4个价层原子轨道是3个相互垂直的2p轨道和1个球形的2s轨道，用它们跟4个氢原子的ls原子轨道重叠，不可能得到四面体构型的甲烷分子。

为什么？［讲］碳原子具有四个完全相同的轨道与四个氢原子的电子云重叠成键。

［引入］碳原子的价电子构型2s22p2，是由一个2s轨道和三个2p轨道组成的，为什么有这四个相同的轨道呢？为了解释这个构型Pauling提出了杂化轨道理论。

[板书]三、杂化轨道理论简介1、杂化的概念：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，产生的新轨道叫杂化轨道。

[讲]杂化轨道理论是一种价键理论，是鲍林为了解释分子的立体结构提出的。

为了解决甲烷分子四面体构型，鲍林提出了杂化轨道理论，它的要点是：当碳原子与4个氢原子形成甲烷分子时，碳原子的2s轨道和3个2p轨道会发生混杂，混杂时保持轨道总数不变，却得到4个相同的轨道，夹角109°28′，称为sp3杂化轨道，表示这4个轨道是由1个s轨道和3个p轨道杂化形成的。

当碳原子跟4个氢原子结合时，碳原子以4个sp3杂化轨道分别与4个氢原子的ls轨道重叠，形成4个C--Hσ键，因此呈正四面体的分子构型。

［投影］［讲］杂化轨道理论认为：在形成分子时，通常存在激发、杂化、轨道重叠等过程。

但应注意，原子轨道的杂化，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。

同时只有能量相近的原子轨道才能发生杂化，而1s轨道与2p轨道由于能量相差较大，它是不能发生杂化的。

［讲］我们需要格外注意的是，杂化轨道只用于形成σ键或者用来容纳孤对电子剩余的p轨道可以形成π键[投影] sp3杂化轨道[板书]2、杂化轨道的类型：(1) sp3杂化：1个s轨道和3个p轨道会发生混杂，得到4个相同的轨道，夹角109°28′，称为sp3杂化轨道。

杂化轨道理论教案新洲区实验高中高二化学教案编制:杨吉启 2010.12.29第二章:分子的结构与性质杂化轨道不同于s轨道，也不同于p轨道。

322第二节:分子的立体结构(第二课时) 根据参与杂化的s轨道与p轨道的数目，除了有sp杂化轨道外，还有sp 杂化和sp杂化，sp 杂化轨教学目标道表示由一个s轨道与两个p轨道杂化形成的，sp杂化轨道表示由一个s轨道与一个p 轨道杂化形成的。

1、了解杂化轨道理论的要点，认识化合物成键特征，能根据杂化轨道理论判断简单分子或离子的构型。

(投影演示原子杂化轨道的形成)重点内容(注意成键的方向性)22、采用图表、比较、讨论、归纳、综合的方法进行教学，培养学生分析、归纳、综合的能力和空间想讨论总结:三种杂化轨道的轨道形状，SP杂化轨道为180?的直线形，SP 杂化轨道为120?的平面三3象能力。

角形，SP杂化轨道为109?28′的正四面体构型。

23)通过对分子结构的学习，让学生知道对事物的认识是逐步深入的，只有不懈地探索，才能发现事物讲述:课本P40 应当注意的是:SP和 SP两种杂化形式中还有未参与杂化的P轨道，可用于形成π键，的奥秘。

而杂化轨道只用于形成σ键或者用来容纳未参与成键的孤电子对。

教学重点: (提出问题)杂化轨道理论的要点如何确定中心原子的杂化轨道类型,或者怎样判断参与杂化的轨道数目, 教学难点: (学生回答)分子的立体结构，杂化轨道理论根据价层电子对互斥理论和杂化轨道理论，可以先确定分子或离子的VSEPR模型，再确定中心原子的杂教学过程: 化轨道类型。

(知识回顾)价层电子对互斥模型探究:完成下列表格中心原子结中心原子的中心原子孤电子对数代表物分子的立体构型价层电子对数杂化轨道类型代表物合原子数孤对电子对数 VSEPR模型分子立体构型 CO 直线形 0+2 SP 22(σ键电子对数) 1?2(a-xb) CHO 平面三角形 0+3 SP 230 CH 正四面体 0+4 SP CO 2 0 直线形直线形 422中心原子 SO V形 1+2 SP 2CHO 3 0 平面三角形平面三角形 23无孤对电子 1 NH 三角锥形 1+3 SP 3CH 4 0 正四面体形正四面体形422 HO V形 1+2 SP 2HO 2 2 正四面体形 V形 2中心原子结论:根据价层电子对的相互排斥得到VSEPR模型，与对应的杂化轨道的轨道形状相同，可以用来确定有孤对电子杂化轨道类型。

《杂化轨道理论》教学设计和体会第四章杂化轨道理论课题1— 4杂化轨道理论教学目的要求了解杂化轨道的基本性质，杂化轨道的形成过程和几何表示。

掌握杂化轨道的计算和意义，能从杂化轨道角度提出问题。

掌握杂化轨道的杂化类型及含有的杂化轨道类型。

掌握杂化轨道的表示法，掌握杂化轨道之间的关系。

了解杂化轨道的理论发展史。

教学重点：杂化轨道的计算。

难点：杂化轨道的表示法。

教学内容与要求：第一节杂化轨道的基本性质1、了解杂化轨道的概念。

2、掌握杂化轨道的基本性质，杂化轨道的形成过程和几何表示。

3、掌握杂化轨道的计算。

第二节杂化轨道的计算1、能用杂化轨道形成的过程和几何表示法推导杂化轨道的计算公式。

2、会计算杂化轨道的几个特征量，并理解它们的意义。

3、理解杂化轨道的杂化类型及含有的杂化轨道类型。

第三节杂化轨道的杂化类型1、能用杂化轨道的计算结果推导出杂化轨道中杂化类型的数目。

2、能举例说明杂化轨道中各种类型的杂化强度比。

第四节杂化轨道之间的关系1、了解杂化轨道之间的关系。

2、能根据杂化轨道的计算结果判断杂化轨道中杂化类型之间的关系。

第五节杂化轨道的理论发展史1、理解杂化轨道理论发展的历史背景。

2、通过对比杂化轨道理论发展的过程，说明杂化轨道的计算和研究在物理学中的地位。

第六节习题1、能计算下列杂化轨道的几个特征量：(1)两个氢原子一个是sp杂化，另一个是sp杂化；(2)一个h原子一个是sp杂化，另一个是sp杂化。

2、计算下列杂化轨道的几个特征量：(1)两个p原子一个是sp杂化，另一个是sp杂化；(2)一个o原子一个是sp杂化，另一个是sp杂化；(3)一个s原子一个是sp杂化，另一个是sp杂化；(4)一个n原子一个是sp杂化，另一个是sp杂化；(5)两个z原子一个是sp杂化，另一个是sp杂化；(6)一个c原子一个是sp杂化，另一个是sp杂化；(7)两个f原子一个是sp杂化，另一个是sp杂化。

3、完成下列习题。

第二章分子结构与性质第二节分子的空间结构2.2.2 杂化轨道理论【教材分析】本节从分子结构的测定、三原子、四原子、五原子分子的立体构型为例，介绍典型分子立体构型；然后从价层电子对互斥理论和杂化轨道理论解释分子结构的多样性和复杂性，并根据上述理论判断简单分子和离子的构型。

【课程目标】教学重点：杂化轨道理论教学难点：杂化轨道理论【教学过程】【思考交流】甲烷呈正四面体形，它的4个C—H键的键能、键长相同，H—C—H的键角109°28′，按照我们已经学过的价键理论，甲烷的4个C- H单键都应该是σ键，然而，碳原子的4个价层原子轨道是3个相互垂直的2p轨道和1个球形的2s轨道，用它们跟4个氢原子的1s原子轨道重叠，不可能得到正四面体形的甲烷分子。

请解释原因。

【释疑解惑】当碳原子与4个氢原子形成甲烷分子时，碳原子的2s轨道和3个2p轨道会发生混杂，混杂时保持轨道总数不变，却得到4个新的能量相同、方向不同的轨道，各指向正四面体的4个顶角，夹角109°28'，称为sp3杂化轨道，表示这4个轨道是由1个s轨道和3个p轨道杂化形成的。

当碳原子跟4个氢原子结合时，碳原子以4个sp杂化轨道分别与4个氢原子的1s轨道重叠，形成4个C-H σ键，因此呈正四面体形的空间结构。

【过渡】了解了CH4的杂化方式，接下来我们就来具体学习杂化轨道理论。

【讲解】1.杂化轨道理论(1)杂化轨道理论是一种价键理论，是鲍林为了解释分子的空间结构提出的。

①轨道的杂化：在外界条件影响下，原子内部能量相近的原子轨道发生混杂，重新组合成一组新的轨道的过程。

②杂化轨道：原子轨道杂化后形成的一组新的原子轨道，叫做杂化原子轨道，简称杂化轨道。

③轨道杂化的过程：激发→杂化→轨道重叠。

(2)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。

①参与杂化的原子轨道数等于形成的杂化轨道数。

①杂化改变了原子轨道的形状、方向。

高一化学竞赛辅导〔杂化轨道理论〕为了解释分子或离子的立体结构，泡林以量子力学为基础提出了杂化轨道理论。

以甲烷分子为例进行解释。

SP3杂化杂化：成键过程是由若干个能量相近的轨道经叠加、混合、重新调整电子云空间伸展方向，分配能量形成新的杂化轨道过程。

1、理论要点：①成键原子中几个能量相近的轨道杂化成新的杂化轨道；②参加杂化的原子轨道数= 杂化后的杂化轨道数。

总能量不变；③杂化时轨道上的成对电子被激发到空轨道上成为单电子，需要的能量可以由成键时释放的能量补偿。

2、杂化轨道的种类〔1〕按参加杂化的轨道分类s－p型：sp杂化、sp2杂化和sp3杂化s－p－d型：sp3d杂化、sp3d2杂化注意：杂化轨道总是用于构建分子的σ轨道，而为参与杂化的P轨道才能用于构建π键。

〔2〕按杂化轨道能量是否一致分类凡属于VSEPR模型的AY4的分子的中心原子都是采取SP3杂化类型，但是杂化的结果不一定相同。

如CH4、CCl4、NH4+、CHCl3、NH3、H2O等性杂化，如C 的sp3杂化：4 个sp3杂化轨道能量一致。

〔杂化轨道用于构建不同的σ键〕形成3个能量相等的sp2杂化轨道，属于等性杂化。

判断是否是等性杂化，要看各条杂化轨道的能量是否相等，不看未参加杂化的轨道的能量。

3、各种杂化轨道在空间的几何分布杂化类型sp3sp2spsp3d或dsp3sp3d2或d2sp3立体构型正四面体正三角形直线形三角双锥体正八面体VSEPR模型4、用杂化轨道理论解释构型〔1〕sp杂化BeCl2分子，直线形，用杂化轨道理论分析其成键情况，说明直线形的原因。

Be：1s22s22p0 sp杂化:2 条sp杂化轨道是直线形分布，分别与2 个Cl 的3p轨道成键，故分子为直线形。

sp杂化，sp-1s，sp-sp均为键。

C中未杂化的p y与另一C中未杂化的p y沿纸面方向形成π键；而pz 与pz沿与纸面垂直的方向形成π键。

二氧化碳，直线形，C发生sp杂化，C 与O 之间sp-2p x两个键，所以，O—C—O 成直线形。