杂化轨道理论
一：教学目标
1：掌握碳原子的轨道杂化，了解其他原子的轨道杂化
2：了解杂化轨道与VSEPR模型的关系，从而掌握分子中的键角、分子的构型
二：教学过程
复习回顾：价层电子对互斥模型(VSEPR模型)
分子
中心原子
ó键电子对数 价层电子对数 VSEPR模型 立体构型 中心原子价电子排布式
CH4
BF3
BeCl2
[展示甲烷的分子模型]
甲烷的分子模型表明是空间正四面体，键角是109°28′。然而碳原子的价电子排布式为： ，价电子排布图为： ，由共价键的饱和性----碳原子仅需要二个氢原子构成CH2，与甲烷的分子构型为什么有这这么大的差别呢？-----为了解释这个构型Pauling（鲍林）提出了杂化轨道理论。
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 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。
2：杂化过程： 基态 激发态 杂化 轨道重叠
-------下面以碳原子的杂化为例学习杂化轨道理论---课本 P40
⑴ SP3杂化：sp3 杂化轨道表示由一个s轨道与三个p轨道杂化形成的
基态价电子排布图 激发态 杂化轨道
形成的四条sp3杂化轨道，不同于s轨道，也不同于p轨道，为了使轨道间的空间 能最小，轨道间的夹角就为109°28′。四个H原子分别以1s轨道与C原子上的四个sp3杂化轨道相互重叠后，就构成了四个性质、能量和键角都完全 的 σ键，形成一个正四面体构型的分子。
归纳：中心原子采用sp3 杂化轨道的有：CH4、CCl4、NH3、H2O、PCl3等 思考：水分子中的氧原子、氨分子中的氮原子如何进行SP3杂化的呢？与碳原子的sp3杂化有何异同？-----VSEPR模型为非正四面体
杂化轨道理论完整ppt课件
•杂化轨道理论基本概念
•s-p杂化轨道
•p-d杂化轨道
•d-f杂化轨道
•杂化轨道理论与分子构型关系
•杂化轨道理论在化学领域应用
•总结与展望目
录
杂化轨道理论基本概念01描述电子在原子核外空间出现概率的分布函数，即电子云。原子轨道
由不同能级的原子轨道线性组合而成的新轨道，具有与原轨道不同的能量和形状。
杂化轨道原子轨道与杂化轨道
一个s轨道和一个p轨道杂化形成两个sp杂化轨道，形状为直线型，如BeCl2分子。sp
杂化sp2
杂化sp3
杂化
一个s轨道和两个p轨道杂化形成三个sp2杂化轨道，形状为平面三角形，如BF3分子。一个s轨道和三个p轨道杂化形成四个sp3杂化轨道，形状为正四面体型，如CH4分子。0302
01杂化类型及特点杂化轨道形成过程
激发
原子中能量相近的不同类型原子轨道
在成键过程中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。
杂化
重新组合后的原子轨道称为杂化原子
轨道，简称杂化轨道。成键
杂化后的原子轨道能量相等、成分相
同，仅空间方位不同。杂化轨道成键
时，要满足原子轨道最大重叠原理。
s-p杂化轨道02s轨道和p轨道在能量相近时，可以发生杂化，形成能量介于s和p之间的杂化轨道。
根据参与杂化的s和p轨道数目不同，可分为sp
、sp²、sp³等类型。s-p杂化原理及类型
s-p杂化类型s-p杂化原理
C原子采用sp²杂化，形成3个能量相等的sp²杂化轨道，其中2
个用于形成C=C双键，1个用于形成C-H单键。乙烯分子中的C=C双键
C原子采用sp杂化，形成2个能量相等的sp杂化轨道，用于形成
C≡C三键。
炔烃分子中的C≡C三键s-p杂化实例分析
s-p杂化轨道具有方向性和饱和性01
杂化轨道在空间中呈特定方向分布，且每个杂化轨道最多只能容纳2个
电子。
s-p杂化影响分子构型和性质02
不同类型的s-p杂化会导致分子具有不同的构型和性质，如键长、键角、
偶极矩等。
s-p杂化与化学键稳定性03
s-p杂化轨道形成的化学键通常比未杂化的s或p轨道形成的化学键更稳
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——2s和2px，2py，2pz分别跟4个氢原子的1s原子轨道重叠形成σ键，无法解释甲烷的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。鲍林假设，甲烷的中心原子——碳原子——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、sp2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——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σ轨道，未参与杂化的p轨道才能用于构建π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。
图2-6s轨道和p轨道的三种杂化类型——sp3、sp2和sp
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言。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σ轨道的孤对电子存在，确定中心原子的杂化轨道类型必须考虑包括孤对电子在内的整个分子的σ轨道骨架，不应单从分子的σ键骨架空间构型来确定。杂化轨道类型与VSEPR模型的关系如下表所示：
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。
