5 6.4.2 现代价键理论(二)—杂化轨道理论
1.杂化轨道理论的基本要点
(1) 杂化和杂化轨道
同一原子中能量相近、种类不同的某些原子轨道重新组合，形成一系列新轨道的过程称为杂化；
杂化过程所形成的新轨道叫做“杂化轨道”。
同层的ns、np及nd能级比较接近，易形成杂化轨道。
常见的杂化类型：s-p型杂化；s-p-d(d-s-p)型杂化
(2) 杂化过程遵循轨道守恒和能量守恒的原则。
轨道守恒：杂化前后轨道总数保持不变。
能量守恒：∑E(杂化轨道)= ∑E(原轨道)。
(3)杂化轨道成键能力更强
杂化轨道取向更合理，有利于成键，成键能力更强。
如：sp杂化轨道比纯的s或p轨道更有利于成键。
杂化轨道不同，分子的几何构型也不同。
2．杂化轨道的类型及杂化轨道理论的应用
(1) s-p型杂化
ns和np轨道之间的杂化。分sp、sp2和sp3杂化三种情况。
① sp杂化
1个ns + 1个np
→2个sp杂化轨道，各含21s和21p成分，形状一头大、一头小；直线型分布，夹角180°，用大头成键。
如BeCl2分子的形成过程及结构表示如下：
第二章
分子结构与性质
第二节 分子的空间结构
第2课时 杂化轨道理论
学习导航 1.通过杂化轨道理论的学习，能从微观角度理解中心原子的杂化类型对分子空间结构的影响。2.通过杂化轨道理论的学习，掌握中心原子杂化轨道类型判断的方法，建立分子空间结构分析的思维模型。
教学过程 一、杂化轨道理论简介
1．杂化轨道的含义
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新的原子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．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)杂化前后原子轨道数目不变(参加杂化的轨道数目等于形成的杂化轨道数目)，且杂化轨道的能量相同。
(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。杂化轨道在角度分布上比单纯的s或p轨道在某一方向上更集中，例如s轨道与p轨道杂化后形成的杂化轨道一头大一头小，如图，成键时根据最大重叠原理，使它的大头与其他原子轨道重叠，重叠程度更大，形成的共价键更牢固。
(4)为使相互间的排斥最小，杂化轨道在空间取最大夹角分布。同一组杂化轨道的伸展方向不同，但形状完全相同。
【归纳总结】
杂化轨道理论四要点
(1)能量相近
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)数目不变
形成的杂化轨道数与参与杂化的原子轨道数相等。
(3)成键能力增强
杂化改变原有轨道的形状和伸展方向，使原子形成的共价键更牢固。
(4)排斥力最小
杂化轨道为使相互间的排斥力最小，故在空间取最大夹角分布，不同的杂化轨道伸展方向不同。 二、杂化轨道类型与分子空间结构的关系 1．杂化轨道的类型
(1)sp3杂化轨道——正四面体形
sp3杂化轨道是由1个ns轨道和3个np轨道杂化而成，每个sp3杂化轨道都含有14s和34p的成分，sp3杂化轨道间的夹角为109°28′，空间结构为正四面体形。如下图所示。
第3课时 杂化轨道理论
与VSEPR理论起着相同作用的杂化轨道理论是由美国科学家鲍林提出，都是用于解释分子的立体构型的，虽然两者的推理过程不同，但是最终的结论都是一致的。
一、杂化轨道理论
1.杂化轨道理论内容：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。
例如：甲烷分子中四个C—H键的键能、键长，为什么都完全相同？
分析：在形成CH4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sp3杂化轨道。四个sp3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。可表示为
→→
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。
杂化轨道数=价层电子对数=中心原子孤电子对数+中心原子σ电子对数（数值上等于周围原子个数）
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。
④杂化只发生在形成多原子分子（原子数＞2）的过程中。
⑤杂化轨道是用来形成σ键或用来容纳孤电子对，未参加的杂化的p轨道可用于形成π键。
二、杂化轨道类型和立体构型
1.sp杂化：sp杂化轨道是由一个ns轨道和一个np轨道杂化而得。
如：BeCl2分子的形成过程
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BeCl2分子。
结论：sp杂化轨道间的夹角为180°，呈直线形
注意：sp杂化后，未参与杂化的两个np轨道可以用于形成π键，如乙炔分子中的C≡C键的形成。
2.sp2杂化：sp2杂化轨道是由一个ns轨道和两个np轨道杂化而得。
如：BF3分子的形成
结论：sp2杂化轨道间的夹角为120°，呈平面三角形(如BF3)。
专题4 分子空间结构与物质性质
第一单元 分子的空间结构
第1课时 杂化轨道理论
1．了解杂化轨道理论的基本内容。 2．能根据杂化轨道理论解释简单分子的空间结构。
3．结合杂化轨道理论认识常见共价分子的空间结构。
知识点01 杂化轨道理论与分子的结构
为了解释CH4等分子的空间构型，美国化学家鲍林于1931年提出了杂化轨道理论。
1．sp3杂化与CH4分子的空间构型
(1)杂化轨道的形成
碳原子2s轨道上的1个电子进入2p空轨道，1个2s轨道和3个2p轨道“混合”，形成能量相等、成分相同的4个sp3杂化轨道。
基态原子轨道 激发态原子轨道 杂化轨道
sp3杂化轨道的空间构型
4个sp3杂化轨道在空间呈正四面体形，轨道之间的夹角为109°28'，每个轨道上都有一个未成对电子。
(2)共价键的形成
碳原子的4个sp3杂化轨道分别与4个氢原子的1s轨道重叠，形成4个相同的σ键。
(3)CH4分子的空间构型 目标导航
知识精讲 CH4分子为空间正四面体结构，分子中C—H键之间的夹角都是109°28′。
(4)正四面体结构的分子或离子的中心原子，一般采用sp3杂化轨道形成共价键，如CCl4、 NH4+等。金刚石中的碳原子、晶体硅和石英（SiO2）晶体中的硅原子也是采用sp3杂化轨道形成共价键的。
2．sp2杂化与BF3分子的空间构型
(1)sp2杂化轨道的形成
硼原子2s轨道上的1个电子进入2p轨道。1个2s轨道和2个2p轨道发生杂化，形成能量相等、成分相同的3个sp2杂化轨道。
硼原子的3个sp2杂化轨道呈平面三角形，3个sp2杂化轨道间的夹角为120°。
(2)共价键的形成
硼原子的3个sp2杂化轨道分别与3个氟原子的1个2p轨道重叠，形成3个相同的σ键。
(3)BF3分子的空间构型
BF3分子的空间构型为平面三角形，键角为120°。
3．sp杂化与BeCl2分子的空间构型
