写出 C 、 O 原子的轨道表示式问题讨论： 1.水分子中两个σ键是如何形成的？

两个σ键之间的键角应当是多少度？

2.碳原子为什么能形成四个共价键，

而不形成 CH2 或 CH3?(CH4 分子中四个共价

键的键长、键能相同，键角相同为什么 ?)

实验测得水分子中的键角为 104.5°?

电子配对理论很好的解释了共价键的饱和性、方向性，但是对于甲烷分子的结构、水分子的结构等作不出合理的解释。如何解释甲烷分子、水分子的结构呢。

美国科学家鲍林受生物杂交思想的启发：提出原子轨道杂化理论，成功解决这一问题。

专题四 分子空间结构与物质性质

第一单元 分子构型与物质的性质

I 杂化轨道理论

宿迁中学高二化学组

杂化轨道理论杂化轨道理论

在同一个原子中能量相近的不同类型的几个原子轨道“混合”起来，形成同等数目的能量完全相同的轨道称之为杂化轨道。

一、杂化轨道：

如：第二电子层的 2s、 2p原子轨道能量相近，可以进行几个原子轨道“混合”——杂化，形成杂化轨道。

二、常见的几种杂化类型：1.sp3 杂化：

2s 2p

C原子基态

激发态

2s 2p

激

发

杂 化形成四个能量完全相同的杂化轨道，一个S 轨道 3 个 P 轨道，所以称为 sp3 杂化

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109.50

sp3 杂化形成四个 sp3 杂化轨道

( 与原来轨道数目相等 ) ，指向正四面体的四个顶点，每个轨道有一个未成对电子

4 + →

109.5o

H C CH4

四个氢原子的 1s轨道和四个 sp3

杂化轨道的未成对形成四个 σ键

甲烷分子的成键分析

2s 2p

水分子的成键分析

sp3 杂化轨道杂化

H2O:

键角 104.50

氧原子的 2s、 2p轨道进行杂化

氨分子的成键分析

2s 2p

sp3 杂化轨道杂化

NH3:

键角107018'

氮原子的 2s、 2p轨道进行杂化

2.sp2 杂化：

同一个原子的一个 ns轨道与两个 np轨道进行杂化组合为sp2 杂化轨道。三个 sp2 杂化轨道分布在一个平面上间的夹角是 120°，分子的几何构型为平面正三角形。

B 的基态

BF3 分子形成

BF

F

F

120°

2s 2p

杂化 sp2 杂化轨道

sp2 杂化态

杂化碳原子的 sp2 杂化

2s 2p

sp2 杂化轨道

杂化前

杂化后

乙烯分子中键的形成

同一原子中 ns-np 杂化成新轨道：一个 s 轨道和一个 p 轨道杂化组合成两个新的 sp杂化轨道。

3.sp杂化

Be的基态

2s 2p

杂化

sp杂化轨道p p

BeCl2 分子形成

两个 sp杂化轨道之间为 1800 ，当形成BeCl2 时：两个 sp杂化轨道与氯原子的p 轨道 ( 含单电子 )发生重叠，所以BeCl2 为直线型结构

乙炔的成键分析杂化

C 的基态2s 2p sp杂化轨道

p p

杂化类型 sp sp2 sp3

参加杂化的原子轨道杂化轨道数

夹角

空间构型

实例

1 个s+ 1个 p

1 个s+ 2个 p

1 个s+ 3个 p

1800 1200 109.50

2 3 4

直线型 正三角形正四面体

C2H2 BeCl2 C2H4 BF3 CH4

H2O

小结：杂化轨道的类型与分子的空间构型

1 、下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是 ( )A ． CO2 与 SO2 B ． CH4 与NH3

C ． BeCl2 与 BF3 D ． C2H2 与C2H4

B

巩固练习 :

2 、指出中心原子可能采用的杂化轨道类型，并预测分子的几何构型。 (1)PCl3 (2)BCl3

(3)CS2

(4)CCl4 (5)C2H6 (6)H2S

思考题 :

写出 CH2O 分子的电子式、结构式。

根据所学知识试分析中的 C 原子的

成键方式。