第2课时 杂化轨道理论
[核心素养发展目标] 1.宏观辨识与微观探析：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轨道类型对分子立体构型的影响。2.证据推理与模型认知：通过对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，建立分子立体构型分析的思维模型。
一、杂化轨道理论简介 1．杂化轨道及其特点
2．用杂化轨道理论解释甲烷分子的形成
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。
碳原子的sp3杂化可表示如下：
3．杂化轨道类型
杂化类型 参与杂化的原子轨道及数目 杂化轨道的数目
杂化轨道理论的要点
(1)原子形成分子时，通常存在激发、杂化和轨道重叠等过程。发生轨道杂化的原子一定是中心原子。
(2)原子轨道的杂化只有在形成分子的过程中才会发生，孤立的原子是不可能发生杂化的。 (3)只有能量相近的轨道才能杂化(如2s、2p)。
(4)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。
(5)杂化轨道成键时要满足化学键间最小排斥原理，使轨道在空间取得最大夹角分布。故杂化后轨道的伸展方向、形状发生改变，但杂化轨道的形状完全相同。
(6)杂化轨道只用于形成σ键或用来容纳未参与成键的孤电子对。未参与杂化的p轨道可用于形成π键。
sp 1个s轨道 1个p轨道 2 sp2 1个s轨道 2个p轨道 3 sp3 1个s轨道 3个p轨道 4
例
1( )
A．第ⅠA族元素成键时不可能有杂化轨道 B．杂化轨道既可能形成σ键，也可能形成π键 C．孤电子对有可能参加杂化
D．s轨道和p轨道杂化不可能有sp4出现 【考点】 杂化轨道理论 【题点】 杂化轨道理论的理解 答案 B
以下有关杂化轨道的说法中错误的是
解析 第ⅠA族元素的价电子排布式为ns1，由于只有1个ns电子，因此不可能形成杂化轨道；杂化轨道只用于形成σ键或用来容纳未参与成键的孤电子对；H2O分子中的氧原子采取sp3杂化，其sp3杂化轨道有2个是由孤电子对占据的，所以孤电子对有可能参加杂化；由于
np能级只有3个原子轨道，所以s轨道和p轨道杂化只有sp3、sp2、sp 3种，不可能出现sp4杂化。
例
2( )
A．由同一能层上的s轨道与p轨道杂化而成 B．共有3个能量相同的杂化轨道
C．每个sp2杂化轨道中s能级成分占三分之一 D．sp2杂化轨道最多可形成2个σ键 【考点】 杂化轨道理论 【题点】 杂化轨道理论的理解 答案 D
下列有关sp2杂化轨道的说法错误的是
解析 同一能层上s轨道与p轨道的能量差异不是很大，相互杂化的轨道的能量差异也不能
过大，A项正确；同种类型的杂化轨道能量相同，B项正确；sp2杂化轨道是由一个s轨道与2个p轨道杂化而成的，C项正确；sp2杂化轨道最多可形成3个σ键，D项错误。 二、杂化轨道理论的应用 1．杂化轨道类型的判断
因为杂化轨道只能用于形成σ键或用来容纳孤电子对，而两个原子之间只能形成一个σ键，故有下列关系：杂化轨道数＝中心原子孤电子对数＋中心原子结合的原子数，再由杂化轨道数判断杂化类型。例如：
代表物 CO2 CH2O CH4 SO2 NH3 H2O
2.分子的构型与杂化类型的关系
(1)当杂化轨道全部用于形成σ键时，分子或离子的立体构型与杂化轨道的立体构型相同。
杂化类型 轨道夹角 sp 180° sp2 120° sp3 109°28′ 杂化轨道数 0＋2＝2 0＋3＝3 0＋4＝4 1＋2＝3 1＋3＝4 2＋2＝4 杂化轨道类型 sp sp2 sp3 sp2 sp3 sp3 杂化轨道示意图 实例 BeCl2 BF3 CH4 分子结构示意图 分子立体构型
(2)当杂化轨道中有未参与成键的孤电子对时，孤电子对对成键电子对的排斥作用，会使分子或离子的立体构型与杂化轨道的形状有所不同。
ABn型分子 中心原子杂化类型 中心原子孤电子对数 立体构型 实例 直线形 平面三角形 正四面体形
高中化学选修3第二章 第二节 第2课时
