2018-2019學(xué)年高中化學(xué) 本專題重難點突破3 1 雜化軌道理論的“五大要點”學(xué)案 蘇教版選修3.docx

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1　雜化軌道理論的“五大要點” 1．原子軌道雜化后的變化情況 雜化理論是為了合理解釋分子的空間結(jié)構(gòu)而提出的。 (1)雜化的原因：原子在形成分子時為增強成鍵能力和分子的穩(wěn)定性，能量相近的原子軌道會進行雜化。 (2)雜化后軌道的變化：在成鍵的過程中，由于原子間的相互影響，同一原子中幾個能量相近的不同類型的原子軌道組合，重新分配能量和確定軌道空間伸展方向，組成數(shù)目相等的新的軌道，這個過程即稱為雜化。雜化的結(jié)果是軌道成分變了，軌道的能量變了，軌道的形狀也變了。雜化后的新軌道完全不同于原來的原子軌道，這些新軌道的能量是等同的。因此，雜化軌道比原來的軌道成鍵能力更強了，從而使生成的分子更穩(wěn)定。 (3)雜化軌道成鍵能力強的原因：由于成鍵原子軌道雜化后，軌道角度分布圖的形狀發(fā)生了變化(形狀是一頭大，一頭小)，雜化軌道在某些方向上的角度分布比未雜化的p軌道和s軌道的角度分布大得多，能夠形成更大的重疊，因此雜化軌道比原有的原子軌道成鍵能力更強。 2．哪些原子軌道可以雜化 并非所有的原子軌道都可以雜化，只有能量相近的價電子的原子軌道才能參與雜化。雜化時成對電子受到激發(fā)會到空軌道上，其所需的能量完全可用成鍵時放出的能量予以補償。孤立的原子本身并不會雜化，只有當(dāng)原子相互作用形成化學(xué)鍵的過程中需要發(fā)生原子軌道的最大重疊，才會使原子內(nèi)原來的軌道發(fā)生雜化，以提高成鍵能力。 3．雜化軌道的類型與分子構(gòu)型 按參加雜化的s軌道、p軌道數(shù)目的不同，可分為sp、sp2、sp3三種雜化。 sp、sp2、sp3雜化軌道的夾角如圖所示： 　 雜化軌道形成的鍵為σ鍵，而分子的空間構(gòu)型主要取決于分子中σ鍵形成的骨架，所以雜化軌道的類型與分子的空間構(gòu)型有關(guān)。 4．雜化軌道理論要點 (1)在形成分子前，中心原子的能量相近的價電子的原子軌道進行雜化，形成雜化軌道。 (2)雜化軌道的數(shù)目與參加雜化的軌道數(shù)目相等。 (3)雜化類型與中心原子的價電子排布及其他原子個數(shù)有關(guān)。 (4)雜化軌道成鍵有飽和性和方向性。 (5)雜化軌道在空間的伸展方向決定了分子的構(gòu)型。 【典例1】　回答下列問題： (1)為什么CH4、NH3、H2O分子中中心原子的雜化軌道的類型都為sp3雜化，但三者的空間構(gòu)型卻大不相同？ 答案　CH4分子中的sp3雜化，每個H原子占據(jù)四面體的一個頂點，分子為正四面體型。NH3分子中雖是sp3雜化，3個H原子占據(jù)四面體三個頂點，一對孤電子對占據(jù)一個頂點，故N原子與三個氫原子構(gòu)成三角錐型。H2O分子中也是sp3雜化，2個H原子占據(jù)四面體兩個頂點，另兩個頂點被兩對孤電子對占據(jù)，故O原子與兩個H原子呈V形，即水分子呈V形。 (2)BF3是平面三角形，但NF3是三角錐型，試用雜化軌道理論加以說明。 答案　BF3中B原子以sp2雜化軌道與三個F原子的各一個2p軌道重疊形成三個σ鍵。由于三個sp2雜化軌道在同一平面上，而且夾角為120，所以BF3為平面三角形結(jié)構(gòu)。而NF3分子中氮原子采用sp3雜化，有一對孤電子對占據(jù)一個雜化軌道，3個sp3雜化軌道與F原子的2p軌道形成三個共價鍵，由于孤電子對占據(jù)四面體的一角，使NF3分子形狀成為三角錐型。 【典例2】　說明下列分子是由哪些軌道或雜化軌道重疊成鍵的。 (1)ICl　(2)NI3　(3)CH3Cl　(4)CO2 答案　(1)ICl中Cl原子以一個3p軌道，I原子以一個5p軌道重疊組成一個共價鍵。 (2)NI3中N原子的2s和2p軌道采取sp3雜化，形成四個sp3雜化軌道，除一對孤電子對所占的一個雜化軌道外，其余三個雜化軌道分別與三個I原子的各一個5p軌道重疊成鍵。 (3)CH3Cl中C原子的2s和2p軌道采取sp3雜化，形成四個sp3雜化軌道，其中的三個雜化軌道與三個H原子的1s軌道重疊形成三個共價鍵，另一個雜化軌道與Cl原子的含單電子的3p軌道重疊形成一個共價鍵。 (4)CO2中C原子的一個2s軌道與一個2p軌道實行sp雜化，形成兩個成分相同、能量相等的sp雜化軌道，再與兩個O原子中各一個含單電子的2p軌道重疊，形成σ鍵；C原子余下的兩個2p軌道(各含一個電子)再分別與一個O原子(共兩個)中的另一個2p軌道重疊形成π鍵。因此，每一對C===O中含有一個σ鍵和一個π鍵，為雙鍵結(jié)構(gòu)。