第一单元分子构型与物质的性质第1课时杂化轨道理论与分子空间构型[学习目标定位]知道共价分子结构的多样性和复杂性，能用杂化轨道理论解释或预测某些分子或离子的空间结构。一杂化轨道及其理论要点1．C原子与H原子结合形成的分子为什么是CH4，而不是CH2或CH3？CH4为什么具有正四面体的空间构型？答案在形成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是等同的。可表示为2．由以上分析可知：(1)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。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。(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大。[归纳总结]1．杂化轨道数与参与杂化的原子轨道数相同，但能量不同。2．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。3．杂化轨道只用于形成σ键或者用来容纳未参与成键的孤电子对。4．未参与杂化的p轨道，可用于形成π键。[活学活用]1．下列关于杂化轨道的说法错误的是()A．所有原子轨道都参与杂化B．同一原子中能量相近的原子轨道参与杂化C．杂化轨道能量集中，有利于牢固成键D．杂化轨道中不一定有一个电子答案A解析参与杂化的原子轨道，其能量不能相差太大，如1s轨道与2s、2p轨道能量相差太大，不能形成杂化轨道，即只有能量相近的原子轨道才能参与杂化，故A项错误，B项正确；杂化轨道的电子云一头大一头小，成键时利用大的一头，可使电子云重叠程度更大，形成牢固的化学键，故C项正确；并不是所有的杂化轨道中都会有电子，也可以是空轨道，也可以有一对孤电子对(如NH3、H2O)，故D项正确。二杂化轨道类型和空间构型1．sp杂化——BeCl2分子的形成(1)BeCl2分子的形成杂化后的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。(2)sp杂化：sp杂化轨道是由1个ns轨道和1个np轨道杂化而得，每个sp杂化轨道含有s和p轨道的成分。sp杂化轨道间的夹角为180°，呈直线形(如BeCl2)。(3)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——BF3分子的形成(1)BF3分子的形成(2)sp2杂化：sp2杂化轨道是由1个ns轨道和2个np轨道杂化而得，每个sp2杂化轨道含有s和p的成分。sp2杂化轨道间的夹角为120°，呈平面三角形(如BF3)。(3)sp2杂化后，未参与杂化的1个np轨道可以用于形成π键，如乙烯分子中的C===C键的形成。3．sp3杂化——CH4分子的形成(1)CH4分子的空间构型(2)sp3杂化：sp3杂化轨道是由1个ns轨道和3个np轨道杂化而得，每个sp3杂化轨道含有s和p的成分。sp3杂化轨道的夹角为109.5°，呈空间正四面体型(如CH4、CF4、CCl4)。[归纳总结]杂化类型的判断方法(1)由分子构型判断杂化类型①直线形——sp杂化②平面形——sp2杂化③四面体型——sp3杂化(2)由电子对数判断杂化类型(包括孤电子对和电子对)①2对——sp杂化②3对——sp2杂化③4对——sp3杂化(3)由碳原子的饱和程度判断①饱和碳原子——sp3杂化②双键上的碳原子——sp2杂化③叁键上的碳原子——sp杂化[活学活用]2．下列分子的空间构型可用sp2杂化轨道来解释的是()①BF3②CH2===CH2④CH≡CH⑤NH3⑥CH4A．①②③B．①⑤⑥C．②③④D．③⑤⑥答案A解析sp2杂化轨道形成夹角为120°的平面三角形，①BF3为平面三角形且B—F键夹角为120°；②C2H4中碳原子以sp2杂化，且未杂化的2p轨道形成π键；③同②相似；④乙炔中的碳原子为sp杂化；⑤NH3中的氮原子为sp3杂化；⑥CH4中的碳原子为sp3杂化。3．关于原子轨道的说法正确的是()A．凡是中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子其空间构型都是正四面体型B．CH4分子中的sp3杂化轨道是由4个H原子的1s轨道和C原子的2p轨道混合起来而形成的C．sp3杂化轨道是由同一个原...