分子的立体结构.ppt

复 习 回 顾 共价键 键 键 键参数 键能 键长 键角 衡量化学键稳定性 描述分子的立体结构的重要因素 成键方式 “头碰头”,呈轴对称 成键方式 “肩并肩”,呈镜像对称 一、形形色色的分子 O2 HCl H2O CO2 1、双原子分子（直线型） 2、三原子分子立体结构（有直线形和V形） 、四原子分子立体结构（直线形、平面三 角形、三角锥形、正四面体） （平面三角形，三角锥形） C2H2 CH2O COCl2 NH3P4 、五原子分子立体结构 最常见的是正四面体 CH4 CH3CH2OH CH3COOH C6H6 C8H8 CH3OH 5、其它： C60 C20C40C70 资料卡片 ： 形形色色的分子 早年的科学家主要靠对物质的宏观性质进行系统总结得 出规律后进行推测，如今，科学家已经创造了许许多多测 定分子结构的现代仪器，红外光谱就是其中的一种。 分子中的原子不是固定不动的，而是不断地振动着的。 所谓分子立体结构其实只是分子中的原子处于平衡位置时 的模型。当一束红外线透过分子时，分子会吸收跟它的某 些化学键的振动频率相同的红外线，再记录到图谱上呈现 吸收峰。通过计算机模拟，可以得知各吸收峰是由哪一个 化学键、哪种振动方式引起的，综合这些信息，可分析出 分子的立体结构。 科学视野分子的立体结构是怎样测定的？ 测分子体结构：红外光谱仪吸收峰分析。 同为三原子分子，CO2 和 H2O 分子的空间结 构却不同，什么原因？ 直线形 V形 同为四原子分子，CH2O与 NH3 分子的的空 间结构也不同，什么原因？ 三角锥形 平面三角形 二、价层电子对互斥模型 1、一类是中心原子上的价电子都用于形成共 价键，如CO2、CH2O、CH4等分子中的碳原 子，它们的立体结构可用中心原子周围的原子 数n来预测，概括如下： ABn 立体结构 范例 n=2 直线形 CO2、 CS2 n=3 平面三角形 CH2O、BF3 n=4 正四面体形 CH4、 CCl4 n=5 三角双锥形 PCl5 n=6 正八面体形 SCl6 分子CO2CH2OCH4 电电子式 结结构式 中心原子 有无孤对电对电 子 空间结间结 构 O C O: : : : : : : H C H : H H O=C=O H-C-H = O H-C-H - H H 无无无 直线形 平面 三角形 正 四面体 : H C H :O: : 2、另一类是中心原子上有孤对电子(未用于形成共价键 的电子对)的分子。 ABn 立体结构 范例 n=2 V形 H2O n=3 三角锥形 NH3 原因： 中心原子上的孤对电子也要占据中心原子 周围的空间，并参与互相排斥。例如，H2O和 NH3的中心原子分别有2对和l对孤对电子，跟 中心原子周围的键加起来都是4，它们相互排 斥，形成四面体，因而H2O分子呈V形，NH3分 子呈三角锥形。 中心原子代表物 中心原子 结结合的原子 数 分子 类类型 空间间构型 无孤对电对电 子 CO22AB2 CH2O3AB3 CH44AB4 有孤对电对电 子 H2O2AB2 NH33AB3 直线形 平面三角形 正四面体 V 形 三角锥形 小结:价层电子对互斥模型 应用反馈: 化学式 中心原子 孤对电对电 子数 中心原子结结 合的原子数 空间间构型 HCN SO2 NH2 BF3 H3O+ SiCl4 CHCl3 NH4+ 0 1 2 0 1 0 0 0 2 2 2 3 3 4 4 4 直线形 V 形 V形 平面三角形 三角锥形 四面体 正四面体 正四面体 课堂练习 1.下列物质中，分子的立体结构与水分子 相似的是 （ ） A.CO2 B.H2S C.PCl3 D.SiCl4 2.下列分子的立体结构，其中属于直线型 分子的是 （ ） A.H2O B.CO2 C.C2H2 D.P4 B BC 3.若ABn型分子的中心原子A上没有未用于形 成共价键的孤对电子，运用价层电子对互斥模 型，下列说法正确的（ ） A.若n=2，则分子的立体构型为V形 B.若n=3，则分子的立体构型为三角锥形 C.若n=4，则分子的立体构型为正四面体形 D.以上说法都不正确 课堂练习 C 美国著名化学家鲍林（L.Pauling, 1901 1994）教授具有独特的化学想象力：只要 给他物质的分子式，他就能通过“毛估”法 ，大体上想象出这种物质的分子结构模型 。请你根据价层电子对互斥理论，“毛估” 出下列分子的空间构型。 PCl5 PCl3 SO3 SiCl4 课堂练习 三角双锥形 三角锥形 平面三角形 正四面体 分子或离子结构式VSEPR模型分子或离子的立体结构 HCN NH4 + H3O+ SO2 BF3 N H H H H + H C N B F F F S =O= O O H H H+ 值得注意的是价层电子对互斥模型只能解释化合物分子的空 间构形，却无法解释许多深层次的问题，如无法解释甲烷中 四个 C H的键长、键能相同及HC H的键角为109 28。因为按照我们已经学过的价键理论，甲烷的4个C H 单键都应该是键，然而，碳原子的4个价层原子轨道是3个 相互垂直的2p轨道和1个球形的2s轨道，用它们跟4个氢原子 的1s原子轨道重叠，不可能得到四面体构型的甲烷分子。 为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论，它的要点是： 当碳原子与4个氢原子形成甲烷分子时，碳原子的2s轨道和3个 2p轨道会发生混杂，混杂时保持轨道总数不变，得到4个相同 的sp3杂化轨道，夹角109 28 ，表示这4个轨道是由1个s轨道 和3个p轨道杂化形成的如下图所示： 提示：C：1S22S 2P 激发 C：1S22S 2P 三、杂化轨道理论 除sp3杂化轨道外，还有sp杂化轨道和sp2杂化轨道。sp杂化轨 道由1个s轨道和1个p轨道杂化而得；sp2杂化轨道由1个s轨道 和2个p轨道杂化而得，如图所示。 思考题：根据以下事实总结：如何判断一个 化合物的中心原子的杂化类型？ 已知：杂化轨道只用于形成键或者用来容纳孤对电子 杂化轨道数 0+2=2SP直线形 0+3=3SP2平面三角形 0+4=4SP3正四面体形 1+2=3SP2V形 1+3=4SP3三角锥形 2+2=4SP3V形 代表物杂化轨道数 杂化轨道类型 分子结构 CO2 CH2O CH4 SO2 NH3 H2O 结合上述信息完成下表： 中心原子孤对电子对数中心原子结合的原子数 练习：在学习价层电子对互斥模型和杂化轨道理论的基础上 描述化合物中每个化学键是怎样形成的？ C原子发生SP杂化生成了两个SP轨道分别与两个O原子 的一个P轨道形成两个键； C原子剩余的两个P轨道分 别与两个O原子剩余的1个P轨道