高中化学 4.1 分子构型与物质的性质课件 苏教版选修3.ppt

第一单元分子构型与物质的性质 1 初步认识分子空间构型 键角 极性分子 非极性分子 手性分子等概念 2 了解杂化轨道的类型 sp3 sp2 sp 并能运用杂化轨道理论判断分子的空间构型 3 了解价层电子对互斥理论 并能据此判断分子的空间构型 4 认识分子的空间构型与极性的关系 能运用有关理论预测分子的极性 一 分子的空间构型1 原子轨道杂化前后有什么差别 2 如何计算原子的价电子对数 1 杂化轨道理论 1 杂化轨道 在形成多原子分子的过程中 中心原子的若干 的原子轨道重新组合 形成的一组能量相等 成分相同的新轨道 能量相近 2 用杂化轨道理论解释甲烷分子的空间构型 3 杂化轨道的类型与分子空间构型的关系 sp sp2 sp3 1个s轨道 1个p轨道 1个s轨道 2个p轨道 3 4 2 1个s轨道 3个p轨道 180 120 109 5 直线形 平面三角形 四面体型 实例 becl2 bf3 ch4 杂化轨道间的夹角 空间构型 杂化类型 sp sp2 sp3 4 用杂化轨道理论分析c2h6 c2h4 c2h2的成键情况 sp3 c h 键 sp3 s c c 键 sp3 sp3 分子结构 原子杂化方式 成键情况 sp2 c h 键 c c 键 sp2 s sp2 sp2 两个碳原子各以1个未杂化的2p轨道发生重叠形成 键 分子结构 碳原子杂化方式 成键情况 键 sp c h 键 sp s sp sp c c 键 两个碳原子各以2个未杂化的2p轨道发生重叠形成 分子结构 碳原子杂化方式 成键情况 2 价层电子对互斥理论 1 价电子对 包括孤电子对和 键电子对 一般孤电子对离核较近 2 价电子对之间存在相互排斥作用 为减小斥力 相互之间尽可能远离 因此分子的空间构型受到影响 一般 分子尽可能采取对称的空间结构以减小斥力 3 价电子对数 abm型分子 的计算方法 价电子对数目 n 对于主族元素 中心原子价电子数 最外层电子数 配位原子按提供的价电子数计算 如 pcl5中n o s作为配位原子时按不提供价电子计算 作中心原子时价电子数为6 离子的价电子对数计算如 n n n 价电子对数 电子对排布方式 空间构型 键角 范例 n 2 n 3 n 4 直线形 平面三角形 180 120 109 5 正四面体型 co2 becl2 cs2 ch4 ccl4 bf3 so3 二 分子的极性和手性分子1 分子的极性和化学键的极性有什么关系 2 碘单质易溶于四氯化碳 难溶于水 为什么 1 极性分子 非极性分子 分子 非极性分子 没有正 负两极 极性分子 存在正 负两极 正 负电荷重心重合 正 负电荷重心不重合 非极性 非极 非极性 极性 极性 2 分子极性的判断方法 性 3 手性分子 1 手性异构体和手性分子 和 完全相同 但如同左手和右手一样互为镜像 在三维空间里不能 的一对分子互称手性异构体 有手性异构体的分子称为手性分子 组成 原子的排列方式 重叠 2 手性碳原子 当四个不同的原子或基团连接在同一碳原子上时 形成的化合物存在 其中 连接四个不同的原子或基团的 称为手性碳原子 碳原子 手性异构体 1 2s轨道与3p轨道不能形成杂化轨道 分析 只有能量相近的原子轨道才能形成杂化轨道 2s与3p不在同一原子轨道组 能量相差较大 2 1个s轨道和2个p轨道可以形成3个sp杂化轨道 分析 1个s轨道和2个p轨道杂化形成3个sp2杂化轨道 3 乙烯分子中的碳原子以sp2杂化 其中两个杂化轨道形成碳碳双键 分析 乙烯分子中的碳原子以sp2杂化 2个sp2杂化轨道分别与氢原子的s轨道形成 键 另一个sp2杂化轨道与另一个碳原子的杂化轨道形成 键 碳原子的未参与杂化的p轨道形成 键 4 分子的极性与分子的空间构型有关 分析 分子的极性取决于共价键的极性和分子的空间构型 5 键的极性与分子的极性一致 分析 键的极性与分子的空间构型共同决定着分子的极性 一 分子的空间构型与杂化轨道类型的关系1 杂化类型的判断根据价层电子对互斥理论 首先计算出价电子对数 价电子对数与杂化轨道数相同 再由杂化轨道数判断杂化类型 代表物 杂化轨道数 杂化轨道类型 sp sp2 sp3 sp2 sp3 sp3 co2 ch2o ch4 so2 nh3 h2o 4 2 3 3 4 4 2 共价键全部为 键的分子构型与杂化类型 中心原子杂化的类型 参加杂化的轨道 生成杂化轨道数 成键电子对数 中心原子的孤电子对数 分子的空间构型 实例 分子式 结构式 sp 1个s1个p 2 2 0 直线形 becl2 cl be cl sp2 1个s2个p 3 3 0 平面三角形 bf3 中心原子杂化的类型 参加杂化的轨道 生成杂化轨道数 成键电子对数 中心原子的孤电子对数 分子的空间构型 实例 分子式 结构式 1个s3个p sp3 4 4 0 正四面体型 ch4 3 1 2 2 三角锥型 v形 nh3 h2o 3 含 键和 键的分子构型和杂化类型 物质 结构式 杂化轨道类型 分子中共价键数 键角 分子的空间构型 甲醛 乙烯 氰化氢 乙炔 3个 键1个 键 约120 平面三角形 5个 键1个 键 120 平面形 2个 键2个 键 180 直线形 3个 键2个 键 180 直线形 sp2 sp 特别提醒 1 杂化轨道只用于形成 键或者用来容纳孤电子对 若有未参与杂化的p轨道 可用于形成 键 2 杂化轨道间的夹角与分子内的键角不一定相同 中心原子杂化类型相同时孤电子对越多 键角越小 例如 nh3中的氮原子与ch4中的碳原子均为sp3杂化 但键角分别107 和109 5 典例1 指出下列原子的杂化轨道类型及分子的结构式 空间构型 1 co2中的c为 杂化 分子的结构式为 空间构型为 2 ch2o中的c为 杂化 分子的结构式为 空间构型为 3 ch4中的c为 杂化 分子的结构式为 空间构型为 4 h2s中的s为 杂化 分子的结构式为 空间构型为 思路点拨 解答本题时要注意以下两点 1 根据杂化轨道的空间分布构型可以判断共价键之间的夹角 2 根据杂化轨道之间的夹角可以判断分子中心原子的杂化类型 解析 杂化轨道所用原子轨道的能量相近 且杂化轨道只能用于形成 键 剩余的p轨道还可以形成 键 杂化轨道类型决定了分子 或离子 的空间构型 如sp2杂化轨道的键角为120 空间构型为平面三角形 因此 也可根据分子的空间构型确定分子 或离子 中杂化轨道的类型 如co2为直线形分子 因此分子中杂化轨道类型为sp杂化 答案 1 sp直线形 2 sp2平面三角形 3 sp3正四面体型 4 sp3v形 变式训练 在分子中 羰基碳原子与甲基碳原子成键时所采取的杂化方式分别为 a sp2杂化 sp2杂化b sp3杂化 sp3杂化c sp2杂化 sp3杂化d sp杂化 sp3杂化 解析 选c 羰基上的碳原子共形成3个 键 为sp2杂化 两侧甲基中的碳原子共形成4个 键 为sp3杂化 变式备选 在形成氨气分子时 氮原子中的原子轨道发生sp3杂化形成4个 杂化轨道 形成的4个杂化轨道中 只有 个含有未成对电子 所以只能与 个氢原子形成共价键 又因为其中一个轨道含有一对 所以氨气分子中的键角与甲烷不同 解析 nh3中氮原子为sp3杂化 形成4个sp3杂化轨道 但nh3分子空间构型不是正四面体型 而是三角锥型 是因为氮原子形成nh3时有一对孤电子对 答案 sp333孤电子对 二 用价层电子对互斥理论确定分子构型1 当中心原子无孤电子对时 价电子对的空间构型与分子的空间构型一致 分子 价电子对的空间构型 价电子对数 分子的空间构型 becl2 bf3 ch4 2 3 4 直线形 平面三角形 正四面体 直线形 平面三角形 正四面体 2 当中心原子有孤电子对时 价电子对的空间构型与分子的空间构型不一致 分子 价电子对数 价电子对的空间构型 分子的空间构型 nh3 h2o 4 4 正四面体 正四面体 三角锥型 v形 特别提醒 使用价层电子对互斥理论判断分子空间构型时需注意 价层电子对互斥理论模型是价层电子对的空间构型 而分子的空间构型指的是成键电子对的空间构型 不包括孤电子对 两者是否一致取决于中心原子上有无孤电子对 未用于形成共价键的电子对 当中心原子上无孤电子对时 两者的构型一致 当中心原子上有孤电子对时 两者的构型不一致 典例2 请用价层电子对互斥理论判断下列粒子的空间构型 1 ccl4 2 3 pcl5 思路点拨 根据结构式或电子式确定微粒的 键电子对数和中心原子上的孤电子对数 依据价层电子对互斥理论模型判断 解析 1 在ccl4中 c有4个 键电子对 没有孤电对 c的价电子对的排布为正四面体 ccl4的空间构型为正四面体 2 在clo3 中 cl有3个 键电子对和1对孤电子对 价电子对为4对 cl的价电子对的排布为四面体 分子构型为三角锥型 3 在pcl5中 p有5个 键电子对 没有孤电子对 价电子对的空间排布方式为三角双锥 pcl5的空间构型为三角双锥型 答案 1 正四面体 2 三角锥型 3 三角双锥型 延伸探究 ch4和pcl5的组成原子最外层是否都为8电子的稳定结构 提示 ch4中碳原子最外层是8电子的稳定结构 而氢原子不是 pcl5中磷原子不是 氯原子是 三 极性分子和非极性分子1 键的极性 2 键的极性和分子极性的关系 3 abn型分子是否有极性的判断经验方法abn型分子中 中心原子的化合价的绝对值等于该元素的价电子数 最高正价 时 该分子是非极性分子 若不等 该分子是极性分子 4 具体关系和实例 分子类型 分子空间构型 键角 键的极性 分子极性 常见物质 a2 ab ab2 ab2 直线形 对称 非极性键 h2 o2 n2等 直线形 非对称 极性键 极性分子 hx co no等 直线形 对称 180 极性键 非极性分子 co2 cs2等 折线形 不对称 极性键 极性分子 h2o h2s等 非极性分子 分子类型 分子空间构型 键角 键的极性 分子极性 常见物质 极性键 极性键 极性键 非极性分子 极性分子 非极性分子 ab3 ab3 ab4 正三角形 对称 120 bf3 so3等 三角锥型 不对称 nh3 pcl3等 正四面体型 对称 109 5 ch4 ccl4等 特别提醒 键的极性要根据形成共价键的两个原子是否相同确定 典例3 下列化合物中 化学键的类型和分子的极性 极性或非极性 皆相同的是 a co2和so2b ch4和so2c bf3和nh3d hcl和hi 思路点拨 解答本题时要注意以下两点 1 相同原子间 a a 形成的共价键是非极性键 不同原子间 a b 形成的共价键是极性键 2 有极性键的分子只要空间结构对称也是非极性分子 解析 选d a中co2为极性键构成的非极性分子 为直线形结构 so2为v形结构 是极性键构成的极性分子 b中ch4为极性键构成的非极性分子 是正四面体结构 c中bf3为极性键构成的非极性分子 是平面三角形结构 nh3为极性键构成的极性分子 是三角锥型结构 d中hcl和hi都是极性键构成的直线形结构 都为极性分子 延伸探究 c项中的两种分子的中心原子的杂化类型相同吗 空间构型相同吗 提示 不同 bf3分子中的硼原子为sp2杂化 分子的空间构型为平面三角形 nh3分子的中心原子n为sp3杂化 分子的空间构型是三角锥型 变式备选 下列叙述正确的是 a nh3是极性分