价层电子对互斥模型.ppt

分子的立体结构 新课标人教版选修三物质结构与性质 第二章分子结构与性质 第二节分子的立体结构 第一课时 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 NH3 P4 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 C20 C40 C70 资料卡片 形形色色的分子 分子世界如此形形色色 异彩纷呈 美不胜收 常使人流连忘返 那么分子结构又是怎么测定的呢 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 指导阅读P37 测分子体结构 红外光谱仪 吸收峰 分析 思考 同为三原子分子 CO2和H2O分子的空间结构却不同 为什么 同为四原子分子 CH2O与NH3分子的空间结构也不同 为什么 直线形 V形 平面三角形 三角锥形 二 价层电子对互斥理论 VSEPR模型 1 要点 预测ABn型的分子或离子的空间构型 中心原子A价层电子对 包括用于形成共价键的共用电子对和没有成键的孤对电子 之间存在排斥力 将使分子中的原子处于尽可能远的相对位置上 以使彼此之间斥力最小 分子体系能量最低 预测分子结构的简单理论 直线形 平面三角形 四面体 BeCl2 BF3 CH4 CCl4 109 28 推测分子或离子立体构型的步骤 1 基本概念 以氨分子为例说明 HNH3HNH 中心原子 配位原子 配位数 孤电子对 键电子对 键电子对 键电子对 价层电对 键电子对 与中心原子结合的原子数 键电子对 中心原子上的孤电子对 中心原子上的孤电子对 a xb a 中心原子的价电子数 对于阳离子 a为中心原子的价电子数减去离子的电荷数 对于阴离子 a为中心原子的价电子数加上离子的电荷数 x为与中心原子结合的原子数 b为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数 H为1 其他原子为 8 该原子的价电子数 探究与讨论 1 写出H C N O等原子的电子式 1 6 5 4 1 1 4 4 3 3 2 2 SO2 S 6 2 2 1 2 3 CO32 4 2 C 3 2 0 3 3 NH3 N 5 3 1 1 3 4 NH4 SO32 FS6 N 5 1 4 1 0 4 4 2 中心原子上有孤对电子的分子 孤对电子也要占据中心原子周围的空间 并参与互相排斥 V型 三角锥 V型 PbCl2 NH3 H2O 2 2 0 2 1 3 3 3 0 直线形 V型 平面三角形 1 3 4 4 4 0 三角锥 正四面体 2 3 平面三角形 20AB2 直线形HgCl2 30AB3 21AB2 层 数 平面三角形BF3SO3 V形 PbCl2 VSEPR 模型名称 方式 4 四面体 40AB4 31AB3 22AB2 正四面体CH4 三角锥形NH3 形 H2O VSEPR 模型名称 注 价层电子对互斥模型对少数化合物判断不准 不能适用于过渡金属化合物 除非金属具有全满 半满或全空的d轨道 应用反馈 0 1 2 0 1 0 0 0 2 2 2 3 3 4 4 4 直线形 V形 V型 平面三角形 三角锥形 四面体 正四面体 正四面体 PO43 0 4 正四面体 利用价层电子对互斥理论时 首先要根据原子的最外层电子数 判断中心原子上有没有孤对电子 然后再根据中心原子结合的原子的数目 就可以判断分子的空间构型 思考与交流 P 38 1 下列物质中 分子的立体结构与水分子相似的是 A CO2B H2SC PCl3D SiCl4 B 2 下列分子的立体结构 其中属于直线型分子的是 A H2OB CO2C C2H2D P4 BC 3 为了解释和预测分子的空间构型 科学家在归纳了许多已知的分子空间构型的基础上 提出了一种十分简单的理论模型 价层电子对互斥模型 这种模型把分子分成两类 一类是 另一类是是 BF3和NF3都是四个原子的分子 BF3的中心原子是 NF3的中心原子是 BF3分子的立体构型是平面三角形 而NF3分子的立体构型是三角锥形的原因是 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H C 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 109 28 激发 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个能量相等 成分相同的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 三 杂化轨道理论简介 杂化 原子内部能量相近的原子轨道 在外界条件影响下重新组合的过程叫原子轨道的杂化杂化轨道 原子轨道组合杂化后形成的一组新轨道杂化轨道类型 sp sp2 sp3等杂化结果 重新分配能量和空间方向 组成数目相等成键能力更强的原子轨道杂化轨道用于形成 键和容纳孤对电子 109 28 激发 Sp3杂化 Sp3杂化 碳的sp2杂化轨道 sp2杂化 三个夹角为120 的平面三角形杂化轨道 Sp2杂化 C2H4 Sp2杂化 大 键C6H6 Sp3杂化 碳的sp杂化轨道 sp杂化 夹角为180 的直线形杂化轨道 Sp杂化 乙炔的成键 基态N的最外层电子构型为2s22p3 在H影响下 N的一个2s轨道和三个2p轨道进行sp3不等性杂化 形成四个sp3杂化轨道 其中三个sp3杂化轨道中各有一个未成对电子 另一个sp3杂化轨道被孤对电子所占据 N用三个各含一个未成对电子的sp3杂化轨道分别与三个H的1s轨道重叠 形成三个键 由于孤对电子的电子云密集在N的周围 对三个键的电子云有比较大的排斥作用 使键之间的键角被压缩到 因此NH3的空间构型为三角锥形 基态O的最外层电子构型为2s22p4 在H的影响下 O采用sp3不等性杂化 形成四个sp3杂化轨道 其中两个杂化轨道中各有一个未成对电子 另外两个杂化轨道分别被两对孤对电子所占据 O用两个各含有一个未成对电子的sp3杂化轨道分别与两个H的1s轨道重叠 形成两个键 由于O的两对孤对电子对两个键的成键电子有更大的排斥作用 使键之间的键角被压缩到 因此H2O的空间构型为角型 1 看中心原子有没有形成双键或叁键 如果有1个叁键 则其中有2个 键 用去了2个p轨道 形成的是sp杂化 如果有1个双键则其中有1个 键 形成的是sp2杂化 如果全部是单键 则形成的是sp3杂化 2 没有填充电子的空轨道一般不参与杂化 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 C C sp3 sp2 sp C C C C 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 中心原子孤对电子对数 中心原子结合的原子数 结合上述信息完成下表 科学探究 1 写出HCN分子和CH20分子的路易斯结构式 2 用VSEPR模型对HCN分子和CH2O分子的立体结构进行预测 用立体结构模型表示 3 写出HCN分子和CH20分子的中心原子的杂化类型 4 分析HCN分子和CH2O分子中的 键 1 下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是 A CO2与SO2B CH4与NH3C BeCl2与BF3D C2H2与C2H4 B 课堂练习 课堂练习 2 指出中心原子可能采用的杂化轨道类型 并预测分子的几何构型 1 PCl3 2 BCl3 3 CS2 3 写出下列分子的路易斯结构式 是用短线表示键合电子 小黑点表示未键合的价电子的结构式 并指出中心原子可能采用的杂化轨道类型 并预测分子的几何构型 1 PCI3 2 BCl3 3 CS2 4 C12O 配位健 一种特殊的共价键 配位键 一方是能够提供孤对电子的原子 另一方是能够接受孤对电子的空轨道的原子间形成的 电子对给予 接受键 天蓝色 天蓝色 天蓝色 无色 无色 无色 四 配合物理论简介 实验2 1 固体颜色 溶液颜色 CuSO4 CuCl2 2H2O CuBr2 NaCl K2SO4 KBr 白色 绿色 深褐色 白色 白色 白色 思考 前三种溶液呈天蓝色大概与什么物质有关 依据是什么 配位化合物 简称配合物 通常是由中心离子 或原子 与配位体 某些分子或阴离子 以配位键的形式结合而成的复杂离子或分子 实验2 2已知氢氧化铜与足量氨水反应后溶解是因为生成 Cu NH3 4 2 其结构简式为 试写出实验中发生的两个反应的离子方程式 Cu OH 2 4NH3 H2O Cu NH3 4 2 2OH 4H2O 蓝色沉淀 深蓝色溶液 实验2 3 Fe3 SCN Fe SCN 2 硫氰酸根 血红色 练习书写 向硝酸银溶液中逐渐滴加氨水的离子方程式 配合物的组成 复盐 由两种或两种以上的阳离子与一种酸根离子组成的盐叫做复盐 如 KAl SO4 2 12H2O 混盐 是指一种金属离子与多种酸根离子所构成的盐 如氯化硝酸钙 Ca NO3 Cl 复盐 混盐 配合物盐 盐的种类很多 有正盐 酸式盐 碱式盐 复盐 配合物盐 混盐等等 其中的混盐是由一种金属阳离子 包括NH4 和两种酸根阴离子所组成的化合物 则下列物质属于混盐的是AKAl SO4 2 12H2OBCaOCl2CNaHSO4DMg2 OH 2CO3 形成配合物时性质的改变 1 颜色的改变Fe3 nSCN Fe SCN n n 3 2 溶解度的改变 AgCl HCl AgCl2 H AgCl 2NH3 Ag NH3 2 Cl Au HNO3 4HCl H AuCl4 NO 2H2O3Pt 4HNO3 18HCl 3H2 PtCl6 4NO 8H2O 3 酸碱性的改变 Cu NH3 4 OH 2的碱性大于Cu OH 2 下列分子或离子中都存在着配位键的是A NH3 H2OB NH4 H3O C N2 HClOD Cu NH3 4 2 PCI3 下列各种说法中错误的是A 形成配位键的条件是一方有空轨道一方有孤对电子 B 配位键是一种特殊的共价键 C 配位化合物中的配体可以是分子也可以是阴离子 D 共价键的形成条件是成键原子必须有未成对电子 D 下列属于配合物的是 A NH4ClB Na2CO3 10H2OC CuSO4 5H2OD Co NH3 6Cl3 如图是卟啉配合物叶绿素的结构示意图 部分 有关的叙述正确的是A 该叶绿素含有H Mg C N元素B 该叶绿素是配合物 中心离子是镁离子C 该叶绿素是配合物 其配体是N元素D 该叶绿素不是配合物 而是高分子化合物 Co NH3 5BrSO4可形成两种钴的配合物 已知两种配合物的分子式分别为 Co NH3 5Br SO4和 Co SO4 NH3 5 Br 1 若在第一种配合物的溶液中