第一单元分子构型与物质的性质

专题四分子空间结构与物质性质 第一单元分子构型与物质的性质 分子的空间构型 丹阳市珥陵高级中学朱江涛 形形色色的分子 CH4 C6H6 C8H8 C60 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分子为什么具有正四面体的空间构型 键长 键能相同 键角相同为109 28 2s2px2py2pz 问题 sp3 4个sp3杂化轨道 一 杂化轨道理论 美国化学家鲍林 1 杂化轨道的概念和特点在形成多原子分子的过程中 中心原子的若干能量相近的原子轨道间通过相互的混杂后 形成相同数量的几个能量与形状都相同的新轨道 特点 1 能量相近的原子轨道才能参与杂化 2 杂化后轨道能量相同 轨道形状相同 棒锤形 3 杂化轨道的总数等于参与杂化的原子轨道数目之和 如spn 杂化轨道数为 1 n 4 杂化轨道只用于形成 键或者用来容纳孤对电子 剩余的p轨道可以形成 键 1 sp3杂化 2 杂化轨道的类型 CCl4的空间构型 2 sp2杂化 sp2杂化 三个夹角为120 的平面三角形杂化轨道 2 sp2杂化 激发 120 BF3分子的形成过程 3 sp杂化 sp杂化 夹角为180 的直线形杂化轨道 BeCl2分子形成 3 sp杂化 2 杂化轨道的类型 a 中心原子为A 其价电子数 最外层电子数 主族序数 ABm型分子 A为中心原子 B为配位原子 中心原子价电子对数 杂化轨道数 n 中心原子价电子数 每个配位原子提供的价电子数 m 2 b 氢元素 卤素原子做配体时 提供的电子数为1如 CH4或CCl4 c 氧族元素的原子做中心原子时 价电子数为6 如 H2O 即OH2 或H2S 即SH2 氧族元素的原子做配体时 提供电子数为0 如 CO2 3 中心原子杂化方式的判断 1 ABm型分子中心原子价电子对数 n 的计算 n 4 1 4 2 4 n 6 1 2 2 4 n 4 0 2 2 2 如何简易判断CCl4 NH3 H2O中的中心原子C N O是何种类型的杂化轨道 杂化轨道数 2 价电子对数与价电子对的空间构型 杂化轨道数 杂化轨道的空间构型 V形 直线形 平面三角形 正四面体型 V形 三角锥形 1 先计算ABm型分子中价电子对数 杂化轨道数 为n2 比较m n的大小 1 若n m 杂化轨道的空间构型和分子空间构型相同 如CCl4 2 若n m x 则杂化轨道中含x对孤电子对 杂化轨道空间构型和分子空间构型不同 如NH3 杂化轨道中不含孤电子对 所有杂化轨道都参加成键 杂化轨道中含孤电子对 且含孤电子对的杂化轨道不参加成键 二 确定分子空间构型的简易方法 NH3n 5 3 2 4 N原子为sp3杂化 轨道空间构型为正四面体 n m 1 含一对孤电子对 是三角锥形 H2O OH2 n 6 2 2 4 O原子为sp3杂化 轨道空间构型为正四面体 n m 2 含二对孤电子对 是V形 课堂练习 直线形 直线形 平面三角形 平面三角形 正四面体 无 有 正四面体 三角锥形 V形 推断离子空间构型的方法 在算中心原子价电子对数 n 时 正离子应减去电荷数 负离子应加上电荷数 中心原子价电子对数 n 中心原子价电子数 每个配位原子提供的价电子数 m 电荷数 2 利用价层电子对互斥理论判断下列离子的几何构型 NH4 H3O NO3 SO42 正四面体 三角锥形 平面三角形 正四面体 思考 非ABn型分子中中心原子的杂化类型如何判断 例 乙酸中C原子的杂化类型是 课堂练习 2 HOCH2CN分子中碳原子轨道的杂化轨道类型是 1 丙酮 分子中碳原子轨道的杂化类型是 3 乙炔与氢氰酸反应可得丙烯腈 丙烯腈分子中碳原子轨道杂化类型是 三 等电子体原理 2 价电子总数 最外层电子总数 相同 1 定义 具有相同价电子数和相同原子数的分子或离子具有相同的结构特征 这一原理被称为 等电子原理 2 特点 1 原子总数相同 3 可以是分子与分子之间 也可以是分子与离子之间 也可以是离子与离子之间 4 等电子体结构和物理性质具有相似性 3 应用 应用等电子原理 可利用已知的分子的构型 几何构型 电子构型 和物理性质对相应等电子分子的构型和物理性质进行预测 4 典型事例 CO2与N2O NH4 与CH4 BH4 N2与CO 硅和锗是良好的半导体材料 他们的等电子体磷化铝 AlP 砷化镓 GaAs 也是很好的半导体材料 SiCl4 SiO44 SO42 的原子数目和价电子总数都相等 它们互为等电子体 中心原子都是sp3杂化 都形成正四面体