高中化学选修分子的立体构型.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 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P39 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 思考 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 思考 三角锥形 平面三角形 二 价层电子对互斥 VSEPR 理论 ValenceShellElectronPairRepulsion 共价分子中 中心原子周围电子对排布的几何构型主要取决于中心原子的价层电子对的数目 价层电子对各自占据的位置倾向于彼此分离得尽可能的远 此时电子对之间的斥力最小 整个分子最稳定 1 理论要点 价层电子对包括成键的 电子对和孤电子对 不包括成键的 电子对 2 价层电子对数计算 确定中心原子价层电子对数目 价层电子对数 配位原子数 孤电子对数 键电子对数 孤电子对数 分子中a为中心原子的价电子数 x为配原子数 b为配原子达稳定结构所需的电子数 阳离子中 a为中心原子价电子数减去离子所带电荷数 阴离子中 a为中心原子价电子数加上离子所带电荷数 孤电子对数 a xb 2 0 1 2 0 1 0 0 0 2 2 2 3 3 4 4 4 0 4 2 3 4 3 4 4 4 4 4 2 0 1 0 1 0 0 1 2 3 3 2 4 6 5 3 0 4 4 3 4 2 5 6 5 4 4 确定价层电子对构型 注意 孤对电子的存在会改变键合电子对的分布方向 从而改变化合物的键角 3 确定分子构型 在价层电子对构型的基础上 去掉孤电子对由真实原子形成的构型 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 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 ABn型分子空间构型快速判断方法 1 n 2时 中心原子无孤对电子的是直线形 中心原子有孤对电子为V形 如CO2直线形 H2O为V形 2 n 3时 中心原子无孤对电子的为平面三角形 有孤对电子的为三角锥形 BF3为平面三角形 H3O 三角锥形 3 n 4时 为正四面体 1 下列物质中分子立体结构与水分子相似的是A CO2B H2SC PCl3D SiCl42 下列分子立体结构其中属于直线型分子的是A H2OB CO2C C2H2D 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 PCl5PCl3SO3SiCl4 课堂练习 三角双锥形 三角锥形 平面三角形 正四面体 选修3 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 课时2 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CH的键长相同 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 碳原子 为了解决这一矛盾 鲍林提出了杂化轨道理论 杂化轨道理论 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 sp3d2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容纳 键和孤对电子 学习价层电子互斥理论知道 NH3和H2O的模型和甲烷分子一样 也是正四面体的 因此它们的中心原子也是sp3杂化的 不同的是NH3和H2O的中心原子的4个杂化轨道分别用于 键和孤对电子对 这样的4个杂化轨道显然有差别 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 碳的sp杂化轨道 sp杂化 夹角为180 的直线形杂化轨道 乙炔的成键 sp2杂化 sp2杂化轨道间的夹角是120度 分子的几何构型为平面正三角形 例 BF3分子形成 Cl 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 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 中心原子孤对电子对数 中心原子结合的原子数 例题三 对SO2与CO2说法正确的是 A 都是直线形结构B 中心原子都采取sp杂化轨道C S原子和C原子上都没有孤对电子D SO2为V形结构 CO2为直线形结构 D 天蓝色 天蓝色 天蓝色 无色 无色 无色 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 由于该离子的颜色极似血液 常被用于电影特技和魔术表演 练习书写 向硝酸银溶液中逐渐滴加氨水的离子方程式 配合物理论简介 一 配合物的组成 1 中心离子或原子 也称形成体 有空轨道 主要是一些过渡金属 如铁 钴 镍 铜 银 金 铂等金属元素的离子 或是具有高氧化数的非金属元素 硼 硅 磷等 如Na BF4 中的B K2 SiF6 中的Si 和NH4 PF6 中的P 或是不带电荷的中性原子 如 Ni CO 4 Fe CO 5 中的Ni Fe都是中性原子 碱金属 碱土金属等可作为螯合物的形成体 Cu NH3 4 SO4中 NH3是配位体 N为配位原子 2 配位