第二章-第2节-分子的立体构型

第二节分子的立体构型,第二章分子结构与性质,活动：,1、利用几何知识分析一下，空间分布的两个点是否一定在同一直线？,迁移:两个原子构成的分子，将这2个原子看成两个点，则它们在空间上可能构成几种形状？分别是什么？,O2,HCl,第一课时价层互斥理论,活动：,2、利用几何知识分析一下，空间分布的三个点是否一定在同一直线上？,迁移：三个原子构成的分子，将这3个原子看成三个点，则它们在空间上可能构成几种形状？分别是什么？,结论：,在多原子构成的分子中，由于原子间排列的空间顺序不一样，使得分子有不同的结构，这就是所谓的分子的立体构型。,一、形形色色的分子,H2O,CO2,1、三原子分子立体结构,直线形180,V形105,一、形形色色的分子,2、四原子分子立体结构,HCHO,NH3,平面三角形120,三角锥形107,3、五原子分子立体结构,一、形形色色的分子,CH4,正四面体,4、其它,一、形形色色的分子,P4,正四面体60,C2H2,直线形180,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:,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？,二、价层互斥理论,1.内容,对ABn型的分子或离子，中心原子A价层电子对（包括成键键电子对和未成键的孤对电子对）之间由于存在排斥力，将使分子的几何构型总是采取电子对相互排斥最小的那种构型，以使彼此之间斥力最小，分子体系能量最低,最稳定。,键电子对和孤对电子对,排斥力最小,二、价层互斥理论,2.价层电子对（键电子对和未成键的孤对电子对）,H2O,NH3,CO2,CH4,2,3,4,2,2,2,4,3,1,4,4,0,4,2,0,2,=键个数+中心原子上的孤对电子对个数,价层电子对数,键电子对数=与中心原子结合的原子数,中心原子上的孤电子对数=（a-xb),2.成键键电子对和未成键的孤对电子对,键电子对数=与中心原子结合的原子数,=键个数+中心原子上的孤对电子对个数,价层电子对数,6,1,5-1=4,0,4+2=6,0,2,2,4,1,3,2,孤电子对的计算,6,2,1,2,=（a-xb),二、价层互斥理论,剖析内容,对ABn型的分子或离子，中心原子A价层电子对（包括成键键电子对和未成键的孤对电子对）之间由于存在排斥力，将使分子的几何构型总是采取电子对相互排斥最小的那种构型，以使彼此之间斥力最小，分子体系能量最低,最稳定。,排斥力最小,A,3.价电子对的空间构型即VSEPR模型,电子对数目：234VSEPR模型：,二、价层互斥理论,直线,平面三角形,正四面体,二、价层互斥理论,4.VSEPR模型应用预测分子立体构型,2,3,2,0,0,1,直线形,直线形,平面三角形,平面三角形,V形,平面三角形,中心原子的孤对电子也要占据中心原子的空间，并与成键电子对互相排斥。推测分子的立体模型必须略去VSEPR模型中的孤电子对,二、价层互斥理论,4.价电子对的空间构型即VSEPR模型应用,4,3,2,0,1,2,正四面体,正四面体,正四面体,三角锥形,正四面体,V形,应用反馈,2,0,2,3,空间构型,V形,平面三角形,V形,2,2,平面三角形,四面体,四面体,ABn型分子的VSEPR模型和立体结构,2,3,平面三角形,20AB2,直线形CO2,30AB3,21AB2,价,层,电,子,对,数,平面三角形BF3,V形,SO2,小结:,直线形,模型,4,正四面体,40AB4,31AB3,22AB2,正四面体CH4,三角锥形NH3,V形,H2O,1.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,C,牛刀小试,2.用价层电子对互斥模型判断SO3的分子构型A、正四面体形B、V形C、三角锥形D、平面三角形,D,课堂练习：1、多原子分子的立体结构有多种，三原子分子的立体结构有形和形，大多数四原子分子采取形和形两种立体结构，五原子分子的立体结构中最常见的是形。2、下列分子或离子中，不含有孤对电子的是A、H2O、B、H3O+、C、NH3、D、NH4+,直线,V,平面三角,三角锥,D,正四面体,3、下列分子BCl3、CCl4、H2S、CS2中,其键角由小到大的顺序为4、以下分子或离子的结构为正四面体，且键角为10928的是CH4NH4+CH3ClP4SO42-A、B、C、D、,C,第二节分子的立体构型,第二课时杂化理论,活动：请根据价层电子对互斥理论分析CH4的立体构型,新问题1：,1.写出碳原子的核外电子排布图，思考为什么碳原子与氢原子结合形成CH4，而不是CH2？,新问题2：,按照我们已经学过的价键理论，甲烷的4个CH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,C,为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论,C：2s22p2,由1个s轨道和3个p轨道混杂并重新组合成4个能量与形状完全相同的轨道。我们把这种轨道称之为sp3杂化轨道。,为了四个杂化轨道在空间尽可能远离，使轨道间的排斥最小，4个杂化轨道的伸展方向成什么立体构型?,四个H原子分别以4个s轨道与C原子上的四个sp3杂化轨道相互重叠后，就形成了四个性质、能量和键角都完全相同的S-SP3键，从而构成一个正四面体构型的分子。,三、杂化理论简介,1.概念：在形成分子时，在外界条件影响下若干不同类型能量相近的原子轨道混合起来，重新组合成一组新轨道的过程叫做原子轨道的杂化，所形成的新轨道就称为杂化轨道。,2.要点：,（1）参与参加杂化的各原子轨道能量要相近（同一能级组或相近能级组的轨道）；,（2）杂化前后原子轨道数目不变：参加杂化的轨道数目等于形成的杂化轨道数目；但杂化轨道改变了原子轨道的形状方向，在成键时更有利于轨道间的重叠；,三、杂化理论简介,2.要点：,（1）参与参加杂化的各原子轨道能量要相近（同一能级组或相近能级组的轨道）；,（2）杂化前后原子轨道数目不变：参加杂化的轨道数目等于形成的杂化轨道数目；但杂化轨道改变了原子轨道的形状方向，在成键时更有利于轨道间的重叠；,（3）杂化前后原子轨道为使相互间排斥力最小，故在空间取最大夹角分布，不同的杂化轨道伸展方向不同；,sp杂化轨道的形成过程,180,每个sp杂化轨道的形状为一头大，一头小，含有1/2s轨道和1/2p轨道的成分两个轨道间的夹角为180，呈直线型,sp杂化：1个s轨道与1个p轨道进行的杂化,形成2个sp杂化轨道。,Cl,Cl,Be,例如：Sp杂化BeCl2分子的形成,Be原子：1s22s2没有单个电子，,sp2杂化轨道的形成过程,120,每个sp2杂化轨道的形状也为一头大，一头小，含有1/3s轨道和2/3p轨道的成分每两个轨道间的夹角为120，呈平面三角形,sp2杂化：1个s轨道与2个p轨道进行的杂化,形成3个sp2杂化轨道。,例如：Sp2杂化BF3分子的形成,B：1s22s22p1没有3个成单电子,sp3杂化轨道的形成过程,sp3杂化：1个s轨道与3个p轨道进行的杂化,形成4个sp3杂化轨道。,每个sp3杂化轨道的形状也为一头大，一头小，含有1/4s轨道和3/4p轨道的成分每两个轨道间的夹角为109.5，空间构型为正四面体型,例如：Sp3杂化CH4分子的形成,C：2s22p2,三、杂化理论简介,3.杂化轨道分类：,CH4原子轨道杂化,等性杂化：参与杂化的各原子轨道进行成分的均匀混合。杂化轨道每个轨道的成分轨道间夹角(键角)sp1/2s，1/2p180sp21/3s，2/3p120sp31/4s，3/4p10928,3.杂化轨道分类：,三、杂化理论简介,H2O原子轨道杂化,O原子：2s22p4有2个单电子，可形成2个共价键，键角应当是90，Why?,杂化,不等性杂化：参与杂化的各原子轨道进行成分上的不均匀混合。某个杂化轨道有孤电子对,排斥力：孤电子对-孤电子对孤电子对-成键电子对成键电子对-成键电子对,三、杂化理论简介,4.杂化类型判断：,因为杂化轨道只能用于形成键或用来容纳孤电子对，故有,杂化类型的判断方法：先确定分子或离子的VSEPR模型，然后就可以比较方便地确定中心原子的杂化轨道类型。,=中心原子孤对电子对数中心原子结合的原子数,杂化轨道数=中心原子价层电子对数,三、杂化理论简介,4.杂化类型判断：,对于ABm型分子或离子，其中心原子A的杂化轨道数恰好与A的价电子对数相等。,2,3,4,sp,sp2,sp3,直线型,平面三角形,正四面体,直线型,平面三角形,正四面体,直线型,平面三角形或V形,正四面体三角锥形或V形,例1：计算下列分子或离子中的价电子对数，并根据已学填写下表,2,2,3,4,4,4,4,4,sp,sp,sp2,sp3,直线形,直线形,平面三角形,正四面体,180,180,120,109.5,直线形,直线形,平面三角形,正四面体,V形,三角锥形,180,180,120,109.5,109.5,104.5,107.3,107.3,课堂练习,例2：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CS原子和C原子上都没有孤对电子DSO2为V形结构，CO2为直线形结构,D,试用杂化轨道理论分析乙烯和乙炔分子的成键情况,交流讨论,C原子在形成乙烯分子时，碳原子的2s轨道与2个2p轨道发生杂化，形成3个sp2杂化轨道，伸向平面正三角形的三个顶点。每个C原子的2个sp2杂化轨道分别与2个H原子的1s轨道形成2个相同的键，各自剩余的1个sp2杂化轨道相互形成一个键，各自没有杂化的l个2p轨道则垂直于杂化轨道所在的平面，彼此肩并肩重叠形成键。所以，在乙烯分子中双键由一个键和一个键构成。,C原子在形成乙炔分子时发生sp杂化，两个碳原子以sp杂化轨道与氢原子的1s轨道结合形成键。各自剩余的1个sp杂化轨道相互形成1个键，两个碳原子的未杂化2p轨道分别在Y轴和Z轴方向重叠形成键。所以乙炔分子中碳原子间以叁键相结合。,大键C6H6,sp2杂化,CuSO45H2O,第二节分子的立体构型,第三课时配合物理论简介,Cu(H2O)42+,SO42,天蓝色,天蓝色,天蓝色,无色,无色,无色,Na+,Cl-,K+,Br-,K+,为什么CuSO45H2O晶体是蓝色而无水CuSO4是白色？,Cu2+与H2O是如何结合的呢？,+,Cu(H2O)42+,1、配位键,（1）定义,（2）配位键的形成条件,一方提供孤电子对(配位体),一方提供空轨道,提供孤电子对的原子与接受孤电子对的原子之间形成的共价键，,常见的配位体,X-,CO,H2O,NH3,SCN-,注意：,配位键与共价键性质完全相同,（3）配位键的表示方法,电子对给予体电子对接受体”,Cu2+与H2O是如何结合的呢？,Cu2+,H+,提供空轨道接受孤对电子,H2O,提供孤电子对,H2O,配位键,Cu(H2O)42+,2、配合物,(2)配合物的组成,中心离子,配体,配位数,(1)定义,通常把接受孤电子对的金属离子（或原子）与某些提供孤电子对的分子或离子以配位键结合形成的化合物称为配位化合物，简称配合物,(配离子),读作：硫酸四水合铜,（3）配合物的命名,配离子（从左向右，配位数配体合中心原子或中心离子）配合物类似于酸、碱、盐,六氰合铁酸钾,氢氧化二氨合银,三氯一氨合铂酸钾,硫酸四氨合铜,天蓝色溶液,蓝色沉淀,深蓝色溶液,除水外，是否有其他电子给予体？,实验探究22（取实验2-1所得硫酸铜溶液1/3实验）根据现象分析溶液成分的变化并说明你的推断依据，写出相关的离子方程式,Cu(OH)2,深蓝色晶体,Cu(NH3)4SO4H2O,+乙醇,静置,常见的配位体,常见的中心离子,过渡金属原子或离子,X-,CO,H2O,NH3,SCN-,配位数,一般2、4、6、8,Fe3+3SCN-=Fe(SCN)3血红色,Fe3+是如何检验的？,思考,能形成配合物的离子不能大量共存,配位数可为16,向实验22深蓝色溶液中滴加硫酸，观察实验现象，由此现象变化说明了什么,天蓝色溶液,+过量硫酸,+过量氨水,配合物具有一定的稳定性，过渡金属配合物远比主族金属配合物稳定,（4）配合物的性质,血红素(Fe2+)结构示意图,叶绿素结构示意图,固氮酶中FeMo中心结构示意图,O,C,NH3,CH2,Pt2+,第二代铂类抗癌药（碳铂）,（5）配合物的应用,a在生命体中的应用,b在医药中的应用,c配合物与生物固氮,d在生产生活中的应用,王水溶金,叶绿素,血红蛋白,抗癌药物,酶,维生素B12,钴配合物,含锌的配合物,含锌酶有80多种,固氮酶,照相技术的定影,电解氧化铝的助熔剂Na3AlF6,镀银工业,HAuCl4,气态氯化铝（Al2Cl6）是具有配位键的化合物，分子中原子间成键关系如图所示，请将下列结构中你认为是配位键的斜线上加上箭头。,1,向下列配合物的水溶液中加入AgNO3溶液，不能生成AgCl沉淀的是（）,A:Co(NH3)4Cl2Cl,B:Co(NH3)3Cl3,C: