分子的空间构型公开课(课堂PPT)

1,专题三、晶体结构和晶体性质,第二单元配合物是如何形成的,专题四、分子的空间构型与物质性质,第一单元分子构型与物质性质,2,（1）S原子与H原子结合形成的分子为什么是H2S，而不是H3S或H4S？（2）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？（3）CH4分子为什么具有正四面体的空间构型？,一、分子空间构型,3,2s,2p,S原子价层电子排布,2个单电子形成2个共价键，形成H2S，而不生成H3S或H4S符合共价键的饱和性,4,2s,2p,C原子价层电子排布,存在问题：2个单电子形成4个等价的共价键？,5,2s,2p,C的基态,激发,激发态,2s,2p,sp3杂化轨道,杂化,sp3,6,能量相近的轨道在成键时重新组合成几个能量和形状相同的轨道,1.杂化轨道,能量、形状、成分相同,杂化轨道数目不变,7,2.杂化轨道类型,8,9,（1）sp3杂化：1个s与3个p形成4个sp3杂化轨道：,杂化轨道方向,正四面体,键角：,109.5,代表物质,CH4CCl4,10,根据甲烷的形成过程分析BF3如何形成的？为什么BF3是平面三角形？,11,BF3分子形成：,2s,2p,B的基态,激发,激发态,2s,2p,sp2杂轨道,杂化,sp2,120,12,13,（2）sp2杂化：1个s与2个p形成3个sp2杂化轨道,轨道伸展方向,平面三角形,键角,120,代表物质,BF3,14,分析BeCl2是如何形成的？为什么BeCl2是直线分子,15,BeCl2分子形成过程,2s,2p,Be的基态,激发,激发态,2s,2p,sp杂化轨道,杂化,sp,16,17,（3）sp杂化：1个s与1个p杂化形成2个sp杂化轨道,轨道方向：直线,代表物质BeCl2,键角：,180,18,杂化类型,直线,180,平面三角形,120,正四面体,109.5,19,3.几种物质成键分析,乙烯、乙炔、苯、石墨,20,乙烯结构：CH2=CH2,C:sp2杂化形成3个杂化轨道，分别与H和C形成3个键，未杂化的p轨道形成1个键,21,乙炔:,C:sp杂化形成2个杂化轨道，分别与H和C形成2个键，未杂化的2个p轨道形成2个键,H-CC-H,22,石墨、苯中碳原子也是以sp2杂化的：,23,如何判断原子的杂化方式呢？,24,4.杂化类型确定,1）根据中心原子的价电子对数,OS特殊情况,键不参与杂化,H、Cl提供一个价电子,OS只与中心原子相连，不提供电子,OS还与其他原子相连，提供1个电子,25,2)价层电子对数=键+孤电子对,当氧族原子作为中心原子时,则可以认为提供6电子,26,乙烯、苯，乙醛、丙酮、乙炔中C的杂化与结构,27,3）根据构型反推,乙烯、苯、乙醛、乙炔中C的杂化与结构,28,判断杂化类型,二氧化硫，二氧化碳、三氯化磷、三氧化硫,29,4.杂化轨道和分子构型,30,（1）中心原子最外层电子均参与成键物质的构型与杂化轨道构型相同,CO2,直线性,1）SP杂化,BeCl2,CS2,31,BF3BCl3,CO32-,NO3-,2）SP2杂化,平面三角形,SO3,32,CCl4,SiCl4,CF4,SiF4,CH4,SiH4,SO42-,SiO44-,3）SP3杂化,四面体构型,33,（2）有孤对电子物质构型,判断构型,磷化氢,三氯化磷,二氧化硫,三氧化硫,三氯化硼,34,如果分子中存在孤电子对，由于孤电子对比成键电子对更靠近原子核，它对相邻成键电子对的排斥作用较大，因而使相应的键角变小。,35,直线,三角形,正四面体,无,无,折线型,1个,无,1个,2个,直线型,三角形,四面体,三角锥,折线,BeCl2,CO2,CS2,乙炔,HCN,BCl3,BF3,丙酮,甲醛,SO2,O3,CH4,SO42-,SiO44-,PO43-,ClO4-,PCl3,NH3,PH3,H2O,H2S,SO32-,36,Sp杂化,Sp2杂化,Sp3杂化,Sp3d杂化,Sp3d2杂化,37,38,5.价层电子对互斥理论,39,6.等电子体,问题的提出：,N2和CO性质的相似性,熔沸点相近、均难溶于水,常温下都稳定,键能都很大,都形成2个键,为什么具有这些相似性？,40,等电子体,具有相同的原子数和价电子数（或者全部电子数）的分子或离子。,1）原子数相同,2）价电子数或全部电子数相等,41,3）等电子体原理,原子个数相同，价电子数相同，如果都达到稳定结构，成键方式相同,N2和CO成键分析,CO2和N2O成键分析,42,结构相似,CCl4SiCl4,Sp3杂化、正四面体结构,CH4NH4+,Sp3杂化、正四面体结构,BCl3CO32NO3SO3,SO2、O3、NO2,Sp2杂化、三角形,Sp2杂化、折线,43,SiCl4ClO4-SO42、PO43SiO44-,sp3杂化形式，呈正四面体立体结构；,苯和无机苯N3B3H6,金刚石、硅和氮化硼,广义等电子体,44,性质相似,硅、锗都是半导体,AlP、GaAs也是半导体,苯和无机苯N3B3H6能取代反应,45,思考：为什么学习分子构型,结构决定性质,46,复习,化学键,离子键,共价键,非极性键,极性键,金属键,47,极性分子：,非极性分子：,二.分子的极性,正负电荷中心不重合的分子为极性分子。,正负电荷中心重合的分子为极性分子。,1.分子的极性,48,1）单质一般是非极性分子,2）双原子化合物分子一般是极性分子,含有极性键的分子一定是极性分子吗？,氯化氢，一氧化碳,49,3）ABn分子如果最外层电子均参与成键为非极性分子，反之极性分子,氨气、水、甲烷、三氯化磷，五氯化磷，三氯化硼、四氯化硅的极性,4）复杂化合物大多为极性分子,硫酸、硝酸、磷酸、硝基苯、酒精,5）判断极性关键看正负电荷中心是否重合,例如：判断SO2SO3极性,50,双氧水,几种特殊物质的特性,二氯甲烷,氯仿,含有非极性键的物质一定是非极性分子,氯化钠是极性分子,非极性分子中一定有非极性键,含有极性键的物质一定是极性分子,51,2.相似相溶原理,极性相似的物质相互溶解性大,硫酸硝酸易溶于水,碘、溴易溶于有机溶剂有机物易溶于有机物，盐类难溶有机物,影响溶解度的因素：,分子极性,分子间氢键,52,3.分子极性大小的比较,氟化氢氯化氢,邻硝基苯，间硝基苯，对硝基苯极性比较,53,三.分子的手性,20世纪60年代一种称为反映停的药物（一种孕妇使用的镇定剂，已被禁用）上市后导致12万名婴儿的生理缺陷，因为反映停的对映体具有致畸性。因此，能够独立地获得手性分子的两种不同镜像形态极为重要。,手性是生命过程的基本特征，构成生命体的有机分子绝大多数都是手性分子。人们使用的药物绝大多数具有手性，被称为手性药物。手性药物的“镜像”称为它的对映体，两者之间在药力、毒性等方面往往存在差别，有的甚至作用相反。,54,55,56,1.手性碳：,连接4个不同原子或者原子团的碳原子,2.手性分子：,有手性碳原子分子,3.手性异构体：,原子组成和原子排列方式相同，但是不能重合，而互为镜像关系的两种物质，互称为手