分子的立体结构(课堂PPT)

1,第二章分子结构与性质,第二节分子的立体结构,2,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,3,一、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）,4,、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,P4,5,、五原子分子立体结构,最常见的是正四面体,CH4,6,CH3CH2OH,CH3COOH,C6H6,C8H8,CH3OH,5、其它：,7,C60,C20,C40,C70,资料卡片：,形形色色的分子,8,9,10,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,？,11,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）,12,测分子体结构：红外光谱仪吸收峰分析。,13,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,14,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,15,(VSEPRmodels),二、价层电子对互斥模型,1、一类是中心原子上的价电子都用于形成共价键，如CO2、CH2O、CH4等分子中的碳原子，它们的立体结构可用中心原子周围的原子数n来预测，概括如下：ABn立体结构范例n=2直线形CO2、CS2n=3平面三角形CH2O、BF3n=4正四面体形CH4、CCl4n=5三角双锥形PCl5n=6正八面体形SCl6,16,O=C=O,无,无,无,直线形,平面三角形,正四面体,17,2、另一类是中心原子上有孤对电子(未用于形成共价键的电子对)的分子。,ABn立体结构范例n=2V形H2On=3三角锥形NH3,18,原因：中心原子上的孤对电子也要占据中心原子周围的空间，并参与互相排斥。例如，H2O和NH3的中心原子分别有2对和l对孤对电子，跟中心原子周围的键加起来都是4，它们相互排斥，形成四面体，因而H2O分子呈V形，NH3分子呈三角锥形。,19,20,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,21,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,22,课堂练习,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.SiCl42.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,B,BC,23,3.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,24,美国著名化学家鲍林（L.Pauling,19011994）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,25,碳原子:,为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论，,26,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,27,28,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,29,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，,30,碳的sp杂化轨道,sp杂化：夹角为180的直线形杂化轨道。,31,乙炔的成键,32,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,33,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。,34,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？,35,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,36,练习：在学习价层电子对互斥模型和杂化轨道理论的基础上描述化合物中每个化学键是怎样形成的？,C原子发生SP杂化生成了两个SP轨道分别与两个O原子的一个P轨道形成两个键；C原子剩余的两个P轨道分别与两个O原子剩余的1个P轨道形成两个键。,2H2O,O原子发生SP3杂化生成了四个SP3杂化轨道，其中的两个分别与两个H原子的S轨道形成两个键；O原子剩余的两个SP3杂化轨道分别被两对孤对电子占据。,37,探究练习,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。,38,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,39,例题五：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,40,41,42,乙炔的成键,43,44,C2H4(sp2杂化）,45,大键C6H6,46,C6H6的大键（离域键）,47,48,49,作业：1、整理学案。2、完成课后习题,50,例题一：下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是()ACO2与SO2BCH4与NH3CBeCl2与BF3DC2H2与C2H4,51,例题二：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,52,例题三：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)PCl3(2)BCl3(3)CS2(4)C12O,53,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。,54,55,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,56,配合物理论简介,一、配合物的组成,57,1.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NaBF4中的B()、K2SiF6中的Si()和NH4PF6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。,58,Cu(NH3)4SO4中，NH3是配位体，N为配位原子。,2.配位体和配位原子有孤对电子,a.单齿配位体(一个配位体中只有一个配位原子)含氮配位体NH3,NCS-;含硫配位体SCN-;含卤素配位体F-,Cl-,Br-,I-;含碳配位体CN-,CO含氧配位体H2O,OH-，羧酸，醇，醚等,b.多齿配位体(有两个或两个以上的配位原子)乙二胺NH2一CH2一CH2一NH2简写为en，乙二胺四乙酸根（EDTA）等。,59,3配位数与中心离子直接以配位键结合的配位原子个数。,例：AlF63-配位数6、Cu(NH3)4SO4配位数4、Co(NH3)2(en)2(NO3)3配位数6,*中心离子的电荷高，对配位体的吸引力较强，有利于形成配位数较高的配合物。,常见的配位数与中心离子的电荷数有如下的关系：中心离子的电荷：+1+2+3+4常见的配位数：24(或6)6(或4)6(或8),*中心离子半径越大，其周围可容纳配体就越多，配位数越大。,60,AlF63-AlCl4-BF4-AgI2-AgI42-从这些配离子你看出配位数有什么规律？,61,4.配离子的电荷,配离子的电荷等于中心离子电荷与配位体总电荷的代数和。如K2PtCl4,62,8.1.2配位化合物的命名,配位数配位体名称合中心离子(用罗马数字表示氧化数)，用二、三、四等数字表示配位体数。不同配位名称之间用圆点“”分开。阴离子次序为：简单离子复杂离子有机酸根离子。中性分子次序为：NH3H2O有机分子。,63,1配位阴离子配合物-配位阴离子“酸”外界,2配位阳离子配合物“某化某”或“某酸某”,3中性配合物,K2SiF6六氟合硅()酸钾KPtCl5(NH3)五氯一氨合铂()酸钾,Co(NH3)6Br3三溴化六氨合钴()Co(NH3)2(en)2(NO3)3硝酸二氨二（乙二胺）合钴（）,PtCl2(NH3)2二氯二氨合铂()Ni(CO)4四羰基合镍(0),64,配合物的盐与复盐的比较,复盐,能电离出两种或两种以上阳离子的盐如明矾KAl(SO4)212H2O、光卤石KClMgCl26H2O等，仅在固态时稳定存在，一旦溶于水，几乎全部解离成各组分离子：KAl(SO4)212H2O(溶于水)K+Al3+2SO42-+12H2OKClMgCl26H2O(溶于水)K+Mg2+3Cl-+6H2O,配合物盐，是在配合物的溶液或晶体中，十分明确地存在着含有配位键的、能独立存在的复杂组成的离子：Cu(NH3)4SO4H2OCu(NH3)42+SO42-+H2O,65,形成配合物时性质的改变,1、颜色的改变Fe3+nNCS-=Fe(NCS)n(n-3)-,2、溶解度的改变：AgClHClAgCl2-+H+AgCl+2NH3=Ag(NH3)2+Cl