高中化学选修3分子的立体构型

1、复复 习习 回回 顾顾 共价键共价键 键键 键键 键参数键参数 键能键能 键长键长 键角键角 衡量化学键稳定性衡量化学键稳定性 描述分子的立体结构的重要因素描述分子的立体结构的重要因素 成键方式成键方式 “头碰头头碰头”,呈轴对称呈轴对称 成键方式成键方式 “肩并肩肩并肩”,呈镜像对称呈镜像对称 一、形形色色的分子一、形形色色的分子 o2 hcl h2o co2 1、双原子分子（直线型）、双原子分子（直线型） 2 2、三原子分子立体结构（有直线形和、三原子分子立体结构（有直线形和v v形）形） 、四原子分子立体结构（直线形、平面三、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）

2、角形、三角锥形、正四面体） （平面三角形，三角锥形）（平面三角形，三角锥形） c2h2 ch2o cocl2 nh3p4 、五原子分子立体结构、五原子分子立体结构 最常见的是正四面体最常见的是正四面体 ch4 ch3ch2oh ch3cooh c6h6 c8h8 ch3oh 5 5、其它：、其它： c60 c20c40c70 资料卡片：资料卡片：形形色色的分子形形色色的分子 分子世界如此形形色色，异彩纷呈，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。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早年的科学家主要靠

3、对物质的宏观性质宏观性质进行系统总结得进行系统总结得 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，定分子结构的现代仪器，红外光谱红外光谱就是其中的一种。就是其中的一种。 分子中的原子分子中的原子不是不是固定不动的，而是不断地固定不动的，而是不断地振动振动着的。着的。 所谓分子立体结构其实只是分子中的原子处于所谓分子立体结构其实只是分子中的原子处于平衡位置平衡位置时时 的模型。当一束红外线透过分子时，分子会吸收跟它的某的模型。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

4、现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。分子的立体结构。 科学视野科学视野分子的立体结构是怎样测定的分子的立体结构是怎样测定的？ （指导阅读（指导阅读p39p39） 测分子体结构：红外光谱仪测分子体结构：红外光谱仪吸收峰吸收峰分析。分析。 同为三原子分子，同为三原子分子，co2 和和 h2o 分子的空间结分子的空间结 构却不同，什么原因？构却不同，什么原因？ 直线

5、形直线形 v形形 同为四原子分子，同为四原子分子，ch2o与与 nh3 分子的的空分子的的空 间结构也不同，什么原因？间结构也不同，什么原因？ 三角锥形三角锥形 平面三角形平面三角形 二、价层电子对互斥（二、价层电子对互斥（vseprvsepr）理论）理论 （ valence shell electron pair repulsion ） 共价分子中，中心原子周围电子对排布的共价分子中，中心原子周围电子对排布的 几何几何构型构型主要主要取决于中心原子取决于中心原子的的价层电子价层电子 对的数对的数目。目。价层电子对价层电子对各自占据的位置倾各自占据的位置倾 向于彼此分向于彼此分离得尽可能离得尽

6、可能的远，此时电子对的远，此时电子对 之间的之间的斥力最小斥力最小，整个，整个分子最稳定分子最稳定。 1 1、理论要点、理论要点 价层电子对包括价层电子对包括成键的成键的电子对电子对和和孤电子对孤电子对 不包括不包括成键的成键的电子对电子对 ！ 2 2、价层电子对数计算、价层电子对数计算 确定中心原子价层电子对数目确定中心原子价层电子对数目 价层电价层电 子对数子对数 配位原子数孤电子对数 配位原子数孤电子对数 键电子对数孤电子对数键电子对数孤电子对数 分子中分子中a为中心原子的价电子数为中心原子的价电子数 ，x为配为配 原子数，原子数，b为配原子达稳定结构所需的电子数为配原子达稳定结构所需的

7、电子数 阳离子中，阳离子中，a为中心原子价电子数减去离为中心原子价电子数减去离 子所带电荷数子所带电荷数， 阴离子中，阴离子中，a为中心原子价为中心原子价 电子数加上离子所带电荷数。电子数加上离子所带电荷数。 孤电子对数（孤电子对数（a-xb）/2 化学式化学式 价层电价层电 子对数子对数 结合的原结合的原 子数子数 孤对电子孤对电子 对数对数 hcn so2 nh2 bf3 h3o+ sicl4 chcl3 nh4+ so42 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 化学式化学式 价层电价层电 子对数子对数 结合的原结合的原

8、 子数子数 孤对电子孤对电子 对数对数 h2o so3 nh3 co2 sf4 sf6 pcl5 pcl3 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确定价层电子对构型 价层电子价层电子 对数目对数目 23456 价层电子价层电子 对构型对构型 直直 线线 平面平面 三角型三角型 正四正四 面体面体 三角三角 双锥双锥 正八正八 面体面体 注意：孤对电子的存在会改变键合电子对注意：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的分布方向，从而改变化合物的键角 3 3、确定分子构型、确定分子构型

9、 在价层电子对构型的基础上，去掉孤电子对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由真实原子形成的构型 分子分子 或离子或离子 价层电价层电 子对数子对数 vsepr 模型名称模型名称 孤电子孤电子 对数对数 分子或离子分子或离子 立方体构型立方体构型 h2o4四面体2v形 co22直线形0直线形 so23 平面三角形 1v形 nh34四面体1三角锥形 co323 平面三角形 0 平面三角形 so33 平面三角形 0 平面三角形 ch44 正四面体形 0 正四面体形 sicl44 正四面体形 0 正四面体形 中心原子中心原子代表物代表物 中心原子中心原子 结合的原子数结合的原

10、子数 分子分子 类型类型 空间构型空间构型 无孤对电子无孤对电子 co22ab2 ch2o3ab3 ch44ab4 有孤对电子有孤对电子 h2o2ab2 nh33ab3 直线形直线形 平面三角形平面三角形 正四面体正四面体 v 形形 三角锥形三角锥形 小结小结:价层电子对互斥模型价层电子对互斥模型 应用反馈应用反馈: 化学式化学式 中心原子中心原子 孤对电子数孤对电子数 中心原子结中心原子结 合的原子数合的原子数 空间构型空间构型 hcn so2 nh2 bf3 h3o+ sicl4 chcl3 nh4+ 0 1 2 0 1 0 0 0 2 2 2 3 3 4 4 4 直线形直线形 v 形形

11、v形形 平面三角形平面三角形 三角锥形三角锥形 四面体四面体 正四面体正四面体 正四面体正四面体 abn型分子空间构型快速判断方法：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 子有孤对电子为子有孤对电子为v形，如形，如co2直线形，直线形，h2o为为v形。形。 2、n=3时，中心原子无孤对电子的为平面三角形，有时，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。孤对电子的为三角锥形。bf3为平面三角形，为平面三角形，h3o+ 三角锥形。三角锥形。 3、n=4时，为正四面体。时，为正四面体。 1.下列物质中

12、分子立体结构与水分子相似的是下列物质中分子立体结构与水分子相似的是 aco2 bh2s cpcl3 dsicl4 2.下列分子立体结构其中属于直线型分子的是下列分子立体结构其中属于直线型分子的是 ah2o bco2 cc2h2 dp4 b bc 3.若若abn型分子的中心原子型分子的中心原子a上没有未用于形上没有未用于形 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（型，下列说法正确的（ ） a.若若n=2，则分子的立体构型为，则分子的立体构型为v形形 b.若若n=3，则分子的立体构型为三角锥形，则分子的立体构型为三角锥形 c.若若n=4

13、，则分子的立体构型为正四面体形，则分子的立体构型为正四面体形 d.以上说法都不正确以上说法都不正确 课堂练习课堂练习 c 美国著名化学家鲍林（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）教授具有独特的化学想象力：只要 给他物质的分子式，他就能通过给他物质的分子式，他就能通过“毛估毛估” 法，大体上想象出这种物质的分子结构模法，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，型。请你根据价层电子对互斥理论，“毛毛 估估”出下列分子的空间构型。出下列分子的空间构型。 pcl5 pcl3 so3 sicl4 课堂练习课堂练习 三角双

14、锥形三角双锥形 三角锥形三角锥形 平面三角形平面三角形 正四面体正四面体 【选修【选修3物质结构与性质物质结构与性质】 第第 二二 章章分子结构与性质分子结构与性质 第二节第二节 分子的立体结构分子的立体结构 课时课时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 c h的键长相同、键能相同及的键长相同、键能相同及hc h的键角为的键角为109 28。因。因 为按照我们已经学过的价键理论，甲烷的为按照我们已经学过的价键理

15、论，甲烷的4个个c h单键都应该单键都应该 是是键，然而，碳原子的键，然而，碳原子的4个价层原子轨道是个价层原子轨道是3个相互垂直的个相互垂直的2p轨轨 道和道和1个球形的个球形的2s轨道，用它们跟轨道，用它们跟4个氢原子的个氢原子的1s原子轨道重叠，原子轨道重叠， 不可能得到四面体构型的甲烷分子。不可能得到四面体构型的甲烷分子。 碳原子碳原子: 为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论，为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论， 杂化轨道理论杂化轨道理论 杂化：原子内部杂化：原子内部能量相近能量相近的原子轨的原子轨 道，在外界条件影响下重新组合的道，在外界条件影响下重新组合的 过程叫原子轨道

16、的杂化过程叫原子轨道的杂化 杂化轨道：原子轨道组合杂化后形杂化轨道：原子轨道组合杂化后形 成的一组新轨道成的一组新轨道 杂化轨道类型：杂化轨道类型：sp、sp2、sp3、 sp3d2 杂化结果：重新分配能量和空间方杂化结果：重新分配能量和空间方 向，组成数目相等成键能力更强的向，组成数目相等成键能力更强的 原子轨道原子轨道 杂化轨道用于容纳杂化轨道用于容纳键和孤对电子键和孤对电子 学习价层电子互斥理论知道学习价层电子互斥理论知道: nh3和和h2o的模型和甲烷分子一样的模型和甲烷分子一样,也也 是正四面体的是正四面体的,因此它们的中心原子也是因此它们的中心原子也是sp3杂化杂化的的.不同的是不

17、同的是nh3和和 h2o的中心原子的的中心原子的4个杂化轨道分别用于个杂化轨道分别用于键和孤对电子对，这样的键和孤对电子对，这样的 4个杂化轨道显然有差别个杂化轨道显然有差别 sp 杂化杂化 同一原子中同一原子中 ns-np 杂化成新轨道；一个杂化成新轨道；一个 s 轨道和一个轨道和一个 p 轨轨 道杂化组合成两个新的道杂化组合成两个新的 sp 杂化轨道。杂化轨道。 例例： becl2分子形成分子形成 激发激发 2s 2p be基态基态 2s 2p 激发态激发态 杂化杂化 键合键合 直线形直线形 sp杂化态杂化态 直线形直线形 化合态化合态 cl be cl 180 除除sp3杂化轨道外，还有

18、杂化轨道外，还有sp杂化轨道和杂化轨道和sp2杂化轨道。杂化轨道。sp 杂化轨道由杂化轨道由1个个s轨道和轨道和1个个p轨道杂化而得；轨道杂化而得；sp2杂化轨道由杂化轨道由1 个个s轨道和轨道和2个个p轨道杂化而得，轨道杂化而得， 碳的sp杂化轨 道 spsp杂化：夹角为杂化：夹角为180180的直线形杂化轨道。的直线形杂化轨道。 乙炔的成键 sp2 杂化杂化 sp2 杂化轨道间的夹角是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度，分子的几何构型为平面正三角形 2s 2p b的基态的基态 2s 2p 激发态激发态 正三角形正三角形 sp2 杂化态杂化态 例：例：bf3分子形成分

19、子形成 b f f f cl b cl 1200 cl 碳的sp2杂化轨道 spsp2 2杂化：三个夹角为杂化：三个夹角为120120的平面三角形杂化轨道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？化合物的中心原子的杂化类型？ 已知：杂化轨道只用于形成已知：杂化轨道只用于形成键或者用来容纳孤对电子键或者用来容纳孤对电子 杂化轨道数杂化轨道数 0+2=2sp直线形直线形 0+3=3sp2平面三角形平面三角形 0+4=4sp3正四面体形正四面体形 1+2=3sp2v形形 1+3=4sp3三角锥形三角锥形 2+2=

20、4sp3v形形 代表物代表物杂化轨道数杂化轨道数 杂化轨道类型杂化轨道类型 分子结构分子结构 co2 ch2o ch4 so2 nh3 h2o 结合上述信息完成下表：结合上述信息完成下表： 中心原子孤对电子对数中心原子结合的原子数中心原子孤对电子对数中心原子结合的原子数 例题三：对例题三：对so2与与co2说法正确的是说法正确的是( ) a都是直线形结构都是直线形结构 b中心原子都采取中心原子都采取sp杂化轨道杂化轨道 c s原子和原子和c原子上都没有孤对电子原子上都没有孤对电子 d so2为为v形结构，形结构， co2为直线形结构为直线形结构 d 天蓝色天蓝色天蓝色天蓝色天蓝色天蓝色无色无色

21、无色无色无色无色 配合物理论简介：配合物理论简介： 实验实验2-1 固体颜色固体颜色 溶液颜色溶液颜色 cuso4cucl2.2h2o cubr2naclk2so4kbr 白色白色绿色绿色 深褐色深褐色白色白色白色白色白色白色 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？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？ cuoh2 h2o h2o h2o 2+ 配位化合物，简称配合物，通常是由中心离配位化合物，简称配合物，通常是由中心离 子（或原子）子（或原子） 与配位体与配位体(某些分子或阴离子某些分子或阴离子) 以配位键的形式结合而成的复杂离子或分子。以配位键的形式结合

22、而成的复杂离子或分子。 2+ cu nh3 h3n nh3 nh3 实验实验2-2 已知氢氧化铜与足量氨水反已知氢氧化铜与足量氨水反 应后溶解是因为生成应后溶解是因为生成cu(nh3)42+ ， 其结构简式为：其结构简式为： 试写出实验中发生的两个反应的离试写出实验中发生的两个反应的离 子方程式？子方程式？ cu 2+ +2nh3 .h2o cu（oh）2 +2 nh4 + cu（oh）2 + 4nh3 . h2o cu(nh3) 42+ +2oh+4h2o 蓝色沉淀蓝色沉淀 深蓝色溶深蓝色溶 液液 实验实验2-3 fe 3+ +scn fe (scn) 2+ 硫氰酸根硫氰酸根血红血红 色色

23、由于该离子的颜由于该离子的颜 色极似血液，常色极似血液，常 被用于电影特技被用于电影特技 和魔术表演。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 配合物理论简介配合物理论简介 一、配合物的组成一、配合物的组成 1. 1. 中心离子或中心离子或原子原子( (也称形成体也称形成体) ) 有空轨道有空轨道 n 主要是一些主要是一些过渡金属过渡金属，如铁、钴、镍、铜、，如铁、钴、镍、铜、 银、金、铂等金银、金、铂等金 属元素的离子；属元素的离子； n 或是具有高氧化数的非金属元素，硼，硅、磷或是具有高氧化数的非金属元素，硼，硅、磷 等，如等，如nabf4 中的中的b()、k2sif6中的中的si() 和和nh4pf6中的中的p()； n 或是不带电荷的中性原子，如或是不带电荷的中性原子，如ni(co)4, fe(co)5 中的中的ni, fe都是