分子的立体结构1

1、一、形形色色的分子一、形形色色的分子化学式化学式结构式结构式比例模型比例模型球棍模型球棍模型立体构型立体构型COCO2 2H H2 2O OCHCH2 2O O直线形直线形V V形形三角形三角形NH3CH4C2H4化学式化学式结构式结构式比例模型比例模型球棍模型球棍模型立体构型立体构型三角锥三角锥形形正四面正四面体体平面四平面四边形边形思考：思考：1 1、什么是分子的立体构型、什么是分子的立体构型 2 2、同样三原子分子、同样三原子分子COCO2 2和和H H2 2O O、四原子分、四原子分子子NHNH3 3和和CHCH2 2O,O,为什么它们的立体构型不同？为什么它们的立体构型不同？由以上空

2、间结构可得由以上空间结构可得（1 1）三原子分子的立体结构：直线形、）三原子分子的立体结构：直线形、V V形形（2 2）四原子分子的立体构型：平面三角形、三角）四原子分子的立体构型：平面三角形、三角锥形锥形（3 3）五原子分子的立体构型：常见正四面体形）五原子分子的立体构型：常见正四面体形思考：根据以上分子的立体构型，推测思考：根据以上分子的立体构型，推测CSCS2 2、H H2 2S S、PHPH3 3、CClCCl4 4 、SiHSiH4 4、 COClCOCl2 2分子的立体构型。分子的立体构型。理论要点：理论要点：在在AXAXm m型共价分子中，中心原子型共价分子中，中心原子A A的周

3、围配置的周围配置的原子（或原子团）的几何构型，的原子（或原子团）的几何构型，主要决定主要决定于于A A的价电子层中电子对（包括成键电子对和的价电子层中电子对（包括成键电子对和未成键的孤电子对）的互相排斥作用未成键的孤电子对）的互相排斥作用，分子，分子的几何构型总是采取电子对相互排斥力最小的几何构型总是采取电子对相互排斥力最小的那种构型。的那种构型。二、价层电子对互斥理论（二、价层电子对互斥理论（VSEPRVSEPR）. .在在AXmAXm型共价分子中，型共价分子中，A A与与X X之间通过两对之间通过两对或三对电子（即通过双键或三键）结合而或三对电子（即通过双键或三键）结合而成，则成，则价层电

4、子对互斥理论把双键或三键价层电子对互斥理论把双键或三键作为一个单键对看待作为一个单键对看待。1 1、价层电子对：、价层电子对：分子中的中心原子的电子对（包括成键电分子中的中心原子的电子对（包括成键电子对和未成键电子对）子对和未成键电子对）中心原子价电子层的电子对数中心原子价电子层的电子对数 = = 成键的电子对数成键的电子对数 + + 未成键的电子对数未成键的电子对数成成键的电子对数键的电子对数中心原子结合的原子个数中心原子结合的原子个数孤对电子孤对电子2 2、中心原子孤对电子数的计算：、中心原子孤对电子数的计算：中心原子孤对电子数的计算中心原子孤对电子数的计算=1/2(axb)=1/2(ax

5、b)注意：注意：a a：中心原子的价电子数：中心原子的价电子数 对主族元素，对主族元素，a=a=原子最外层电子数原子最外层电子数 对于阳离子，对于阳离子，a=a=价电子数价电子数- -离子的电荷数离子的电荷数 对于阴离子，对于阴离子，a=a=价电子数价电子数+|+|离子的电荷数离子的电荷数| | x x：中心原子结合的原子数：中心原子结合的原子数 b b：与中心原子结合的原子最多能接：与中心原子结合的原子最多能接受的电子数受的电子数完成思考与交流完成思考与交流P38P38分子式分子式孤对电子数孤对电子数1/2(axb)成键电子对成键电子对价层电子价层电子对对CH4CO2SO2NH4+CO320

6、00014444222333理论要点：理论要点：在在AXAXm m型共价分子中，中心原子型共价分子中，中心原子A A结合的原子结合的原子X X（或原子团）（或原子团）的几何构型，的几何构型，主要取决于主要取决于A A的价电子层的电子对的排斥作的价电子层的电子对的排斥作用用，分子的几何构型总是采用电子对相互排斥力最小的构，分子的几何构型总是采用电子对相互排斥力最小的构型。型。3 3、价层电子对互斥模型（、价层电子对互斥模型（VSEPRVSEPR模型）模型）（1 1）当中心原子上的价电子都用于形成共价键时，）当中心原子上的价电子都用于形成共价键时，（既没有孤对电子）分子的立体结构可用中心原子周围（

7、既没有孤对电子）分子的立体结构可用中心原子周围的原子数的原子数m m来预测。来预测。中心原子价电子层的电子对数中心原子价电子层的电子对数 = = 成键的电子对数成键的电子对数 + + 未成键的电子对数未成键的电子对数= =中心原子结合的原子个数中心原子结合的原子个数AXAXm m立体结构立体结构实例实例m=2m=2m=3m=3m=4m=4m=5m=5m=6m=6直线形直线形COCO2 2 BeCl BeCl2 2平面三角形平面三角形BXBX3 3 CH CH2 2O COClO COCl2 2四面体四面体CHCH4 4 CCl CCl4 4 NH NH4 4+ + 三角双锥三角双锥PClPCl

8、5 5SFSF6 6八面体八面体(2)(2)、当中心原子上有孤对电子（未成键的电子、当中心原子上有孤对电子（未成键的电子对），孤对电子也要占据中心原子周围的空间，对），孤对电子也要占据中心原子周围的空间，并参与相互排斥。并参与相互排斥。成键电子对数成键电子对数+ +孤电子对孤电子对= =价层电子对数价层电子对数价层电子对价层电子对互斥理论互斥理论VSEPRVSEPR模型模型略去孤对电子略去孤对电子分子的立体构型分子的立体构型参照三维设计参照三维设计P19P19的的“重典诠释重典诠释”化学式化学式中心原子含中心原子含有孤对电子有孤对电子对数对数中心原子结中心原子结合的原子数合的原子数VSEPR模

9、型模型分子空间构型分子空间构型H2SSiF4CHCl3NH2BeH2BCl3PH3NH4+CO2利用价层电子对互斥理论，探究以下分子的空间构型。利用价层电子对互斥理论，探究以下分子的空间构型。2 22 2四面体四面体V V形形1 13 3四面体四面体三角锥形三角锥形正四面体正四面体正四面体正四面体0 04 40 03 3正三角形正三角形正三角形正三角形直线形直线形0 00 00 04 44 42 22 22 2四面体四面体四面体四面体四面体四面体正四面体正四面体正四面体正四面体V V形形直线形直线形直线形直线形0 02 2直线形直线形第二课时第二课时思考：思考： 1 1、甲烷为何是正四面体结构

10、？、甲烷为何是正四面体结构？ 2 2、氨分子空间结构为三角锥形，键、氨分子空间结构为三角锥形，键角角1071071818，为何铵根离子的空间结构为，为何铵根离子的空间结构为正四面体，键角皆为正四面体，键角皆为1091092828？在形成分子时，由于原子的互相影响，若在形成分子时，由于原子的互相影响，若干个不同类型、能量相近的原子轨道混合干个不同类型、能量相近的原子轨道混合起来，重新组合成一组新轨道，这种轨道起来，重新组合成一组新轨道，这种轨道重新组合的过程叫做杂化。重新组合的过程叫做杂化。杂化所形成的新轨道称为杂化轨道。杂化所形成的新轨道称为杂化轨道。三、杂化轨道理论三、杂化轨道理论（一）理论

11、要点：（一）理论要点：注意：注意：（1 1）原子只有在形成分子的时候才可能发生杂）原子只有在形成分子的时候才可能发生杂化化, ,孤立原子不发生杂化；孤立原子不发生杂化；（2 2）只有能量相近的轨道才发生杂化；）只有能量相近的轨道才发生杂化；（3 3）发生杂化后的轨道总数不变）发生杂化后的轨道总数不变, ,所有杂化轨所有杂化轨道的能量相等；道的能量相等；（4 4）杂化轨道只能用于形成）杂化轨道只能用于形成键或者用来容纳键或者用来容纳未参与成键的孤对电子；未参与成键的孤对电子；（5 5）每个杂化轨道最多也只能容纳两个自旋方）每个杂化轨道最多也只能容纳两个自旋方向相反的电子。向相反的电子。中心原子结

12、合的原子数中心原子结合的原子数+ +孤对电子对数孤对电子对数= =杂化轨道数杂化轨道数碳原子价电子的轨道表示式：碳原子价电子的轨道表示式：2S2S2 2 2P 2P2 2C:C:2S 2P2S 2Px x 2P2PY Y 2P2PZ Z激发激发SPSP3 3杂化杂化SPSP3 3杂化轨道杂化轨道1 1、SPSP3 3杂化杂化2S2S2 2 2P 2P3 3N:N:氮原子价电子的轨道表示式：氮原子价电子的轨道表示式：SPSP3 3杂化杂化SPSP3 3杂化轨道杂化轨道氧原子价电子的轨道表示式：氧原子价电子的轨道表示式：SPSP3 3杂化杂化2S2S2 2 2P 2P4 4O:O:SPSP3 3杂

13、化轨道杂化轨道化学式化学式中心原子中心原子结合的原结合的原子数子数中心原子中心原子含有孤对含有孤对电子对数电子对数杂化轨道杂化轨道空间构型空间构型类型类型数目数目轨道轨道分子分子CH4NH3H2O4 40 03 31 12 22 2SPSP3 34 4正正四四面面体体正四面体正四面体三角锥形三角锥形V V形形中心原子结合的原子数中心原子结合的原子数+ +孤对电子对数孤对电子对数= =杂化轨道数杂化轨道数2 2、SPSP、SPSP2 2杂化杂化利用杂化轨道理论，探究以下分子的空间构型。利用杂化轨道理论，探究以下分子的空间构型。化学式化学式中心原子中心原子结合的原结合的原子数子数中心原子中心原子含

14、有孤对含有孤对电子对数电子对数杂化轨道杂化轨道空间构型空间构型类型类型数目数目轨道轨道分子分子C2H2HCNC2H4BF3CH2ONH4+H3O+2 22 23 33 33 30 00 00 00 00 0SPSP2 2SPSP2 23 3正三角正三角形形直线直线形形直线形直线形三角形三角形平面四边形平面四边形4 43 30 01 1SPSP3 34 4正四面正四面体体正四面体正四面体三角锥形三角锥形中心原子结合的原子数中心原子结合的原子数+ +孤对电子对数孤对电子对数= =杂化轨道数杂化轨道数乙炔的成键C2H4(sp2杂化）大 键 C6H6C6H6的大键（离域键）思考题：根据以下事实总结：如

15、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=20+2=2SPSP直线形直线形0+3=30+3=3SPSP2 2平面三角形平面三角形0+4=40+4=4SPSP3 3正四面体形正四面体形1+2=31+2=3SPSP2 2V V形形1+3=41+3=4SPSP3 3三角锥形三角锥形2+2=42+2=4SPSP3 3V V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CO2CH2OCH4S

16、O2NH3H2O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第三课时第三课时实验实验2-12-1：将下表中少量固体溶于足量水中，：将下表中少量固体溶于足量水中，观察实验现象并填写表格观察实验现象并填写表格 氨分子中，氮原子和氢原子通过什么键结合？氨分子中，氮原子和氢原子通过什么键结合？ 极性共价键极性共价键 写出氨分子的电子式和结构式。写出氨分子的电子式和结构式。 H N H H HN H H 写出氨与盐酸反应的化学方程式和离子方程式。写出氨与盐酸反应的化学方程式和离子方程式。 NH3 + HCl = NH4Cl

17、NH3 + H+ = NH4+ 氨分子中各原子均达稳定结构，为什么还能氨分子中各原子均达稳定结构，为什么还能与氢离子结合？与氢离子结合？ H N H H H+ 氮原子有孤对电子，氢离子有空轨道。氮原子有孤对电子，氢离子有空轨道。 H N H H H 或或HN HH H 共用电子对全部由氮原子提供。共用电子对全部由氮原子提供。配 位 键 由一个原子提供孤对电子，另一个原子提由一个原子提供孤对电子，另一个原子提供空轨道形成的共价键称配位键。供空轨道形成的共价键称配位键。氨根离子与水合氢离子等是通过配位键形成的。氨根离子与水合氢离子等是通过配位键形成的。H H O H+H H O H 四、配合物理论

18、简介四、配合物理论简介 三维设计三维设计P221、配位键：、配位键：当两个成键的原子形成化学键时，若共当两个成键的原子形成化学键时，若共用电子对不是分别由成键原子双方提供，而只由某一用电子对不是分别由成键原子双方提供，而只由某一方面单独提供时，形成的化学键称为配位键。方面单独提供时，形成的化学键称为配位键。2、配位键形成的条件：、配位键形成的条件：其中一个原子的价电子层有其中一个原子的价电子层有孤孤对电子对电子，而另一个原子有可接受电子对的，而另一个原子有可接受电子对的空轨道空轨道。 电子给予体电子给予体配体配体阴离子、分子阴离子、分子电子接受体电子接受体中心原子中心原子/ /离子离子金属阳离

19、子金属阳离子/ /过渡金属原过渡金属原子子/ /高价态非金属元素高价态非金属元素注意：注意：配位共价键和正常共价键只是在形成过程上配位共价键和正常共价键只是在形成过程上存在不同，一旦形成之后两者是完全等价的。存在不同，一旦形成之后两者是完全等价的。3、配合物：、配合物：通常把金属离子（或原子）与某些分子通常把金属离子（或原子）与某些分子或离子以配位键结合形成的化合物称为配位化合物，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。简称配合物。H H2 2OCuOHOCuOH2 2H H2 2O OH H2 2O O2+2+常见的配合物：常见的配合物：Cu(HCu(H2 2O)O)4 4

20、 2+2+四水合铜离子四水合铜离子天蓝色天蓝色中心离子：中心离子：Cu2+Cu2+NH3NH3：配体：配体配位数：配位数：4 4实验实验2-2：向硫酸铜溶液中滴加氨水，观察现象。：向硫酸铜溶液中滴加氨水，观察现象。 继续滴加，观察现象。继续滴加，观察现象。 加入乙醇，观察现象。加入乙醇，观察现象。Cu2+2NH3H2O=Cu(OH)2+2NH4+Cu(OH)Cu(OH)2 2 + 4NH + 4NH3 3 = Cu(NH = Cu(NH3 3) )4 4 2+2+ + 2OH + 2OH- -蓝色沉淀蓝色沉淀深蓝色溶液深蓝色溶液H H3 3NCuNHNCuNH3 3NHNH3 3NHNH3 3

21、2+2+四氨合铜离子四氨合铜离子AgCl + 2NHAgCl + 2NH3 3HH2 2O = Ag(NHO = Ag(NH3 3) )2 2 + + + Cl+ Cl- -+2H+2H2 2O O白色沉淀白色沉淀无色溶液无色溶液二氨合银离子：二氨合银离子：HH3 3NAgNHNAgNH3 3 + +实验实验3：向硝酸银溶液中滴加氯化钠溶液，观察现象。：向硝酸银溶液中滴加氯化钠溶液，观察现象。 再加入氨水，观察现象。再加入氨水，观察现象。Ag+Cl=AgClAg+:中心原子中心原子 NH3：配体：配体N：配位原子：配位原子 2：配位数：配位数银氨溶液的配制银氨溶液的配制AgOH+2NHAgOH+2NH3 3HH2 2O = Ag(NHO = Ag(NH3 3) )2 2 + + OH+ OH- -+2H+2H2 2O OAgAg+ + NH+ NH3 3HH2 2O = AgOH+ NHO = AgOH+ NH4 4+ + 白色沉淀白色沉淀二氨合银离子二氨合银离子黄色黄色血红色血红色FeFe3+3+ + nSCN + nSCN- - = Fe(SCN)n = Fe(SCN)n