第2节分子的空间构型2012-9-27

1、109.5 1 1杂化轨道理论、分子空间构型杂化轨道理论、分子空间构型( (甲烷、乙烯、甲烷、乙烯、苯、氨、水）苯、氨、水） 价层电子对互斥理论；等电子原理价层电子对互斥理论；等电子原理 2 2分子空间构型与分子的性质分子空间构型与分子的性质 手性碳原子与手性碳原子与手性分子（对映异构）、手性分子（对映异构）、分子的极性分子的极性 分子的空间结构分子的空间结构分子空间构型的教学分子空间构型的教学从化学从化学2 2 已学实例出发已学实例出发: HCl: HCl、H H2 2O O、CHCH4 4 , ,讨论讨论: :1. 1. 分子的组成决定于什么？成键原子的化合价、形成共分子的组成决定于什么？

2、成键原子的化合价、形成共用电子对的数目。用电子对的数目。2. 分子的空间结构决定于什么？分子的空间结构决定于什么？-杂化轨道理论杂化轨道理论3. 分子空间结构的预测、解释与判断的一些理论分子空间结构的预测、解释与判断的一些理论-价价电子对互斥理论、等电子原理。电子对互斥理论、等电子原理。4. 为什么有对映异构？手性碳原子的存在形成具有对映为什么有对映异构？手性碳原子的存在形成具有对映异构体的手性分子。异构体的手性分子。形形色色的分子形形色色的分子104.5104.5 107.3107.3CHCH4 4109.5109.5一些典型分子的空间构型一些典型分子的空间构型180V型型直线型直线型三角锥

3、形三角锥形正四面体正四面体分子立体结构的测定分子立体结构的测定2.甲烷分子的空间构型是什么？甲烷分子的空间构型是什么？1.写出写出C的电子排布式和轨道表示式。的电子排布式和轨道表示式。请完成下列各题请完成下列各题: :1.写出碳原子的电子排布式和轨道表示式写出碳原子的电子排布式和轨道表示式请完成下列各题请完成下列各题:C原子的电子排布式是原子的电子排布式是1s22s22p2p2s22.甲烷分子的空间构型是什么？甲烷分子的空间构型是什么？甲烷分子的空间构型甲烷分子的空间构型 思考：甲烷分子中的思考：甲烷分子中的C原子的电子排布式是原子的电子排布式是1s22s22p2，只能形成两个共价键即只能形成

4、两个共价键即CH2，且键角应该是大约，且键角应该是大约900，而现，而现在形成四个共价键，且键角是在形成四个共价键，且键角是109.50，怎么解释？，怎么解释？甲烷分子的空间构型是正四面体甲烷分子的空间构型是正四面体为了解决这一矛盾，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。 19541954年获诺贝尔化学奖，年获诺贝尔化学奖，19621962年获诺贝尔和平奖年获诺贝尔和平奖2s2p2s2p激发激发杂化杂化spsp3 3杂化轨道杂化轨道C4H4H重叠重叠4 4个个键键CH4分子中分子中C原子的杂化和成键情况原子的杂化和成键情况 杂化：杂化：能量相近能量相近的的1 1个个

5、2s2s轨道轨道和和3 3个个2p2p轨道将轨道将重新组合重新组合，形成，形成4 4个个新的能量相同的新的能量相同的spsp3 3杂化轨道杂化轨道。CHCH4 4分子具有正四面体的空间构型分子具有正四面体的空间构型4 4个个spsp3 3s s键键（1）、杂化轨道的定义）、杂化轨道的定义 原子在形成分子时，为了增强成键能力，使分原子在形成分子时，为了增强成键能力，使分子的稳定性增加，趋向于子的稳定性增加，趋向于将同一原子中将同一原子中几个能量相几个能量相近近的不同类型的原子轨道重新分配能量和确定空间的不同类型的原子轨道重新分配能量和确定空间方向，组合成能量、形状和方向与方向，组合成能量、形状和

6、方向与原来不同原来不同的新原的新原子轨道。这种重新组合称为子轨道。这种重新组合称为杂化杂化；杂化后的原子轨；杂化后的原子轨道称为杂化轨道，道称为杂化轨道，杂化轨道的能量完全相等杂化轨道的能量完全相等杂化杂化轨道理论轨道理论2、杂化轨道理论、杂化轨道理论spsp3 3杂化杂化SP3杂化轨道具杂化轨道具有有正四面体正四面体的空的空间取向间取向 SP3杂化杂化（2）、杂化轨道的类型）、杂化轨道的类型2s2p2s2p激发激发杂化杂化spsp3 3杂化轨道杂化轨道C4H4H重叠重叠4 4个个spsp3 3ss键键CH4分子中分子中C原子的杂化和成键情况原子的杂化和成键情况CHCH4 4分子中的分子中的C

7、 C原子是原子是spsp3 3杂化，杂化，4 4个个spsp3 3杂化轨道指向正四面体的杂化轨道指向正四面体的4 4个顶点，与个顶点，与4 4个个H H原子的原子的1s1s轨道形轨道形成成4 4个相同的个相同的键。键。CHCH4 4 、CClCCl4 4分子具有正四面体的空间构型分子具有正四面体的空间构型以以BFBF3 3的形成为例分析的形成为例分析2s2p2s2p激发激发杂化杂化sp2杂化轨道杂化轨道B3F重叠重叠3个个sp2p键键pzBFFFB： 1s22s22p12、杂化轨道的类型、杂化轨道的类型分子呈平面正三角形分子呈平面正三角形spsp2 2杂化：杂化：2s2pB原子的基态原子的基态

8、2p2s激发态激发态激发激发（平面正三角形）（平面正三角形）sp2 杂化轨道杂化轨道2p杂化杂化-杂化轨道具有杂化轨道具有平面正平面正三角形三角形的空间取向的空间取向平面正平面正三角形三角形spsp2 2杂化杂化三个三个spsp2 2杂化轨道在同一平面上，夹角为杂化轨道在同一平面上，夹角为120120o o 以以BeClBeCl2 2的形成为例的形成为例2s2p2s2p激发激发杂化杂化spsp杂化轨道杂化轨道Be2Cl2Cl重叠重叠2 2个个spsppp键键pypzClClBe-+-+-BeCl22、杂化轨道的类型、杂化轨道的类型-分子呈直线形分子呈直线形spsp杂化：杂化：spsp杂化杂化-

9、轨道轨道直线形直线形具有的空间取向具有的空间取向2s2pBe原子的基态原子的基态2s2p激发态激发态激发激发sp杂化轨道杂化轨道（直线型）（直线型）2p杂化杂化2、杂化轨道的类型、杂化轨道的类型1.1.形成分子时，通常存在激发、杂化和轨道重形成分子时，通常存在激发、杂化和轨道重叠等过程。叠等过程。2.2.原子轨道的杂化只有在形成分子的过程中才原子轨道的杂化只有在形成分子的过程中才会发生，孤立的原子是不可能发生杂化的。会发生，孤立的原子是不可能发生杂化的。3.3.只有能量相近的轨道才能相互杂化。只有能量相近的轨道才能相互杂化。4.4.杂化后轨道伸展方向、形状发生改变。杂化后轨道伸展方向、形状发生

10、改变。 5.5.杂化前后杂化前后轨道数目不变轨道数目不变。关于杂化轨道的注意点关于杂化轨道的注意点6.6.杂化轨道成键能力大于原来的原子轨道。因为杂化轨道成键能力大于原来的原子轨道。因为杂化轨道的形状变成一头大一头小了，用大的一杂化轨道的形状变成一头大一头小了，用大的一头与其他原子的轨道重叠，可使轨道重叠程度更头与其他原子的轨道重叠，可使轨道重叠程度更大，从而形成稳定的化学键，即杂化轨道增强了大，从而形成稳定的化学键，即杂化轨道增强了成键能力。成键能力。7.7.杂化轨道成键时要满足化学键间最小排斥原理。杂化轨道成键时要满足化学键间最小排斥原理。杂化轨道间的夹角决定分子的空间构型。杂化轨道间的夹

11、角决定分子的空间构型。8.8.杂化轨道所形成的化学键杂化轨道所形成的化学键全部是全部是键键关于杂化轨道的注意点关于杂化轨道的注意点应用：应用：试用杂化轨道理论分析有机物分子试用杂化轨道理论分析有机物分子C2H4C2H2C6H6的成键方式：的成键方式：用杂化轨道理论分析乙烯分子的成键情况用杂化轨道理论分析乙烯分子的成键情况spsp2 2杂杂化化轨轨道道 用杂化轨道理论分析乙烯分子的成键情况用杂化轨道理论分析乙烯分子的成键情况用杂化轨道理论分析乙烯分子的成键情况用杂化轨道理论分析乙烯分子的成键情况乙烯中的在轨道杂化时，乙烯中的在轨道杂化时，有一个轨道未参与杂化，有一个轨道未参与杂化，只是的只是的s

12、与两个与两个p轨道发生杂化，形成三个相同的轨道发生杂化，形成三个相同的sp2杂化轨道，三个杂化轨道，三个sp2杂化轨道分别指向平面三角形的三个顶点。杂化轨道分别指向平面三角形的三个顶点。未杂化未杂化p轨道垂直于轨道垂直于sp2杂化轨道所在平面。杂化轨道所在平面。杂化轨道间夹角为杂化轨道间夹角为120。用杂化轨道理论分析乙炔分子的成键情况用杂化轨道理论分析乙炔分子的成键情况spsp杂杂化化轨轨道道 两个碳原子的两个碳原子的sp杂化轨道沿各自对称轴形成杂化轨道沿各自对称轴形成sp-sp 键，另两个键，另两个sp杂化轨道分别与两个氢原子的杂化轨道分别与两个氢原子的1s轨道重叠形成两个轨道重叠形成两个

13、sp-s 键，两个键，两个py轨轨道和两个道和两个pz轨道分别从侧面相互重叠，形成两个相互垂直的轨道分别从侧面相互重叠，形成两个相互垂直的P-P 键，键，形成乙炔分子。形成乙炔分子。 用杂化轨道理论分析乙炔分子的成键情况用杂化轨道理论分析乙炔分子的成键情况杂化轨道只能形成杂化轨道只能形成键或容纳孤对电子对，键或容纳孤对电子对，不能形成不能形成键。键。未参与杂化的未参与杂化的p p轨道可用于形成轨道可用于形成键键用杂化轨道理论分析乙烯、乙炔分子的成键情况用杂化轨道理论分析乙烯、乙炔分子的成键情况杂化轨道理论解释苯分子（杂化轨道理论解释苯分子（C6H6）的结构：）的结构：C6H6的大的大键（离域键

14、）键（离域键）杂化轨道理论解释苯分子的结构：杂化轨道理论解释苯分子的结构：C为为SP2杂化杂化所有原子（所有原子（12个）处于同一平面个）处于同一平面分子中分子中6个碳原子未杂化的个碳原子未杂化的2P轨道轨道上的未成对电子重叠结果形成了上的未成对电子重叠结果形成了一个闭合的、环状的大一个闭合的、环状的大键键形成的形成的电子云像两个连续的面包圈，一个位于平面上面，电子云像两个连续的面包圈，一个位于平面上面，一个位于平面下面，经能量计算，这是一个很稳定的体系。一个位于平面下面，经能量计算，这是一个很稳定的体系。 C-C (sp2-sp2 ) ; C-H (sp2-s )有机分子有机分子CH4CH2

15、=CH2CHCHC6H6碳原子轨碳原子轨道道杂化方式杂化方式sp3sp2spsp2分子形分子形状特点状特点正四面体正四面体平面结构平面结构直线型直线型平面结构平面结构用杂化轨道理论分析有机物分子的成键情况用杂化轨道理论分析有机物分子的成键情况 挑战自我：挑战自我： NH3、H2O分子分别是三角锥形分子、分子分别是三角锥形分子、V形分子，如何用杂化轨道的知识解释。形分子，如何用杂化轨道的知识解释。 第一课时到此第一课时到此小结：小结：杂化轨道杂化轨道spspspsp2 2spsp3 3用于杂化的轨道数用于杂化的轨道数杂化轨道的数目杂化轨道的数目杂化轨道的夹角杂化轨道的夹角杂化轨道的空间取向杂化轨

16、道的空间取向实例实例2 22 2180180o o直线形直线形BeClBeCl2 23 33120o平面正平面正三角形三角形BF34410928正四面正四面体形体形CCl4NH4+有机分子有机分子CH4CH2=CH2CHCHC6H6碳原子轨碳原子轨道道杂化方式杂化方式sp3sp2spsp2分子形状分子形状特点特点正四面体正四面体平面结构平面结构直线型直线型平面结构平面结构第二课时第二课时复习回顾：复习回顾：杂化轨道杂化轨道spspspsp2 2spsp3 3用于杂化的轨道数用于杂化的轨道数杂化轨道的数目杂化轨道的数目杂化轨道的夹角杂化轨道的夹角杂化轨道的空间取向杂化轨道的空间取向实例实例2 2

17、2 2180180o o直线形直线形BeClBeCl2 23 33120o平面正平面正三角形三角形BF34410928正四面正四面体形体形CCl4请回答下列各题请回答下列各题:分子分子碳原子的杂化类型碳原子的杂化类型 分子的几何构型分子的几何构型CH4C2H4C2H2C6H6请回答下列各题请回答下列各题:分子分子碳原子的杂化类型碳原子的杂化类型 分子的几何构型分子的几何构型CHCH4 4spsp3 3正四面体型正四面体型C C2 2H H4 4spsp2 2平面状平面状C C2 2H H2 2spsp直线形直线形苯苯spsp2 2平面正六边形平面正六边形杂化轨道理论杂化轨道理论用杂化轨道理论分

18、析乙烯分子的成键情况用杂化轨道理论分析乙烯分子的成键情况spsp2 2杂杂化化轨轨道道 用杂化轨道理论分析乙烯分子的成键情况用杂化轨道理论分析乙烯分子的成键情况用杂化轨道理论分析乙烯分子的成键情况用杂化轨道理论分析乙烯分子的成键情况乙烯中的在轨道杂化时，乙烯中的在轨道杂化时，有一个轨道未参与杂化，有一个轨道未参与杂化，只是的只是的s与两个与两个p轨道发生杂化，形成三个相同的轨道发生杂化，形成三个相同的sp2杂化轨道，三个杂化轨道，三个sp2杂化轨道分别指向平面三角形的三个顶点。杂化轨道分别指向平面三角形的三个顶点。未杂化未杂化p轨道垂直于轨道垂直于sp2杂化轨道所在平面。杂化轨道所在平面。杂化

19、轨道间夹角为杂化轨道间夹角为120。用杂化轨道理论分析乙炔分子的成键情况用杂化轨道理论分析乙炔分子的成键情况spsp杂杂化化轨轨道道 两个碳原子的两个碳原子的sp杂化轨道沿各自对称轴形成杂化轨道沿各自对称轴形成sp-sp 键，另两个键，另两个sp杂化轨道分别与两个氢原子的杂化轨道分别与两个氢原子的1s轨道重叠形成两个轨道重叠形成两个sp-s 键，两个键，两个py轨轨道和两个道和两个pz轨道分别从侧面相互重叠，形成两个相互垂直的轨道分别从侧面相互重叠，形成两个相互垂直的P-P 键，键，形成乙炔分子。形成乙炔分子。 用杂化轨道理论分析乙炔分子的成键情况用杂化轨道理论分析乙炔分子的成键情况杂化轨道只

20、能形成杂化轨道只能形成键或容纳孤对电子，键或容纳孤对电子，不能形成不能形成键。键。未参与杂化的未参与杂化的p p轨道可用于形成轨道可用于形成键键用杂化轨道理论分析乙烯、乙炔分子的成键情况用杂化轨道理论分析乙烯、乙炔分子的成键情况杂化轨道理论解释苯分子（杂化轨道理论解释苯分子（C6H6）的结构：）的结构：C6H6的大的大键（离域键）键（离域键）杂化轨道理论解释苯分子的结构：杂化轨道理论解释苯分子的结构：C为为SP2杂化杂化所有原子（所有原子（12个）处于同一平面个）处于同一平面分子中分子中6个碳原子未杂化的个碳原子未杂化的2P轨道轨道上的未成对电子重叠结果形成了上的未成对电子重叠结果形成了一个闭

21、合的、环状的大一个闭合的、环状的大键键形成的形成的电子云像两个连续的面包圈，一个位于平面上面，电子云像两个连续的面包圈，一个位于平面上面，一个位于平面下面，经能量计算，这是一个很稳定的体系。一个位于平面下面，经能量计算，这是一个很稳定的体系。 C-C (sp2-sp2 ) ; C-H (sp2-s ) 挑战自我：挑战自我： NH3、H2O分子分别是三角锥形分子、分子分别是三角锥形分子、V形分子，如何用杂化轨道的知识解释。形分子，如何用杂化轨道的知识解释。 NH3分子的构型分子的构型H2O分子的空间构型分子的空间构型与中心原子键合的是与中心原子键合的是同一种同一种原子，分子呈原子，分子呈高度对称

22、高度对称的的正正四面体四面体构型，其中的构型，其中的4 4个个spsp3 3杂化轨道杂化轨道自然没有差别自然没有差别，这，这种杂化类型叫做种杂化类型叫做等性杂化。等性杂化。等性杂化和不等等性杂化和不等性性spsp3 3杂化杂化中心原子的中心原子的4 4个个spsp3 3杂化轨道用于构建杂化轨道用于构建不同的不同的轨道，轨道，如如H H2 2O O的中心原子的的中心原子的4 4个杂化轨道分别用于个杂化轨道分别用于键和键和孤对孤对电子电子，这样的，这样的4 4个杂化轨道个杂化轨道显然有差别显然有差别，叫做，叫做不等性杂不等性杂化。化。等性杂化：等性杂化：不等性杂化：不等性杂化： CH4、NH3、H

23、2O、分子的空间构型及键角、分子的空间构型及键角 分别怎样？分析键角差异的原因分别怎样？分析键角差异的原因.分子分子轨道的杂轨道的杂化类型化类型几何构型几何构型键角键角CH4 正四面体正四面体109.50NH3 三角锥形三角锥形107.30H2O V形形104.50SP3SP3SP3 挑战自我：挑战自我： NH3、H2O分子分别是三角锥形分子、分子分别是三角锥形分子、V形分子，如何用杂化轨道的知识解释。形分子，如何用杂化轨道的知识解释。 NH3、H2O分子中分子中N、O原子都是原子都是sp3杂化，杂化，由于孤对电子的影响使键角都小于由于孤对电子的影响使键角都小于109.50。 NH3、H2O键

24、角分别为键角分别为107.30、104.50。 AXm一类是中心原子上的一类是中心原子上的电子都用于形成共价键电子都用于形成共价键。一类是中心原子上的有孤对电子的分子。一类是中心原子上的有孤对电子的分子。 杂化轨道的构型分子的构型杂化轨道的构型分子的构型杂化轨道的构型杂化轨道的构型分子的构型分子的构型以以AXm为例为例 (A中心原子中心原子) ： （1）确定中心原子杂化类型）确定中心原子杂化类型由杂化理论推断分子的空间构型的方法：由杂化理论推断分子的空间构型的方法：（2 2）由杂化轨道的构型推断分子的构型）由杂化轨道的构型推断分子的构型价电子价电子原子的外围电子原子的外围电子 互斥互斥价电子对

25、相互排斥价电子对相互排斥价电子对互斥模型的基本要点：价电子对互斥模型的基本要点：分子的立体结构是由于分子中的价电子对互分子的立体结构是由于分子中的价电子对互相排斥的结果。相排斥的结果。 价电子相互尽可能远离价电子相互尽可能远离，以使斥力最小，以使斥力最小，分分子尽可能采取对称的空间构型。子尽可能采取对称的空间构型。二、价电子对互斥理论二、价电子对互斥理论应用：应用：1、推断分子或离子的空间构型：推断分子或离子的空间构型：2、推断分子或离子的中心原子杂化类型推断分子或离子的中心原子杂化类型价电子对的空间构型：价电子对的空间构型：n=2 直线形直线形n=3 平面三角形平面三角形n=4 正四面体正四

26、面体应用：应用：推断分子或离子的空间构型的具体步骤：推断分子或离子的空间构型的具体步骤： 注意注意： 中心原子中心原子A A的价电子数的价电子数= =主族序数主族序数= =最外层电子数最外层电子数; ;配位原子中配位原子中卤素原子、氢原子提供一个价电子，卤素原子、氢原子提供一个价电子，氧原氧原子和硫原子按不提供价电子计算。子和硫原子按不提供价电子计算。 正离子应减去电荷数正离子应减去电荷数, ,负离子应加上电荷数负离子应加上电荷数. .n=1/2A的价电子数的价电子数+X提供的价电子数提供的价电子数m 离子电荷数离子电荷数( )负负 正正价层电子对互斥理论价层电子对互斥理论推断分子或离子的空间

27、构型的具体步骤：推断分子或离子的空间构型的具体步骤：（1）确定中心原子的价层电子对数，）确定中心原子的价层电子对数，以以AXm为例为例 (A中心原子中心原子,X配位原子配位原子) ：（2）确定价电子对的空间构型：）确定价电子对的空间构型：推断分子或离子的空间构型的具体步骤：推断分子或离子的空间构型的具体步骤：（1）确定中心原子的价层电子对数，）确定中心原子的价层电子对数，以以AXm为例为例 (A中心原子中心原子,X配位原子配位原子) ：n=1/2A的价电子数的价电子数+X提供的价电子数提供的价电子数m 离子电荷数离子电荷数( )负负 正正（2）确定价电子对的空间构型：）确定价电子对的空间构型：

28、n=2 直线形直线形 n=3 平面三角形平面三角形n=4 正四面体正四面体（3）确定中心原子的孤对电子对数，推断分子）确定中心原子的孤对电子对数，推断分子的空间构型。的空间构型。 若中心原子若中心原子没有没有孤电子对数，则分子的空间构型孤电子对数，则分子的空间构型和价电子对的空间构型和价电子对的空间构型相同相同 若中心原子若中心原子有有孤对电子数，则分子的空间构型和价孤对电子数，则分子的空间构型和价电子对的空间构型电子对的空间构型不同不同。价层电子对互斥理论价层电子对互斥理论推断分子或离子的空间构型的具体步骤：推断分子或离子的空间构型的具体步骤：以以AXm为例为例价电子对数价电子对数=m=m电

29、子对的构型分子的构型电子对的构型分子的构型价电子对数价电子对数= =m m孤对电子孤对电子对数对数电子对的构型电子对的构型分子的构型分子的构型请判断下列请判断下列分子分子的几何构型的几何构型分子分子BeCl2BF3CH4CO2NH3H2O价电子价电子对数对数几何几何构型构型价层电子对互斥理论价层电子对互斥理论推断分子或离子的空间构型的具体步骤：推断分子或离子的空间构型的具体步骤：2直线直线形形3平面平面三角三角形形4正四正四面体面体2直线直线形形44三角三角锥形锥形V形形由于国庆放假时间较长，稍作复习由于国庆放假时间较长，稍作复习一、杂化理论一、杂化理论二、价电子对互斥理论二、价电子对互斥理论

30、应用：应用：1、推断分子或离子的空间构型：推断分子或离子的空间构型：2、推断分子或离子的中心原子杂化类型推断分子或离子的中心原子杂化类型应用：应用：1、解释分子或离子的空间构型：解释分子或离子的空间构型：2、推断分子或离子的空间构型：、推断分子或离子的空间构型：三种常见的杂化类型：三种常见的杂化类型：杂化杂化轨轨道类道类型型杂化轨道杂化轨道的空间的空间取向取向孤对孤对电子数电子数实例实例分子分子的空的空间构型间构型SP1直线形直线形0BeCl2直线形直线形SP2平面三平面三角形角形0SP3四面体形四面体形012平面三角形平面三角形BF3正四面体形正四面体形三角锥三角锥V形形CH4NH3H2O三

31、种常见的杂化类型：三种常见的杂化类型：分子分子碳原子的杂化类型碳原子的杂化类型分子的几何构型分子的几何构型CHCH4 4spsp3 3正四面体型正四面体型C C2 2H H4 4spsp2 2平面状平面状C C2 2H H2 2spsp直线形直线形苯苯spsp2 2平面正六边形平面正六边形一、杂化理论一、杂化理论试用杂化轨道理论分析有机物分子试用杂化轨道理论分析有机物分子CH4 C2H4C2H2C6H6的成键方式：的成键方式：价电子价电子原子的外围电子原子的外围电子 互斥互斥价电子对相互排斥价电子对相互排斥价电子对互斥模型的基本要点：价电子对互斥模型的基本要点：分子的立体结构是由于分子中的价电

32、子对互分子的立体结构是由于分子中的价电子对互相排斥的结果。相排斥的结果。 价电子相互尽可能远离价电子相互尽可能远离，以使斥力最小，以使斥力最小，分分子尽可能采取对称的空间构型。子尽可能采取对称的空间构型。二、价电子对互斥理论二、价电子对互斥理论应用：应用：1、推断分子或离子的空间构型：推断分子或离子的空间构型：2、推断分子或离子的中心原子杂化类型推断分子或离子的中心原子杂化类型 注意注意： 中心原子中心原子A A的价电子数的价电子数= =主族序数主族序数= =最外层电子数最外层电子数; ;配位原子中配位原子中卤素原子、氢原子提供一个价电子，卤素原子、氢原子提供一个价电子，氧原氧原子和硫原子按不

33、提供价电子计算。子和硫原子按不提供价电子计算。 正离子应减去电荷数正离子应减去电荷数, ,负离子应加上电荷数负离子应加上电荷数. .n=1/2A的价电子数的价电子数+X提供的价电子数提供的价电子数m 离子电荷数离子电荷数( )负负 正正价层电子对互斥理论价层电子对互斥理论1、推断分子或离子的空间构型的具体步骤：、推断分子或离子的空间构型的具体步骤：（1）确定中心原子的价层电子对数，）确定中心原子的价层电子对数，以以AXm为例为例 (A中心原子中心原子,X配位原子配位原子) ：（2）确定价电子对的空间构型：）确定价电子对的空间构型：推断共价分子结构的实例推断共价分子结构的实例 利用价层电子对互斥

34、理论判断下列分子和离子的几何利用价层电子对互斥理论判断下列分子和离子的几何 构型。构型。要求写出价电子总数、对数、电子对构型和分子构型要求写出价电子总数、对数、电子对构型和分子构型 。 AlCl3 H2S SO32 - NH4 + NO2 解：总数解：总数 对数对数电子对构型电子对构型 6 8 8 8 5 3 4 4 4 3 三角形三角形 正四面体正四面体 正四面体正四面体 正四面体正四面体 三角形三角形 分子构型分子构型 三角形三角形 V字构型字构型 三角锥三角锥 正四面体正四面体 V字形字形 AlClClClSOOONHHHHNOOSHH第三课时第三课时2、推断分子或离子的中心原子杂化类型

35、的方法：、推断分子或离子的中心原子杂化类型的方法：（1）确定）确定中心原子的价电子对数中心原子的价电子对数n，以以AXm为例为例 (A中心原子中心原子) ：n=1/2A的价电子数的价电子数+X提供的价电子数提供的价电子数m 离子电荷数离子电荷数( )负负 正正 注意注意： 中心原子中心原子A的价电子数的价电子数=主族序数主族序数=最外层电子数最外层电子数;配位原子中配位原子中卤素原子、氢原子提供一个价电子，氧和硫卤素原子、氢原子提供一个价电子，氧和硫原子按不提供价电子计算。原子按不提供价电子计算。 正离子应减去电荷数正离子应减去电荷数, ,负离子应加上电荷数负离子应加上电荷数. .法二：法二：

36、AXm一类是中心原子上的一类是中心原子上的电子都用于形电子都用于形成共价键，成共价键，它们的立体结构可用中心原子周围的它们的立体结构可用中心原子周围的原子数原子数n n来预测。来预测。一类是中心原子上的有孤对电子的分子。一类是中心原子上的有孤对电子的分子。 价电子对数价电子对数=m=m价电子对数价电子对数= =m m孤电子孤电子对数对数（1）确定）确定中心原子的价电子对数中心原子的价电子对数n，以以AXm为例为例 (A中心原子中心原子) ：法一：法一：n=1/2A的价电子数的价电子数+X提供的价电子数提供的价电子数m 离子电荷数离子电荷数( )负负 正正价电子对数价电子对数n=2 SP1杂化杂

37、化价电子对数价电子对数n=3 SP2杂化杂化价电子对数价电子对数n=4 SP3杂化杂化（2）价电子对与）价电子对与中心原子杂化类型中心原子杂化类型方法方法1.1.由价电子对数推出由价电子对数推出中心原子杂化类型中心原子杂化类型2、推断分子或离子的中心原子杂化类型的方法：、推断分子或离子的中心原子杂化类型的方法：方法方法2.2.常见分子的空间构型反推出中心原子杂化常见分子的空间构型反推出中心原子杂化类型类型( ( 中学常用的方法迁移法中学常用的方法迁移法) )（1）确定中心原子的价电子对数）确定中心原子的价电子对数n，以以AXm为例为例 (A中心原子中心原子) ：n=1/2A的价电子数的价电子数

38、+X提供的价电子数提供的价电子数m 离子电荷数离子电荷数( )负负 正正（2）由价电子对数推出中心原子杂化类型）由价电子对数推出中心原子杂化类型价电子对数价电子对数n=2 SPn=2 SP杂化杂化价电子对数价电子对数n=3 SPn=3 SP2 2杂化杂化价电子对数价电子对数n=4 SPn=4 SP3 3杂化杂化代表代表物物中心原子中心原子结合的原子数结合的原子数分子分子类型类型空间构型空间构型中心原子中心原子无孤对电子无孤对电子CO22AB2CH2O3AB3CH44AB4中心原子中心原子有孤对电子有孤对电子H2O2AB2NH33AB3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

39、形三角锥形小结小结: :SP3SP1SP2SP3SP3分分子子中心原中心原子的价子的价电子对电子对数数电子对的空电子对的空间排布间排布中心原中心原子的孤子的孤对电子对电子对对分子的空分子的空间构型间构型中心原子中心原子的杂化轨的杂化轨道类型道类型SiCl4CS2BF3PCl3OF2SO2423443正四面体正四面体0正四面体正四面体SP3直线直线直线直线0SP1SP3SP2SP3SP2平面三角形平面三角形2平面三角形平面三角形正四面体正四面体正四面体正四面体平面三角形平面三角形011三角锥三角锥V形形V形形光气（光气（COClCOCl2 2）和）和HCNHCN的分子构型及其中心的分子构型及其中

40、心原子的杂化方式。原子的杂化方式。 挑战自我：挑战自我： CNO (04年江苏年江苏) 1919年，年，Langmuir提出等电子原理：原子数提出等电子原理：原子数相同、电子总数相同的分子，互称为等电子体。等电子相同、电子总数相同的分子，互称为等电子体。等电子体的结构相似、物理性质相近。体的结构相似、物理性质相近。 (1)根据上述原理，仅由第根据上述原理，仅由第2周期元素组成的共价分子周期元素组成的共价分子中，互为等电子体的是：中，互为等电子体的是： 和和 ； 和和 。CO N2Li Be B C N O F NeCO2 N2O等电子体原理 (2)此后，等电子原理又有所发展。例如，由短周期元此

41、后，等电子原理又有所发展。例如，由短周期元素组成的微粒，只要其原子数相同，各原子素组成的微粒，只要其原子数相同，各原子最外层电子最外层电子数之和数之和相同，也可互称为等电子体，它们也具有相似的相同，也可互称为等电子体，它们也具有相似的结构特征。在短周期元素组成的物质中，与结构特征。在短周期元素组成的物质中，与NO2互为等互为等电子体的分子有：电子体的分子有： 、 。O3 SO2 3个原子个原子H HeLi Be B C N O F NeNa Mg Al Si P S Cl Ar各原子最外层电子数各原子最外层电子数之和为之和为18 具有具有相同价电子数相同价电子数（指全部电子总数或（指全部电子总

42、数或价电子总数）和价电子总数）和相同原子数相同原子数的分子或离子的分子或离子具有具有相同的结构特征相同的结构特征。 符合等电子原理的分子或离子称为等电符合等电子原理的分子或离子称为等电子体。子体。等电子体原理 （1）双原子分子：）双原子分子：N2、CO、 C22 、CN、NO+具有相同的通式具有相同的通式AX，价电子总数，价电子总数10，具有相，具有相同的结构同的结构直线型分子，中心原子上没有孤对电直线型分子，中心原子上没有孤对电子而取子而取sp杂化轨道，形成直线形杂化轨道，形成直线形 -骨架，键角为骨架，键角为180 。等电子体原理 （2）三原子分子：）三原子分子：CO2、CNS、NO2+、

43、N3具具有相同的通式有相同的通式AX2，价电子总数，价电子总数16，具有相同，具有相同的结构的结构直线型分子，中心原子上没有孤对电直线型分子，中心原子上没有孤对电子而取子而取sp杂化轨道，形成直线形杂化轨道，形成直线形 -骨架，键角骨架，键角为为180 。等电子体原理 （3 3）SOSO2 2、O O3 3、NONO2 2等离子或分子，等离子或分子，AXAX2 2，18e18e，中，中心原子取心原子取spsp2 2杂化形式，杂化形式，VSEPRVSEPR理想模型为平面三理想模型为平面三角形，中心原子上有角形，中心原子上有1 1对孤对电子对孤对电子( (处于分子平面处于分子平面上上) )，分子立

44、体结构为，分子立体结构为V V型型( (或角型、折线型或角型、折线型) ) 。（4 4）COCO3 32 2、NONO3 3、SOSO3 3等离子或分子具有相同的通等离子或分子具有相同的通式式AXAX3 3, ,总价电子数总价电子数2424，有相同的结构，有相同的结构平面三平面三角形分子角形分子, ,中心原子上没有孤对电子而取中心原子上没有孤对电子而取spsp2 2杂化杂化轨道形成分子的轨道形成分子的s-s-骨架。骨架。等电子体原理 （5）SO42、PO43等离子具有等离子具有AX4的通的通式式,总价电子数总价电子数32，中心原子有，中心原子有4个个 -键，故键，故取取sp3杂化形式，呈正四面

45、体立体结构；杂化形式，呈正四面体立体结构；等电子体原理等电子体原理 1 1、下列分子中的中心原子杂化轨道的类下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是型相同的是 ( )( )A ACOCO2 2与与SOSO2 2 B BCHCH4 4与与NHNH3 3 C CBeClBeCl2 2与与BFBF3 3 D DC C2 2H H2 2与与C C2 2H H4 4B B2 2、对对SOSO2 2与与COCO2 2说法正确的是说法正确的是( )( )A.A.都是直线形结构都是直线形结构B.B.中心原子都采取中心原子都采取spsp1杂化轨道杂化轨道C.SC.S原子和原子和C C原子上都没有孤对电子原子上

46、都没有孤对电子D.SOD.SO2 2为为V V形结构，形结构， COCO2 2为直线形结构为直线形结构D3 3、指出中心原子可能采用的杂化轨道类型，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。并预测分子的几何构型。 (1)PCl(1)PCl3 3 (2)BCl (2)BCl3 3 (3)CS (3)CS2 2分子的对称性分子的对称性第四课时第四课时 对称性体现了相对于分界线或中央平面两对称性体现了相对于分界线或中央平面两侧物体各部分在大小，形状或相对位置方侧物体各部分在大小，形状或相对位置方面的对应性，下列分子哪些是对称分子，面的对应性，下列分子哪些是对称分子，找出对称轴或对称面

47、找出对称轴或对称面CH3-CH3CH4CH2Cl2CH3ClCFClBrIO OO O手性碳原子：手性碳原子：连接连接四个不同四个不同的原子或基团的的原子或基团的碳原子叫手性碳原子。碳原子叫手性碳原子。手性分子手性分子手性和手性分子手性和手性分子 2、手性分子定义：、手性分子定义：与分子本身在镜像中如人的左手与右手，相与分子本身在镜像中如人的左手与右手，相似而不完全相同，即不能重叠我们称它们表似而不完全相同，即不能重叠我们称它们表现手性现手性（1）形成手性分子的条件是：）形成手性分子的条件是：1、分子的手性：、分子的手性：（2）手性分子和分子化学性质的关系：）手性分子和分子化学性质的关系：分子

48、中碳原子连接着四个不同的原子或基团分子中碳原子连接着四个不同的原子或基团药物的合成与无效或有毒副作用的药物分离药物的合成与无效或有毒副作用的药物分离探究实验探究实验 探究一探究一用毛皮摩擦的橡胶棒靠近用毛皮摩擦的橡胶棒靠近CCl4液流，液流，观察现象观察现象 探究二探究二用上述橡胶棒靠近水流，观察现象用上述橡胶棒靠近水流，观察现象实验实验2 实验现象：当摩擦带电的玻璃棒接近水滴时，实验现象：当摩擦带电的玻璃棒接近水滴时，水滴会随之运动。水滴会随之运动。 实验结论：实验结论：水是极性分子，正、负电荷重水是极性分子，正、负电荷重心不重合，水分子在外界电场的影响下，心不重合，水分子在外界电场的影响下

49、，略显电性，受到外界电场的作用而运动略显电性，受到外界电场的作用而运动。分子的极性分子的极性极性分子极性分子 正电荷重心和负电荷重心不相重合的正电荷重心和负电荷重心不相重合的分子分子非极性分子非极性分子 正电荷重心和负电荷重心相重合的正电荷重心和负电荷重心相重合的分子分子分子极性的判断方法分子极性的判断方法（1 1）双原子分子）双原子分子取决于成键原子之间的共价键是否有极性取决于成键原子之间的共价键是否有极性(2)(2)多原子分子多原子分子( (ABm型型) )取决于分子的空间构型取决于分子的空间构型若结构对称则为非极性分子；反之则极性分子。若结构对称则为非极性分子；反之则极性分子。结论：结论

50、： 由非极性键构成的双原子分子为非极性分子；由非极性键构成的双原子分子为非极性分子；由极性键构成的双原子分子为极性分子。由极性键构成的双原子分子为极性分子。 将分子中的共价键看作作用力，不同将分子中的共价键看作作用力，不同的共价键看作不相等的作用力，运用物理的共价键看作不相等的作用力，运用物理上力的合成与分解，看中心原子受力是否上力的合成与分解，看中心原子受力是否平衡，如平衡则为非极性分子；否则为极平衡，如平衡则为非极性分子；否则为极性分子。性分子。1 1、物理模型法、物理模型法多原子多原子ABm型型分子极性的判断方法分子极性的判断方法C=O键是极性键，但键是极性键，但从分子总体而言从分子总体

51、而言CO2是直线型分子，两个是直线型分子，两个C=O键是对称排列的，键是对称排列的，两键的极性互相抵消两键的极性互相抵消（ F合合=0），），整个分整个分子没有极性，电荷分子没有极性，电荷分布均匀，是非极性分布均匀，是非极性分子子180F1F2F合合=0OOC2 2、物理模型法、物理模型法HOH10430F1F2F合合0O-H键是极性键，共用电子键是极性键，共用电子对偏对偏O原子，由于分子是折原子，由于分子是折线型构型，两个线型构型，两个O-H键的极键的极性不能抵消（性不能抵消（ F合合0），），整个分子电荷分布不均匀，整个分子电荷分布不均匀，是极性分子是极性分子HHHNBF3：NH3：120

52、10718 三角锥型三角锥型, , 不对称，键的极性不对称，键的极性不能抵消，是极性分子不能抵消，是极性分子F1F2F3F平面三角形，对称，平面三角形，对称，键的极性互相抵消键的极性互相抵消（ F F合合=0=0） ，是非，是非极性分子极性分子CHHHH10928 正四面体型正四面体型 ，对称结构，对称结构，C-HC-H键的极性互相抵键的极性互相抵消（消（ F F合合=0=0） ，是非极性分子，是非极性分子分子极性的判断方法分子极性的判断方法（1 1）双原子分子）双原子分子取决于成键原子之间的共价键是否有极性取决于成键原子之间的共价键是否有极性(2)(2)多原子分子多原子分子( (ABm型型)

53、 )取决于分子的空间构型取决于分子的空间构型若结构对称则为非极性分子；反之则极性分子。若结构对称则为非极性分子；反之则极性分子。结论：结论： 由非极性键构成的双原子分子为非极性分子；由非极性键构成的双原子分子为非极性分子；由极性键构成的双原子分子为极性分子。由极性键构成的双原子分子为极性分子。分子的极性分子的极性键的极性键的极性常见分子常见分子键的极性键的极性键角键角分子构型分子构型分子类型分子类型常见分子的构型及分子的极性常见分子的构型及分子的极性双原双原子分子分子子H2、Cl2 无无 无无 直线型直线型 非极性非极性HCl 有有 无无 直线型直线型 极性极性H2O 有有 104.50 折线

54、型折线型 极性极性CO2 有有 180 直线型直线型 非极性非极性三原三原子分子分子子四原四原子分子分子子NH3 有有 107.30 三角锥型三角锥型 极性极性BF3 有有 120 平面三角形平面三角形 非极性非极性CH4 有有 109.50 正四面体型正四面体型 非极性非极性五原五原子子多原子多原子ABm型型分子极性的判断方法分子极性的判断方法2 2、化合价法、化合价法 当中心原子的化合价的当中心原子的化合价的绝对值绝对值等于该元等于该元素的价电子数时，该分子为非极性分子；素的价电子数时，该分子为非极性分子；否则为极性分子。否则为极性分子。请判断请判断PCl3、CCl4、CS2、SO2分子的

55、极性。分子的极性。1 1、物理模型法、物理模型法实验实验3 3 碘在水中和四氯化碳中的溶碘在水中和四氯化碳中的溶解情况解情况 实验现象：实验现象：当碘加入水中，碘固体沉在底当碘加入水中，碘固体沉在底部，水溶液略显黄色，无其他明显现象。部，水溶液略显黄色，无其他明显现象。 继续加入继续加入1mL CCl1mL CCl4 4后，振荡，静置后发现水后，振荡，静置后发现水层和四氯化碳分层，碘固体消失，下层的四层和四氯化碳分层，碘固体消失，下层的四氯化碳层呈紫红色，上层水溶液无色。氯化碳层呈紫红色，上层水溶液无色。 实验结论：碘单质难溶于水，易溶于四氯实验结论：碘单质难溶于水，易溶于四氯化碳。化碳。分子的极性与物质物理性质的关系分子的极性与物质物理性质的关系 分子的极性对物质的熔点、沸点、分子的极性对物质的熔点、沸点、溶解性溶解性等物理性质有显著的影响如等物理性质有显著的影响如