第2节分子的立体结构1

1、【选修【选修3物质结构与性质物质结构与性质】第第 二二 章分子结构与性质章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C. .H. .H. .HH. . .N. . . .HHHC HHHHOHHCHHO= =N HHHC = =O= =O23423000O. .HH. . . .21直线形直线形平面三角形平面三角形正四面体形正四面体形V形形三角锥形三角锥形HH. .C. . .O. . . .C. . . . .OO.代表物代表物阅读课本阅读课本P37-38，思考并填写下列表格：思考并填写下列表格：电子式电子式结构式结构式中心原子结中心原子结合的原子数合的原子数中心原子中心原子孤

2、孤对电子对电子对数对数空间构型空间构型CO2CH2OCH4H2ONH3价层电子对互斥模型价层电子对互斥模型(VSEPR模型模型)是一种可以用来预是一种可以用来预测分子立体结构的理论模型，总的原则是分子的中心原测分子立体结构的理论模型，总的原则是分子的中心原子上孤对电子对与成键电子对之间的排斥力最小（注意：子上孤对电子对与成键电子对之间的排斥力最小（注意：分子中的双键、叁键等多重键要作为一对电子看待）。分子中的双键、叁键等多重键要作为一对电子看待）。 这种理论把分子分为两类：一类是中心原子上的价电子这种理论把分子分为两类：一类是中心原子上的价电子都用于形成共价键，这种分子中，中心原子周围的原子都

3、用于形成共价键，这种分子中，中心原子周围的原子数决定着分子的立体结构。数决定着分子的立体结构。 如如HCN的空间结构为直线形；的空间结构为直线形；另一类是中心原子上有孤对电子另一类是中心原子上有孤对电子(未用于形成共价键的电未用于形成共价键的电子子)的分子，由于中心原子上的孤对电子也要占据中心原的分子，由于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。所以子周围的空间，并参与互相排斥。所以H2O的空间结构的空间结构为为V形。形。结合上述信息完成课本结合上述信息完成课本P40的思考与交流的思考与交流分子或离子分子或离子结构式结构式VSEPR模型模型分子或离子的立体结构分子或离子

4、的立体结构HCNNH4 +H3O+SO2 BF3N HHHH+H C NBFF FS = =O= = OOHHH+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四个 C H的键长、键能相同及的键长、键能相同及HC H的键角为的键角为109 28。因为按照我们已经学过的价键理论，甲烷的因为按照我们已经学过的价键理论，甲烷的4个个C H单键都应该是单键都应该是键，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个个

5、相互垂直的相互垂直的2p轨道和轨道和1个球形的个球形的2s轨道，用它们跟轨道，用它们跟4个氢原子个氢原子的的1s原子轨道重叠，不可能得到四面体构型的甲烷分子。原子轨道重叠，不可能得到四面体构型的甲烷分子。为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论，它的要点是：为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论，它的要点是：当碳原子与当碳原子与4个氢原子形成甲烷分子时，碳原子的个氢原子形成甲烷分子时，碳原子的2s轨道和轨道和3个个2p轨道会发生混杂，混杂时保持轨道总数不变，得到轨道会发生混杂，混杂时保持轨道总数不变，得到4个相同个相同的的sp3杂化轨道，夹角杂化轨道，夹角109 28 ，表示这，表示这4个轨

6、道是由个轨道是由1个个s轨道轨道和和3个个p轨道杂化形成的如下图所示：轨道杂化形成的如下图所示：提示：提示：C：1S22S 2P激发激发C：1S22S 2P除除sp3杂化轨道外，还有杂化轨道外，还有sp杂化轨道和杂化轨道和sp2杂化轨道。杂化轨道。sp杂化轨杂化轨道由道由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轨道轨道和和2个个p轨道杂化而得，如图所示。轨道杂化而得，如图所示。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

7、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=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CO2CH2OCH4SO2NH3H2O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练习：价层电子对互斥模型和杂化轨道理论的基础上描述化练习：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

8、化学键是怎样形成的？合物中每个化学键是怎样形成的？C原子发生原子发生SP杂化生成了两个杂化生成了两个SP轨道分别与两个轨道分别与两个O原子原子的一个的一个P轨道形成两个轨道形成两个键；键； C原子剩余的两个原子剩余的两个P轨道分轨道分别与两个别与两个O原子剩余的原子剩余的1个个P轨道形成两个轨道形成两个键。键。2 H2OO原子发生原子发生SP3杂化生成了四个杂化生成了四个SP3杂化轨道，其杂化轨道，其中的两个分别与两个中的两个分别与两个H原子的原子的S轨道形成两个轨道形成两个键；键； O原子剩余的两个原子剩余的两个SP3杂化轨道分别被两对孤对电杂化轨道分别被两对孤对电子占据。子占据。1CO2O

9、： 1S22S 2PO C O提示：提示：C：1S22S 2P激发激发C：1S22S 2PSP杂化杂化天蓝色天蓝色天蓝色天蓝色天蓝色天蓝色无色无色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？结论：上述实验中呈天蓝色的物质叫做四水合铜离子，可表结论：上述实验中呈天蓝色的物质叫做四水合铜离子，可表示为示为Cu(H2O)

10、42+。在四水合铜离子中，铜离子与水分子之间。在四水合铜离子中，铜离子与水分子之间的化学键是由水分子中的的化学键是由水分子中的O原子提供孤对电子对给予铜离子原子提供孤对电子对给予铜离子（铜离子提供空轨道），铜离子接受水分子的孤对电子形成（铜离子提供空轨道），铜离子接受水分子的孤对电子形成的，这类的，这类“电子对给予电子对给予接受键接受键”被称为配位键。被称为配位键。CuOH2H2OH2OH2O2+配位化合物，简称配合物，通常是由中心离子（或原子）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以配位键的形式结合

11、而成的复杂离子或分子。杂离子或分子。2+CuNH3H3NNH3NH3实验实验2-2 已知氢氧化铜与足量氨水反应已知氢氧化铜与足量氨水反应后溶解是因为生成了后溶解是因为生成了Cu(NH3) 42+ ，其其结构简式为：结构简式为：试写出实验中发生的两个反应的离子方程式？试写出实验中发生的两个反应的离子方程式？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液深蓝色溶液实验实验2-3Fe 3+ +SCN Fe (SCN) 2+ 硫氰酸根硫氰酸根血红色血红色例题一：下列分子中

12、的中心原子杂化轨道的类型相同的是例题一：下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是 ( ) ACO2与与SO2 BCH4与与NH3 CBeCl2与与BF3 DC2H2与与C2H4B例题二：下列分子或离子中都存在着配位键的是例题二：下列分子或离子中都存在着配位键的是 ( )ANH3、H2O BNH4 + 、H3O+ CN2、HClO D Cu(NH3) 42+ 、PCI3B 由于该离子的颜色极似由于该离子的颜色极似血液，常被用于电影特血液，常被用于电影特技和魔术表演。技和魔术表演。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

13、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例题四：下列各种说法中错误的是（例题四：下列各种说法中错误的是（ ）A、形成配位键的条件是一方有空轨道一方有孤对电子。形成配位键的条件是一方有空轨道一方有孤对电子。B、配位键是一种特殊的共价键。配位键是一种特殊的共价键。C、配位化合物中的配体可以是分子也可以是阴离子。配位化合物中的配体可以是分子也可以是阴离子。D、共价键的形成条件是成键原子必须有未成对电子。共价键的形成条件是成键原子必须有未成对电子。D例题五例题五：写出下列分子的路易斯结构式写出下列分子的路易斯结构式(是用短线表示是用短线表示键合电子键合电子,小黑点表示未键合的价电子的结构式小黑点表示未键合的价电子的结构式)并指出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。何构型。 (1)PCI3 (2)BCl3 (3)CS2 (