第二节分子的立体构型

1、第二节第二节分子的立体构型分子的立体构型一、形形色色的分子一、形形色色的分子O2HClH2OCO21 1、双原子分子（直线形）、双原子分子（直线形）2 2、三原子分子立体构型、三原子分子立体构型、四原子分子立体构型（直线形、四原子分子立体构型（直线形、 正四面体、正四面体、平面三角形、三角锥形平面三角形、三角锥形）C2H2 键角键角180180CH2OCOCl2NH3P4 键角键角6060、五原子分子立体构型、五原子分子立体构型最常见的是正四面体最常见的是正四面体CH4 键角键角10928CH3CH2OHCH3COOHC6H6C8H8CH3OH5 5、其它：、其它：C60C20C40C70资料

2、卡片：资料卡片：形形色色的分子形形色色的分子 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？直线形直线形V形形阅读教材阅读教材3739页，思考下列问题：页，思考下列问题：1 何为中心原子？何为中心原子？2 中心原子上孤对电子数的计算方法？中心原子上孤对电子数的计算方法？3 价层电子对数的计算方法？价层电子对数的计算方法？4 价层电子对互斥理论是怎么描述的？价层电子对互斥理论是怎么描述的？ 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 二、价层电子对互斥理论（VSEPR）预测分子的

3、立体结构1 1、理论要点：、理论要点：原子的原子的价层电子对价层电子对之间存在着之间存在着排斥力，它们倾向于排斥力，它们倾向于相互远离相互远离以减少这种斥力，以减少这种斥力，从而使分子达到从而使分子达到稳定稳定结构。结构。价层电子对：中心原子上的电子对价层电子对：中心原子上的电子对价层电子对数价层电子对数= = 键电子对键电子对+ +孤电子对数孤电子对数2.2.孤电子对数的求法孤电子对数的求法中心原子上的孤电子对数中心原子上的孤电子对数=1/2(a-xb)=1/2(a-xb)a a为中心原子的价电子数，为中心原子的价电子数，x x为中心原子结合的原子数，为中心原子结合的原子数，b b为与中心原

4、子结合的原子最多能接为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数受的电子数求水、氨气、二氧化碳、二氧化硫的孤电子对数求水、氨气、二氧化碳、二氧化硫的孤电子对数3.价层电子对的求法价层电子对的求法价层电子对数价层电子对数= =孤电子对数孤电子对数 + + 键电子对数键电子对数对于阳离子对于阳离子a a为中心原子价电子减去离子为中心原子价电子减去离子的电荷数。的电荷数。对于阴离子对于阴离子a a为中心原子价电子数加上离为中心原子价电子数加上离子电荷的绝对值子电荷的绝对值 计算下列分子或离子的价层电子对数计算下列分子或离子的价层电子对数 水、二氧化硫、二氧化碳、三氧化硫、氨气、水、二氧化硫、二氧化碳、三

5、氧化硫、氨气、三氟化硼、碳酸根离子、硫酸根离子、硝酸三氟化硼、碳酸根离子、硫酸根离子、硝酸根离子、甲烷、铵根离子、五氯化磷、六氟根离子、甲烷、铵根离子、五氯化磷、六氟化硫化硫4.4.价层电子对互斥模型（价层电子对互斥模型（VSEPRVSEPR模型）模型）基本要点基本要点分子（或离子）的中心原子周围的价分子（或离子）的中心原子周围的价电子对的几何构型，主要取决于电子对的几何构型，主要取决于价电价电子对数，子对数，价电子对尽量远离，使它们价电子对尽量远离，使它们之间斥力最小。之间斥力最小。对对ABn型的分子或离子，型的分子或离子，中心原子中心原子A价层电子对价层电子对（包括成键（包括成键键键电子对

6、和未成键的电子对和未成键的孤对电子对孤对电子对）之）之间由于存在排斥力，将使分子的几何构型总是采取间由于存在排斥力，将使分子的几何构型总是采取电子对相互排斥最小的那种构型，以使电子对相互排斥最小的那种构型，以使彼此之间斥彼此之间斥力最小力最小，分子体系，分子体系排斥力最小排斥力最小A 价层电子对数价层电子对数 VSEPRVSEPR模型模型直线形直线形23平面三角形平面三角形4四面体形四面体形5三角双锥形三角双锥形6正八面体形正八面体形平面三平面三角形角形1201200 0正四面体正四面体1091092828MMM直线直线1801800 0价价电电子子对对空空间间构构型型4 43 32 2n n

7、 ABn（n为为B原子数）原子数）价层电子对数价层电子对数分子立体构分子立体构型型（VSEPR同同）举例举例2直线形直线形CO2 BeCl23平面三角形平面三角形CH2O、BF3、SO34正四面体正四面体CH4 CCl4,NH4+ 5三角双锥三角双锥PCl56正八面体正八面体SF6（1 1）如果中心原子）如果中心原子无孤电子对，无孤电子对，则分子立体则分子立体构型与构型与VSEPRVSEPR模型模型相同相同此类分子立体构型可用中心原子周围原子数此类分子立体构型可用中心原子周围原子数n预测预测（2 2）中心原子上）中心原子上有孤电子对有孤电子对的分子，其的分子，其立体构型与立体构型与VSEPR模

8、型模型不同不同 分子式结构式分子结构式三角锥三角锥V型型H2O，H2S，SO2,O3(NH3;H3O+)中心原子有中心原子有孤对电子孤对电子等电子体等电子体分子或离分子或离子子价层电子对数VSEPR模型 分子或离子的立体结构 HCNHCNNHNH4 4+ +H H3 3O O+ +SOSO2 2应用反馈应用反馈:分子或离分子或离子子价层电子对数价层电子对数VSEPRVSEPR模型模型 分子或离子的立体结构分子或离子的立体结构 HCNHCNNHNH4 4+ +H H3 3O O+ +SOSO2 2 2 4 4 3四面体形四面体形四面体形四面体形C的价电子中只有两个未成对电子，为什么的价电子中只有

9、两个未成对电子，为什么CH4分子中分子中C形成四个共价键？形成四个共价键？3个相互垂个相互垂直的直的2p和一个球形的和一个球形的2s与氢原子与氢原子4个个1s原子原子轨道重叠不可能得到正四面体构型的甲烷轨道重叠不可能得到正四面体构型的甲烷 三、杂化轨道理论三、杂化轨道理论 解释分子的立体结构解释分子的立体结构Pauling（鲍林）在价键理论基础上提出了（鲍林）在价键理论基础上提出了“杂化杂化”假设，补充了价键理论的不足。假设，补充了价键理论的不足。C原子基态原子电子排布图原子基态原子电子排布图例例CH42S2P三、杂化轨道理论三、杂化轨道理论 解释分子的立体结构解释分子的立体结构（一）杂化理论

10、要点：（一）杂化理论要点： 1.1.在形成分子时，每一原子中在形成分子时，每一原子中的的“轨道轨道”会发生重组，形成新的原子轨道，这个会发生重组，形成新的原子轨道，这个过程称过程称“杂化杂化”，新的原子轨道称，新的原子轨道称“杂化轨道杂化轨道”。 2.2.杂化前后杂化前后原子原子“轨道轨道”总数总数不变，但能量不变，但能量趋于平均化，趋于平均化，“杂化轨道杂化轨道”对称性更高对称性更高, ,利于成键。利于成键。 3.3.原子可用原子可用“杂化轨道杂化轨道”与其它原子的轨道与其它原子的轨道重叠形成共价键。重叠形成共价键。Pauling（鲍林）在价键理论基础上提出了（鲍林）在价键理论基础上提出了“

11、杂化杂化”假设，补充了价键理论的不足。假设，补充了价键理论的不足。1 1、spsp3 3杂化：杂化：例例CH4sp3杂化轨道的形成过程 x y z x y z z x y z x y z 109281 1、spsp3 3杂化：杂化：正四面体（正四面体（10928）要点：要点：1个个S轨轨道和道和3个个P轨道轨道基态基态原子原子激发态激发态原子原子4 4个相同的个相同的SPSP3 3杂化轨道杂化轨道混杂混杂2 2. sp. sp杂化杂化：直线形（直线形（180180）2s2s2p2pspsp杂化杂化spsp2p2p两个两个spsp杂化轨道杂化轨道例：例：BeCl2激发2s2s2p2psp杂化轨道

12、的形成过程 x y z x y z z x y z x y z 180乙炔中的碳原子为乙炔中的碳原子为spsp杂化杂化，分子呈，分子呈直线形直线形。CCHH0.120nm0.106nm180两个碳原子的两个碳原子的spsp杂化轨道沿各自对称轴形成杂化轨道沿各自对称轴形成C CC C 键键，另两个另两个spsp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1s1s轨道重叠形成两轨道重叠形成两个个C CH H 键键，两个，两个p py y轨道和两个轨道和两个p pz z轨道分别从侧面相互重轨道分别从侧面相互重叠，形成两个相互垂直的叠，形成两个相互垂直的 键。键。例：例：BFBF3 3中中B

13、B的电子排布式的电子排布式:1s:1s2 22s2s2 22p2p1 1sp2杂化杂化+3、sp2杂化：杂化：激发激发平面三角形（平面三角形（120）sp2杂化轨道的形成过程 x y z x y z z x y z x y z 120C原子基态电子排布图原子基态电子排布图乙烯乙烯H2C=CH2、甲醛、甲醛H2C=O中心原子中心原子C是是sp2杂化：杂化： 乙烯中的在轨道杂化时，乙烯中的在轨道杂化时，有一个轨道未有一个轨道未参与杂化，参与杂化，只是的只是的s与两个与两个p轨道发生杂轨道发生杂化，形成三个相同的化，形成三个相同的sp2杂化轨道，三个杂化轨道，三个sp2杂杂化轨道分别指向平面三角形的

14、三个顶点。化轨道分别指向平面三角形的三个顶点。未杂未杂化化p轨道垂直于轨道垂直于sp2杂化轨道所在平面形成杂化轨道所在平面形成 键键。杂化轨道间夹角为杂化轨道间夹角为120。HCHCHH=HCHHCH键HCHOHCHO键 BCl3、CO32、NO3、H2C=O、SO3、烯烃、烯烃（C=C O H O O H N N H N O H Cl O H S（2）氢键具有方向性和饱和性）氢键具有方向性和饱和性方向性：方向性： 分子间形成的氢键是直线型的（即分子间形成的氢键是直线型的（即A、H、B三个原子在一条直线上）。三个原子在一条直线上）。饱和性：饱和性： 一般情况下，一个氢原子只能和一个一般情况下，

15、一个氢原子只能和一个B原子形成氢键。原子形成氢键。4.氢键的种类：氢键的种类：分子间氢键分子间氢键分子内氢键分子内氢键邻羟基苯甲醛水杨醛邻羟基苯甲醛水杨醛5.氢键对物质性质的影响：氢键对物质性质的影响： 分子间氢键使物质的熔点和沸点升高；分分子间氢键使物质的熔点和沸点升高；分子内氢键一般使化合物的熔点和沸点降低。子内氢键一般使化合物的熔点和沸点降低。 在极性溶剂中，若溶质分子与溶剂分子在极性溶剂中，若溶质分子与溶剂分子形成氢键，则使溶质的溶解度增大；若溶质形成氢键，则使溶质的溶解度增大；若溶质分子内有氢键存在，则在极性溶剂中溶解度分子内有氢键存在，则在极性溶剂中溶解度减小，而在非极性溶剂中溶解

16、度增加。减小，而在非极性溶剂中溶解度增加。 接近沸点的水蒸气相对分子质量量接近沸点的水蒸气相对分子质量量偏大的的原因是：存在因氢键而缔偏大的的原因是：存在因氢键而缔合的合的“缔合分子缔合分子”H2O的结构与性质：的结构与性质：H2O的密度与温度的关系的密度与温度的关系 解释水的密度随温度变化的原因？解释水的密度随温度变化的原因？5. 氢键对化合物性质的影响氢键对化合物性质的影响分子间形成氢键时，可使化合物的熔、沸点分子间形成氢键时，可使化合物的熔、沸点显著升高。显著升高。在极性溶剂中，若溶质分子和溶剂分子间在极性溶剂中，若溶质分子和溶剂分子间能形成氢键，则可使溶解度增大。能形成氢键，则可使溶解

17、度增大。分子内氢键的形成，使分子具有环状闭合分子内氢键的形成，使分子具有环状闭合的结构。的结构。一般会使物质的熔沸点下降一般会使物质的熔沸点下降,在极在极性溶剂中的溶解度降低性溶剂中的溶解度降低 许多大分子分子内也含有氢键。许多大分子分子内也含有氢键。DNA双螺旋的两个螺旋链是用双螺旋的两个螺旋链是用氢键相结合的。氢键相结合的。1.欲提取碘水中的碘，不能选用的萃取剂是欲提取碘水中的碘，不能选用的萃取剂是( )A酒精酒精 B四氯化碳四氯化碳 C蒸馏汽油蒸馏汽油 D苯苯 2.欲用萃取剂欲用萃取剂A把溶质把溶质B从溶剂从溶剂C的溶液里萃取的溶液里萃取出来，萃取剂出来，萃取剂A需符合以下条件：需符合以

18、下条件：_ _ _ 思考思考：A与与C互不相溶互不相溶B在在A中的溶解度大于在中的溶解度大于在C中的溶解度中的溶解度A与与B不发生化学反应不发生化学反应A四、溶解性四、溶解性（一）相似相溶原理（一）相似相溶原理 1.1.极性溶剂（如水）易溶解极性物质极性溶剂（如水）易溶解极性物质 2.2.非极性溶剂（如苯、汽油、四氯化碳、酒精非极性溶剂（如苯、汽油、四氯化碳、酒精等）能溶解非极性物质（等）能溶解非极性物质（BrBr2 2、I I2 2等）等）3.3.含有相同官能团的物质互溶，如水中含羟基含有相同官能团的物质互溶，如水中含羟基（-OH-OH）能溶解含有羟基的醇、酚、羧酸。）能溶解含有羟基的醇、酚

19、、羧酸。四、溶解性四、溶解性1影响物质溶解性的因素影响物质溶解性的因素影响固体溶解度的主要因素是影响固体溶解度的主要因素是_。影响气体溶解度的主要因素是影响气体溶解度的主要因素是_和和_。2相似相溶规律：相似相溶规律：_。如果存在氢键，则溶剂和溶质之间的氢键作用力越大，溶解如果存在氢键，则溶剂和溶质之间的氢键作用力越大，溶解性越性越_。相反，无氢键相互作用的溶质在有氢键的水中。相反，无氢键相互作用的溶质在有氢键的水中的溶解度就比较的溶解度就比较_。“相似相溶相似相溶”还适用于分子结构的还适用于分子结构的_。如果溶质与水发生化学反应可如果溶质与水发生化学反应可_其溶解度。其溶解度。 温度温度温度

20、温度 压强压强非极性溶质一般能溶于非极性溶剂，非极性溶质一般能溶于非极性溶剂，极性溶质一般能溶于极性溶剂。极性溶质一般能溶于极性溶剂。好好小小相似性相似性增大增大练习练习1比较比较NH3和和CH4在水中的溶解度。怎样用相似相溶规在水中的溶解度。怎样用相似相溶规律理解它们的溶解度不同？律理解它们的溶解度不同？2为什么在日常生活中用有机溶剂为什么在日常生活中用有机溶剂(如乙酸乙酯如乙酸乙酯)溶解油溶解油漆而不用水？漆而不用水？3怎样理解汽油在水中的溶解度很小？怎样理解汽油在水中的溶解度很小？4怎样理解低碳醇与水互溶，而高碳醇在水中的溶解怎样理解低碳醇与水互溶，而高碳醇在水中的溶解度却很小？度却很小

21、？练习练习5根据物质的溶解性根据物质的溶解性“相似相溶相似相溶”的一般规律，的一般规律，说明溴、碘单质在四氯化碳中比在水中溶解度大，说明溴、碘单质在四氯化碳中比在水中溶解度大，下列说法正确的是下列说法正确的是( )A溴、碘单质和四氯化碳中都含有卤素溴、碘单质和四氯化碳中都含有卤素B溴、碘是单质，四氯化碳是化合物溴、碘是单质，四氯化碳是化合物CBr2、I2是非极性分子，是非极性分子，CCl4也是非极性分子，也是非极性分子，而水是极性分子而水是极性分子D以上说法都不对以上说法都不对 C左手和右手不能重叠左手和右手不能重叠 左右手互为镜像左右手互为镜像五、手性五、手性1具有完全相同的具有完全相同的

22、和和 的一对的一对分子，如同左手与右手一样互为镜像，却在三分子，如同左手与右手一样互为镜像，却在三维空间里不能重叠，互称手性异构体维空间里不能重叠，互称手性异构体(又称又称对对映异构体、光学异构体映异构体、光学异构体)。含有手性异构体的。含有手性异构体的分子叫做手性分子。分子叫做手性分子。2判断一种有机物是否具有手性异构体，可判断一种有机物是否具有手性异构体，可以看其含有的碳原子是否连有以看其含有的碳原子是否连有 个不同的原个不同的原子或原子团，符合上述条件的碳原子叫做手性子或原子团，符合上述条件的碳原子叫做手性碳原子。碳原子。 组成组成原子排列原子排列四四1下列化合物中含有手性碳原子的是下列

23、化合物中含有手性碳原子的是( )A.CCl2F2 B.CH3CHCOOHC.CH3CH2OH D.CHOH 练习：练习：CH2OHCH2OHOH1下列化合物中含有手性碳原子的是下列化合物中含有手性碳原子的是( )A.CCl2F2 B.CH3CHCOOHC.CH3CH2OH D.CHOH 练习：练习：CH2OHCH2OHOHA.OHCCHCH2OH B. OHCCHCClC.HOOCCHCCCl D.CH3CHCCH3 HClOHBrOHClHBrBrCH3CH32下列化合物中含有下列化合物中含有2个个“手性手性”碳原子的是碳原子的是( )2A.OHCCHCH2OH B. OHCCHCClC.H

24、OOCCHCCCl D.CH3CHCCH3 HClOHBrOHClHBrBrCH3CH3 分析分析：CH3COCHCHOA与银氨溶液反应与银氨溶液反应 B与甲酸在一定条件下发生酯化反应与甲酸在一定条件下发生酯化反应C与金属钠发生反应与金属钠发生反应 D与与H2发生加成反应发生加成反应 O*CH2OH 分析分析：CH3COCHCHOA与银氨溶液反应与银氨溶液反应 B与甲酸在一定条件下发生酯化反应与甲酸在一定条件下发生酯化反应C与金属钠发生反应与金属钠发生反应 D与与H2发生加成反应发生加成反应 O*CH2OHCHO COOH或或COOCHO CH2OHCH2OH CH2ONaCH2OH CH2O

25、CHO 3.下列有机物下列有机物CH3COCHCHO含有一个含有一个手性碳原子手性碳原子(标有标有“*”的碳原子的碳原子)，具有光学活性。，具有光学活性。当发生下列化学反应时，生成新的有机物无光学活当发生下列化学反应时，生成新的有机物无光学活性的是性的是( )A与银氨溶液反应与银氨溶液反应 B与甲酸在一定条件下发生酯化反应与甲酸在一定条件下发生酯化反应C与金属钠发生反应与金属钠发生反应 D与与H2发生加成反应发生加成反应 O*CH2OH4分子式为分子式为C4H10O的有机物中含的有机物中含“手性手性”碳原子碳原子的结构简式为的结构简式为_，葡萄糖分子中含有，葡萄糖分子中含有_个个“手性手性”碳

26、原子，其加氢后碳原子，其加氢后“手性手性”碳原碳原子数为子数为_个。个。 CH3CCH2CH3HOHCH2CHCHCHCHCHOOH OHOHOHOHCH2CHCHCHCHCH2OHOH OHOHOHOH六、无机含氧酸分子的酸性六、无机含氧酸分子的酸性1对于同一种元素的含氧酸来说，该元素的化合对于同一种元素的含氧酸来说，该元素的化合价越高，其含氧酸的酸性越价越高，其含氧酸的酸性越 。原因：无机含。原因：无机含氧酸可以写成氧酸可以写成(HO)mROn，如果成酸元素，如果成酸元素R相同相同，则则n值越大值越大，R的正电性的正电性 ，导致，导致ROH中的中的O的电子向的电子向R偏移，因而在水分子的作用下，偏移，因而在水分子的作用下，也就越也就越