分子的空间构型与分子性质教学课件

1、第2节 共价键与分子的空间构型109.5第1页，共45页。 复习回顾 共价键键键键参数键能键长键角衡量化学键的强弱描述分子的立体结构的重要因素成键方式 “头碰头”,呈轴对称成键方式 “肩并肩”,呈镜像对称第2页，共45页。形形色色的分子O2HClH2OCO2第3页，共45页。C2H2CH2OCOCl2NH3P4第4页，共45页。CH4CH3CH2OHCH3COOHC6H6C8H8CH3OH第5页，共45页。C60C20C40C70第6页，共45页。2s 2px 2py 2pz问题： 2s 2px 2py 2pz C分子式为什么是CH4，而不是CH2或CH3？CH4分子为什么具有正四面体的空间构

2、型？第7页，共45页。1.杂化轨道理论简介2s2pC的基态2s2p激发态正四面体形sp3 杂化态CHHHH109.5激发当碳原子与4个氢原子形成甲烷分子时，碳原子的2s轨道和3个2p轨道会发生混杂，混杂时保持轨道总数不变，得到4个能量相等、成分相同的sp3杂化轨道，夹角109 28 ，表示这4个轨道是由1个s轨道和3个p轨道杂化形成的如下图所示：第8页，共45页。等性sp3 杂化 原子形成分子时，同一个原子中能量相近的一个 ns 轨道与三个 np 轨道进行混合组成四个新的原子轨道称为 sp3 杂化轨道。sp3杂化：三个夹角为109 28 的正四面体型形杂化轨道。第9页，共45页。等性sp2 杂

3、化 同一个原子的一个 ns 轨道与两个 np 轨道进行杂化组合为 sp2 杂化轨道。sp2 杂化轨道间的夹角是120，分子的几何构型为平面正三角形。2s2pB的基态2p2s激发态正三角形sp2 杂化态BF3分子形成BFFF激发120第10页，共45页。碳的sp2杂化轨道sp2杂化：三个夹角为120的平面三角形杂化轨道。第11页，共45页。 同一原子中 ns-np 杂化成新轨道：一个 s 轨道和一个 p 轨道杂化组合成两个新的 sp 杂化轨道。BeCl2分子形成激发2s2pBe基态2s2p激发态杂化直线形sp杂化态键合直线形化合态Cl Be Cl180等性sp 杂化第12页，共45页。碳的sp杂

4、化轨道sp杂化：夹角为180的直线形杂化轨道。第13页，共45页。如何判断一个化合物的中心原子的杂化类型？饱和碳sp3sp2sp双键碳叁键碳第14页，共45页。第15页，共45页。NH3 的空间构型第16页，共45页。第17页，共45页。的空间构型第18页，共45页。杂化类型 sp sp2sp3杂化轨道排布 直线形 三角形 四 面 体杂化轨道中孤对电子数 分子空间构型 直线形 三角形 正四面体 三角锥 角 形 实 例 BeCl2BF3CCl4NH3H2O键 角 180 120 0 0 0 1 2几种常见的杂化轨道类型第19页，共45页。1、看中心原子有没有形成双键或叁键，如果有1个叁键，则其中

5、有2个键，用去了2个p轨道，形成的是sp杂化；如果有1个双键则其中有1个键，形成的是sp2杂化；如果全部是单键，则形成的是sp3杂化。2、没有填充电子的空轨道一般不参与杂化.一般方法第20页，共45页。 共价分子的几何外形取决于分子价层电子对数目和类型。分子的价电子对（包括成键电子对和孤电子对）由于相互排斥作用,而趋向尽可能远离以减小斥力而采取对称的空间构型。价层电子对互斥理论2、确定分子空间构型的简易方法第21页，共45页。 利用价层电子对互斥理论预测分子或离子的空间构型的步骤如下： （1）确定中心原子的价层电子对数： 价层电子对数（中心原子的价电子数 配位原子提供的电子数离子电荷数 )/2

6、式中：中心原子的价电子数=主族序数 例如：B：3，C：4，N：5，O：6，X：7，稀有气体：8 配位原子提供的价电子数： H与卤素：1，O与S为0 N原子做配位原子时为-1当中心原子的价电子数为奇数时要加1 例如：SO42- VP=(6+0+2)/2=4 价层电子对数 23456电子对排布方式 直线形平面三角形 四面体 三角锥 八面体第22页，共45页。价层电子对互斥理论的应用实例 在CH4 中，C 有4个电子，4个H 提供4个电子，C 的价层电子总数为8个，价层电子对为4对 。C 的价层电子对的排布为正四面体，由于价层电子对全部是成键电子对，因此 CH4 的空间构型为正四面体。（一） CH4

7、 的空间构型第23页，共45页。（二） 的空间构型 在 中，Cl 有7个价电子，O不提供电子，再加上得到的1个电子，价层电子总数为8个，价层电子对为4对。Cl的价层电子对的排布为四面体，四面体的 3 个顶角被3个O占据，余下的一个顶角被孤对电子占据，因此 为三角锥形。第24页，共45页。（三） PCl5 的空间构型 在 PCl5 中，P 有5个价电子，5 个Cl分别提供1个电子，中心原子共有5对价层电子对，价层电子对的空间排布方式为三角双锥，由于中心原子的价层电子对全部是成键电子对，因此PCl5 的空间构型为三角双锥形。 利用价层电子对互斥理论，可以预测大多数主族元素的原子所形成的共价化合物分

8、子或离子的空间构型。第25页，共45页。中心原子的价层电子对的排布和 ABn 型共价分子的构型价层电子对排布 成键电子对数孤对电子对数分子类型 电子对的排布方式 分子构型 实 例直线形 23平面三角形2 0 AB2直线形HgCl23 0 AB32 1 AB2价层电子对数平面三角形 BF3角形PbCl2第26页，共45页。价层电子对数 价层电子对排成键电子对数 孤对电子对数 分子类型 电子对的排布分子构型 实 例布方式 4四面体4 0 AB43 1 AB32 2 AB2正四面体 CH4三角锥形 NH3角形H2O第27页，共45页。价层电子对数 价层电子对排成键电子对数 孤对电子对数 分子类型 电

9、子对的排分子构型 实 例布布方式体5三角双锥50 AB54 1 AB43 2 AB32 3 AB2三角双锥 PCl5变形四面 SF4T形 ClF3直线形第28页，共45页。价层电子对数 价层电子对排成键电子对数 孤对电子对数 分子类型 电子对的排分子构型 实 例布布方式形6八面体60 AB651 AB542 AB4正八面体 SF6四方锥形IF5平面正方第29页，共45页。1、写出HCN分子和CH2O分子的结构式。2对HCN分子和CH2O分子的立体结构进行预测。 3写出HCN分子和CH2O分子的中心原子的杂化类型。4分析HCN分子和CH2O分子中的键。科学探究:直线形 平面三角形sp杂化 sp2

10、杂化2个键1个键H-CNH-C=O | H第30页，共45页。1、下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是 ( )ACO2与SO2 BCH4与NH3 CBeCl2与BF3 DC2H2与C2H4B课堂练习2、对SO2与CO2说法正确的是( )A.都是直线形结构B.中心原子都采取sp杂化轨道C.S原子和C原子上都没有孤对电子D.SO2为V形结构， CO2为直线形结构D3、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。 (1)PCl3 (2)BCl3 (3)CS2第31页，共45页。分子构型与分子性质第32页，共45页。在单质分子中，同种原子形成共价键，两个原子吸引电子的能力相同，共用

11、电子对不偏向任何一个原子，因此成键的原子都不显电性。这样的共价键叫做非极性共价键，简称非极性键。非极性键 由相同元素的原子形成的共价键是非极性键。如单质分子（如H2、Cl2、O3、P4等）、某些共价化合物（如乙醇、乙烯等）和某些离子化合物（如Na2O2等）含有非极性键。第33页，共45页。在化合物分子中，不同种原子形成 的共价键，由于不同原子吸引电子的能力不同，共用电子对必然偏向吸引电子能力强的原子一方，因而吸引电子能力较强的原子一方相对地显负电性，吸引电子能力较弱的原子一方相对地显正电性。这样的共价键叫做极性共价键，简称极性键。极性键 由不同元素的原子形成的共价键一般是极性键，如HCl、CO

12、2 、 CCl4、SO42、OH等都含有极性键。第34页，共45页。极 性 分 子：分子中正负电荷中心不重合，从整个分子来电荷的分布是不均匀的，不对称的，这样的分子为极性分子。极性分子和非极性分子非极性分子：分子中正负电荷中心重合，从整个分子来看，电荷的分布是均匀的，对称的，这样的分子为极性分子。第35页，共45页。键的极性与分子的极性的区别与联系概念键的极性分子的极性含义决定因素联系说明极性键和非极性键是否由同种元素原子形成极性分子和非极性分子分子构型和键的极性1. 以非极性键结合的双原子分子必为非极性分子；2. 以极性键结合的双原子分子一定是极性分子；3. 以极性键结合的多原子分子，是否是

13、极性分子，由该分子的空间构型决定。键有极性，分子不一定有极性。第36页，共45页。常见分子的构型及其分子的极性（一）类型实例结构键极性分子极性形状X2型H2非极性键非极性分子直线型N2非极性键非极性分子直线型第37页，共45页。类型实例结构键极性分子极性形状XY型HF极性键极性分子直线型NO极性键极性分子直线型常见分子的构型及其分子的极性（二）第38页，共45页。类型实例结构键极性分子极性形状X2Y型CO2极性键非极性分子直线型SO2极性键极性分子角型H2O极性键极性分子角型H2S极性键极性分子角型常见分子的构型及其分子的极性（三）第39页，共45页。类型实例结构键极性分子极性形状XY3型BF

14、3极性键非极性分子平面三角型NH3极性键极性分子三角锥型常见分子的构型及其分子的极性（四）第40页，共45页。类型实例结构键极性分子极性形状XY4型CH4极性键非极性分子正四面体型CCl4极性键非极性分子正四面体型常见分子的构型及其分子的极性（五）第41页，共45页。小结化学键离子键共价键非极性键极性键极性分子非极性分子非极性分子第42页，共45页。相似相溶极性分子易溶于极性溶剂中；非极性分子易溶于非极性溶剂中。例如：碘（非极性分子）易溶于四氯化碳（非极性分子），但是在水（极性分子）中溶解度很小。第43页，共45页。练习1. 下列化学键中，都属于极性共价键的是： A. 共价化合物中的化学键 B. 离子化合物中的共价键 C. 同种元素原子间的共价键 D. 不同元素原子间的共价键第44页，共45页。2. X、Y、Z是三种常见的短周期元素，可以