分子的空间构型与分子性质

关于分子的空间构型与分子性质第1页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三小结：若能求出中心原子的杂化轨道数，便可知中心原子所发生的杂化类型——中心原子的杂化类型杂化轨道数杂化轨道空间构型sp3杂化sp2杂化sp杂化432正四面体平面三角形直线形原子轨道的杂化，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。第2页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三求算中心原子杂化轨道数目的经验公式适合：ABm型分子(或离子)A：中心原子B：配位原子A的杂化轨道数A的价电子数+B提供的价电子数×m2±离子所带电荷数n=1.A的价电子数=A的最外层电子数2.B中，X、H各提供1个价电子，O、S按不提供价电子计算3.阳离子应减去电荷数，阴离子应加上电荷数。第3页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三A的价电子数+B提供的价电子数×m2±离子所带电荷数n=若n=4sp3杂化sp2杂化若n=3sp杂化若n=2试计算：下列分子或离子的中心原子可能采用的杂化轨道类型CCl4、SiCl4、PCl3、NF3、NH4+、H2S、H3O+、SO42-、SO32-、Cl2On=4sp3杂化BF3、AlCl3、SO2、SO3、O3、NO3-、NO2-、CO32-、NO2n=3sp2杂化BeCl2、CO2、CS2、NO2+sp杂化n=2第4页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三A的杂化轨道数A的价电子数+B提供的价电子数×m2±离子所带电荷数n=分子中A的价电子对数A的价层电子对的空间构型确定分子或离子的空间构型推断价电子对互斥理论第5页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三价电子对互斥理论分子中的中心原子的价电子对（包括成键电子对bp和孤电子对lp）由于相互排斥作用，而趋向尽可能彼此远离以减小斥力，分子尽可能采取对称的空间构型。分子中A的价电子对数A的价电子数+B提供的价电子数×m2±离子所带电荷数n=第6页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三价层电子对数与价层电子构型的关系价层电子对数目n23456价层电子对构型直线形三角形四面体三角双锥八面体因为价电子对包括成键电子对和孤电子对，所以价电子构型与分子或离子构型不完全等同。第7页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三确定中心原子的孤对电子对数，推断分子的空间构型。①孤电子对=0:n=(2+2)=2直线形n=(3+3)=3平面三角形n=(4+4)=4四面体例如：分子的空间构型=电子对的空间构型第8页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三②孤对电子≠0：34112SnCl2平面三角形V形NH3四面体三角锥H2O四面体V形n孤电子对电子对的空间构型分子的空间构型例分子的空间构型不同于电子对的空间构型第9页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三判断共价分子结构的实例

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。要求写出价层电子总数、对数、电子对构型和分子构型。

AlCl3H2SSO32-NH4

+NO2

解：总数对数电子对构型

6888534443三角形正四面体正四面体正四面体三角形分子构型

三角形V字构型三角锥正四面体V字形PCl5？第10页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三等电子原理经验规律化学通式相同且价电子总数相等的分子或离子具有相同的空间构型和化学键类型等结构特征等电子体的许多物理和化学性质是相近的常见的等电子体：N2与CO、CO2

与N2ONO2-

与SO2（或O3）第11页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三了解——（1）CO2、CNS–、NO2+、N3–具有相同的通式—AX2，价电子总数16，具有相同的结构—直线型分子，中心原子上没有孤对电子而取sp杂化轨道，形成直线形s-骨架，键角为180。第12页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三了解——（2）CO32–、NO3–、SO3等离子或分子具有相同的通式—AX3,总价电子数24，有相同的结构—平面三角形分子,中心原子上没有孤对电子而取sp2杂化轨道形成分子的s-骨架。

（3）SO2、O3、NO2–等离子或分子，AX2，18e，中心原子取sp2杂化形式，VSEPR理想模型为平面三角形，中心原子上有1对孤对电子(处于分子平面上)，分子立体结构为V型(或角型、折线型)。第13页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三了解——（4）SO42–、PO43–等离子具有AX4的通式,总价电子数32，中心原子有4个s-键，故取sp3杂化形式，呈正四面体立体结构；（5）PO33–、SO32–、ClO3–等离子具有AX3的通式，总价电子数26，中心原子有4个s-轨道(3个s-键和1对占据s-轨道的孤对电子)，VSEPR理想模型为四面体，(不计孤对电子的)分子立体结构为三角锥体，中心原子取sp3杂化形式，没有p-pp键或p-p大键，它们的路易斯结构式里的重键是d-p大键。第14页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三分子的空间构型与分子性质研究表明，许多分子具有对称性第15页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三依据对称轴的旋转或借助对称面的反映能够复原的分子称为对称分子，分子所具有的这种性质称为对称性。分子对称性与分子的许多性质如极性、旋光性及化学性质都有关第16页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三CHBrClF分子第17页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三CHBrClF分子左手和右手不能重叠左右手互为镜像手性分子手性碳原子第18页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三手性异构体和手性分子如果一对分子，它们的组成和原子的排列方式完全相同，但如同左手和右手一样互为镜像，在三维空间里不能重叠，这对分子互称为手性异构体。有手性异构体的分子称为手性分子。条件：

当四个不同的原子或基团连接在碳原子上时，形成的化合物存在手性异构体。其中，连接四个不同的原子或基团的碳原子称为手性碳原子。第19页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三例如:乳酸分子CH3CHOHCOOH有以下两种异构体：

图片

第20页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三A.OHC—CH—CH2OHB.OHC—CH—C—ClC.HOOC—CH—C—C—ClD.CH3—CH—C—CH3

HClOHBrOHClHBrBrCH3CH3下列化合物中含有2个“手性”碳原子的是()B课堂练习第21页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三根据电荷分布是否均匀，共价键有极性、非极性之分以共价键结合的分子也有极性、非极性之分分子的极性是根据什么来判定呢？第22页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三极性分子与非极性分子分子呈电中性，可以设想：它的全部正电荷集中于一点，叫正电荷重心它的全部负电荷集中于一点，叫负电荷重心若，正电荷重心与负电荷重心重合的分子——非极性分子不相重合的分子——极性分子第23页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三ClCl共用电子对2个Cl原子吸引电子的能力相同，共用电子对不偏向任何一个原子，整个分子的电荷分布均匀，∴为非极性分子只含有非极性键的双原子分子因为共用电子对无偏向，∴分子是非极性分子例：第24页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三HCl共用电子对HCl分子中，共用电子对偏向Cl原子，∴Cl原子一端相对地显负电性，H原子一端相对地显正电性，整个分子的电荷分布不均匀，∴为极性分子HClδ+δ-∴以极性键结合的双原子分子为极性分子第25页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三分子极性的判断方法1.双原子分子取决于成键原子之间的共价键是否有极性2.多原子分子(ABm型)取决于分子的空间构型第26页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三ABm分子极性的判断方法1.化合价法请判断PCl3、CCl4、CS2、SO2分子的极性。①若中心原子A的化合价的绝对值等于该元素所在的主族序数，则为非极性分子，若不等则为极性分子；②若中心原子有孤对电子(未参与成键的电子对)则为极性分子，若无孤对电子则为非极性分子。第27页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三ABm分子极性的判断方法1.化合价法

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；否则为极性分子。2.物理模型法第28页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三C=O键是极性键，但从分子总体而言CO2是直线型分子，两个C=O键是对称排列的，两键的极性互相抵消（F合=0），∴整个分子没有极性，电荷分布均匀，是非极性分子。180ºF1F2F合=0OOC第29页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三HOH104º30＇F1F2F合≠0O-H键是极性键，共用电子对偏O原子，由于分子是V形构型，两个O-H键的极性不能抵消（F合≠0），∴整个分子电荷分布不均匀，是极性分子第30页，讲稿共34页，2023年5月2日，星期三HHHNBF3：NH3：120º107º18'

三角锥型,不对称，键的极性不能抵消，是极性分子。