高中化学选修3(第二章第二节).ppt.ppt

1、第二节 分子的立体构型,共价键,键,键,键参数,键能,键长,键角,衡量化学键的稳定性,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,分子的立体结构,温故知新,活动：,1、利用几何知识分析一下，空间分布的两个点是否一定在同一直线？,迁移:两个原子构成的分子，将这2个原子看成两个点，则它们在空间上可能构成几种形状？分别是什么？,O2,HCl,活动：,2、利用几何知识分析一下，空间分布的三个点是否一定在同一直线上？,迁移：三个原子构成的分子，将这3个原子看成三个点，则它们在空间上可能构成几种形状？分别是什么？,结论：,在多原子构成的分子中，由于原子间

2、排列的空间顺序不一样，使得分子有不同的结构，这就是所谓的分子的立体构型。,一.形形色色的分子,H2O,CO2,1、三原子分子立体结构（有直线形和V形）,直线形 180,V形 105,2、四原子分子立体结构（常见的是平面三角形、三角锥形）,HCHO,NH3,平面三角形 120,三角锥形 107,3、五原子分子立体结构（最常见的是正四面体）,CH4,正四面体,4、其它,P4,正四面体 60,C2H2,直线形 180,C60,C20,C40,C70,资料卡片：,形形色色的分子,同为三原子分子，CO2 和 H2O 分子的空间结构却不同，什么原因？,思考:,同为四原子分子，CH2O与 NH3 分子的的空

3、间结构也不同，什么原因？,二价层互斥理论（VSEPR）,1.内容,对ABn型的分子或离子，中心原子A价层电子对（包括成键键电子对和未成键的孤对电子对）之间由于存在排斥力，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，以使彼此之间斥力最小，分子体系能量最低,最稳定。,键电子对和孤对电子对,排斥力最小,剖析内容,对ABn型的分子或离子，中心原子A价层电子对（包括成键键电子对和未成键的孤对电子对）之间由于存在排斥力，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，以使彼此之间斥力最小，分子体系能量最低,最稳定。,排斥力最小,A,3.价电子对的空间构型(VSEPR模型),电子对数目：

4、2 3 4 VSEPR模型：,直线,平面三角形,正四面体,中心原子上的孤电子对数 =（a-xb),键电子对数,=键个数+中心原子上的孤对电子对个数,价层电子对数,= 与中心原子结合的原子数,6,1,5-1=4,0,4+2=6,0,2,2,4,1,3,2,孤电子对的计算,6,2,1,2,=（a-xb),2.价层电子对（键电子对和未成键的孤对电子对）,H2O,NH3,CO2,CH4,2,3,4,2,2,2,4,3,1,4,4,0,4,2,0,2,(VSEPR models),价层电子对互斥模型,1、中心原子上无孤对电子的分子：VSEPR模型 就是其分子的立体结构，如CO2、CH2O、CH4等分子中

5、的碳原子，它们的立体结构可用中心原子周围的原子数n来预测，概括如下：ABn立体结构范例 n=2 直线形 CO2、 CS2 n=3 平面三角形 CH2O、BF3 n=4 正四面体形 CH4、 CCl4,2.中心原子上存在孤对电子的分子：先由价层电 子对数得出含有孤对电子的价层电子对互斥模型， 然后略去孤对电子在价层电子对互斥模型占有的 空间，剩下的就是分子的立体结构。,分子的 VSEPR 模型,分子立体构型,4. VSEPR模型应用预测分子立体构型,2,3,2,0,0,1,直线形,直线形,平面三角形,平面三角形,V形,平面三角形,中心原子的孤对电子也要占据中心原子的空间，并与成键电子对互相排斥。

6、推测分子的立体模型必须略去VSEPR模型中的孤电子对,4,3,2,0,1,2,正四面体,正四面体,正四面体,三角锥形,正四面体,V形,应用反馈,2,0,2,3,空间构型,V形,平面三角形,V 形,2,2,平面三角形,四面体,四面体,ABn 型分子的VSEPR模型和立体结构,2,3,平面 三角 形,2 0 AB2,直线形 CO2,3 0 AB3,2 1 AB2,价,层,电,子,对,数,平面三角形 BF3,V形,SO2,小结:,直线形,模型,4,四面 体,4 0 AB4,3 1 AB3,2 2 AB2,正四面体 CH4,三角锥形 NH3,V形,H2O,1.若ABn型分子的中心原子A上没有未用于形

7、成共价键的孤对电子，运用价层电子对互斥模 型，下列说法正确的（ ） A.若n=2，则分子的立体构型为V形 B.若n=3，则分子的立体构型为三角锥形 C.若n=4，则分子的立体构型为正四面体形 D.以上说法都不正确,C,牛刀小试,2.用价层电子对互斥模型判断SO3的分子构型 A、正四面体形 B、V形 C、三角锥形 D、平面三角形,D,课堂练习： 1、多原子分子的立体结构有多种，三原子分子的立体结构有 形和 形，大多数四原子分子采取 形和 形两种立体结构，五原子分子的立体结构中最常见的是 形。 2 、下列分子或离子中，不含有孤对电子的是 A、H2O、B、H3O+、C、NH3、D、NH4+ 3 、下

8、列分子BCl3、CCl4、H2S、CS2中,其键角由小到大的顺序为 4、以下分子或离子的结构为正四面体，且键角为10928 的是 CH4 NH4+ CH3Cl P4 SO42- A、 B、 C、 D、,直线,V,平面三角,三角锥, ,D,C,正四面体,第二节 分子的立体构型,第二课时杂化理论,活动：请根据价层电子对互斥理论分析CH4的立体构型,新问题1：,1.写出碳原子的核外电子排布图，思考为什么碳原子与氢原子结合形成CH4，而不是CH2 ？,新问题2：,按照我们已经学过的价键理论，甲烷的4个C H单键都应该是键，然而，碳原子的4个价层原子轨道是3个相互垂直的2p 轨道和1个球形的2s轨道，用

9、它们跟4个氢原子的1s原子轨道重叠，不可能得到四面体构型的甲烷分子,C,为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论,C：2s22p2,由1个s轨道和3个p轨道混杂并重新组合成4个能量与形状完全相同的轨道。我们把这种轨道称之为 sp3杂化轨道。,为了四个杂化轨道在空间尽可能远离，使轨道间的排斥最小，4个杂化轨道的伸展方向成什么立体构型?,四个H原子分别以4个s轨道与C原子上的四个sp3杂化轨道相互重叠后，就形成了四个性质、能量和键角都完全相同的S-SP3键，从而构成一个正四面体构型的分子。,1.概念：在形成分子时，在外界条件影响下若干不同类型能量相近的原子轨道混合起来，重新组合成一组新轨道的过程叫

10、做原子轨道的杂化，所形成的新轨道就称为杂化轨道。,2.要点：,（1）参与参加杂化的各原子轨道能量要相近（同一能级组或相近能级组的轨道）；,（2）杂化前后原子轨道数目不变：参加杂化的轨道数目等于形成的杂化轨道数目；但杂化轨道改变了原子轨道的形状方向，在成键时更有利于轨道间的重叠；,三.杂化轨道理论,sp杂化轨道的形成过程,180,每个sp杂化轨道的形状为一头大，一头小，含有1/2 s 轨道和1/2 p 轨道的成分 两个轨道间的夹角为180，呈直线型,sp 杂化：1个s 轨道与1个p 轨道进行的杂化, 形成2个sp杂化轨道。可形成2键。剩下的两个未参与杂化的p轨道用于形成键 。,Cl,Cl,Be,

11、例如： Sp 杂化 BeCl2分子的形成,Be原子：1s22s2 没有单个电子，,C原子在形成乙炔分子时发生sp杂化，两个碳原子以sp杂化轨道与氢原子的1s轨道结合形成键。各自剩余的1个sp杂化轨道相互形成1个键，两个碳原子的未杂化2p轨道分别在Y轴和Z轴方向重叠形成键。所以乙炔分子中碳原子间以叁键相结合。,乙炔的成键,价层电子对数为2的中心 原子采用sp杂化方式,sp2杂化轨道的形成过程,120,每个sp2杂化轨道的形状也为一头大，一头小， 含有 1/3 s 轨道和 2/3 p 轨道的成分 每两个轨道间的夹角为120，呈平面三角形,sp2杂化：1个s 轨道与2个p 轨道进行的杂化, 形成3个

12、sp2 杂化轨道。,例如： Sp2 杂化 BF3分子的形成,B： 1s22s22p1没有3个成单电子, sp2杂化,基态,激发态,以C原子为例,1个s轨道和2个p轨道杂化形成3个sp2杂化轨道,平面三角形 键角 120,碳形成3个价层电子对 数。,C原子在形成乙烯分子时，碳原子的2s轨道与2个2p轨道发生杂化，形成3个sp2杂化轨道，伸向平面正三角形的三个顶点。每个C原子的2个sp2杂化轨道分别与2个H原子的1s轨道形成2个相同的键，各自剩余的1个sp2杂化轨道相互形成一个键，各自没有杂化的l个2p轨道则垂直于杂化轨道所在的平面，彼此肩并肩重叠形成键。所以，在乙烯分子中双键由一个键和一个键构成

13、。,大 键 C6H6,C6H6的大键,价层电子对数为3的中心 原子采用sp2杂化方式,sp3杂化轨道的形成过程,sp3杂化：1个s 轨道与3个p 轨道进行的杂化, 形成4个sp3 杂化轨道。,每个sp3杂化轨道的形状也为一头大，一头小， 含有 1/4 s 轨道和 3/4 p 轨道的成分 每两个轨道间的夹角为109.5， 空间构型为正四面体型,价层电子对数为4的中心原子采用sp3杂化方式,如：,CH4,H2O,NH3,NH4+,SiCl4,例如： Sp3 杂化 CH4分子的形成,C：2s22p2,3.杂化轨道分类：,CH4原子轨道杂化,等性杂化：参与杂化的各原子轨道进行成分的均匀混合。 杂化轨道

14、 每个轨道的成分 轨道间夹角( 键角) sp 1/2 s，1/2 p 180 sp2 1/3 s，2/3 p 120 sp3 1/4 s，3/4p 10928,H2O原子轨道杂化,O原子：2s22p4 有2个单电子，可形成2个共价键，键角应当是90，Why?,杂化,不等性杂化：参与杂化的各原子轨道进行成分上的 不均匀混合。某个杂化轨道有孤电子对,排斥力：孤电子对-孤电子对孤电子对-成键电子对成键电子对-成键电子对,4.杂化类型判断：,因为杂化轨道只能用于形成键或用来容纳孤电子对，故有,小结：杂化类型的判断方法：先确定分子或离子的VSEPR模型，然后就可以比较方便地确定中心原子的杂化轨道类型。,

15、=中心原子孤对电子对数中心原子结合的原子数,杂化轨道数=中心原子价层电子对数,价层电子对数为4的中心原子采用sp3杂化方式 价层电子对数为3的中心原子采用sp2杂化方式,价层电子对数为2的中心原子采用sp杂化方式,中心原子杂化方式判断,2,直线形,sp,BeCl2 CO2,3,平面三角形,sp2,SO3 C6H6,4,四面体形,sp3,SO4 2- CCl4 H2O NH3,P41思考与交流： 确定BF3 、H3O+ HCN中心原子的杂化轨道类型,对有机物中C的杂化情况 单键 sp3杂化 双键 （苯） sp2杂化 三键 sp杂化,4.杂化类型判断：,对于ABm型分子或离子，其中心原子A的杂化轨

16、道数恰好与A的价电子对数相等。,2,3,4,sp,sp2,sp3,直线型,平面三角形,正四面体,直线型,平面三角形,正四面体,直线型,平面三角形或V形,正四面体三角锥形或V形,例1：计算下列分子或离子中的价电子对数，并根据已学填写下表,2,2,3,4,4,4,4,4,sp,sp,sp2,sp3,直线形,直线形,平面三角形,四面体,180,180,120,109.5,直线形,直线形,平面三角形,正四面体,V形,三角锥形,180,180,120,109.5,109.5,104.5,107.3,107.3,课堂练习,例题二：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

17、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,D,第二节 分子的立体构型,第三课时配位理论,Cu(H2O)42+,SO42 ,天蓝色,天蓝色,天蓝色,无色,无色,无色,Na+,Cl-,K +,Br -,K +,为什么CuSO4 5H2O晶体是蓝色而无水CuSO4 是白色？,Cu2+与H2O是如何结合的呢？,1、在强酸溶液电离的过程中， H2O能与H+结合形成H3O+，请用电子式表示H与O形成H2O的过程，比较H2O和H3O+的电子式，讨论H2O与H+是如何形成H3O+？,+,1.配位键,.定义：,.形成条件:,.表示方法:,一方提供孤电子对,一方提供空

18、轨道,提供孤电子对的原子与接受孤电子对的原子之间形成的共价键，,.键参数:,同其他相同原子形成的共价键键参数完全相同,即“电子对给予接受键”,Cu2+与H2O是如何结合的呢？,Cu2+,H+,提供空轨道接受孤对电子,H2O,提供孤电子对,H2O,2、请根据H3O+的形成提出Cu(H2O)42+中 Cu2+与H2O结合方式的设想，并将你的想法与同学交流。,2、配合物,(2) 配合物的组成,(1) 定义,通常把接受孤电子对的金属离子（或原子）与某些提供孤电子对的分子或离子以配位键结合形成的化合物称为配位化合物，简称配合物,读作：硫酸四水合铜,内界微粒不电离,天蓝色溶液,蓝色沉淀,深蓝色溶液,除水外

19、，是否有其他电子给予体？,实验探究22 （取实验2-1所得硫酸铜溶液1/3实验）根据现象分析溶液成分的变化并说明你的推断依据，写出相关的离子方程式,Cu(OH)2,深蓝色晶体,Cu(NH3) 4 SO4H2O,+乙醇,静置,Fe3+3SCN- = Fe(SCN）3 血红色,配位数可为16,Fe3+是如何检验的？,思考,能形成配合物的离子不能大量共存,2、有Fe2+ Cu2+ Zn2+ Ag+ H2O NH3,CO,可以作为中心离子的是,可以作为配体的是,Fe2+,Cu2+,Zn2+,H2O,NH3,CO,Ag+,CH4,CO2,微粒,常见的配位体,常见的中心离子,过渡金属原子或离子,X-,CO,H2O,NH3,SCN-,配位数,一般中心离子所结合的配体个数,实验探究24,向实验22深蓝色溶液中滴加硫酸，观察实验现象，由此现象变化说明了什么,天蓝色溶液,+硫酸,配位键的稳定性,配合物具有一定的稳定性，配位键越强，配合物越稳定。过渡金属配合物远比主族金属易形成配合物,. 配合物的性质,.配合物的应用,a 在生命体中的应用,b 在医药中的应用,c 配合物与生物固氮,d 在生产生活中的应用,王水溶金,叶绿素,血红蛋白,抗癌药物,酶,维生素B12,钴配