高中化學(xué)選修3分子的立體構(gòu)型

1、高二化學(xué)選修高二化學(xué)選修3物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第二章第二章 分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第二節(jié)第二節(jié)分子的立體結(jié)構(gòu)分子的立體結(jié)構(gòu)（第一課時）（第一課時）復(fù)復(fù) 習(xí)習(xí) 回回 顧顧共價鍵共價鍵鍵鍵鍵鍵鍵參數(shù)鍵參數(shù)鍵能鍵能鍵長鍵長鍵角鍵角衡量化學(xué)鍵穩(wěn)定性衡量化學(xué)鍵穩(wěn)定性描述分子的立體結(jié)構(gòu)的重要因素描述分子的立體結(jié)構(gòu)的重要因素成鍵方式成鍵方式 “頭碰頭頭碰頭”,呈軸對稱呈軸對稱成鍵方式成鍵方式 “肩并肩肩并肩”,呈鏡像對稱呈鏡像對稱一、形形色色的分子一、形形色色的分子O2HClH2OCO21、雙原子分子（直線型）、雙原子分子（直線型）2 2、三原子分子立體結(jié)構(gòu)（有直線形和、三原子分子立體結(jié)構(gòu)（有

2、直線形和V V形）形）、四原子分子立體結(jié)構(gòu)（直線形、平面三、四原子分子立體結(jié)構(gòu)（直線形、平面三角形、三角錐形、正四面體）角形、三角錐形、正四面體）（平面三角形，三角錐形）（平面三角形，三角錐形）C2H2CH2OCOCl2NH3P4、五原子分子立體結(jié)構(gòu)、五原子分子立體結(jié)構(gòu)最常見的是正四面體最常見的是正四面體CH4CH3CH2OHCH3COOHC6H6C8H8CH3OH5 5、其它：、其它：C60C20C40C70資料卡片：資料卡片：形形色色的分子形形色色的分子 分子世界如此形形色色，異彩紛呈，分子世界如此形形色色，異彩紛呈，美不勝收，常使人流連忘返。美不勝收，常使人流連忘返。 那么分子結(jié)構(gòu)又是怎

3、么測定的呢那么分子結(jié)構(gòu)又是怎么測定的呢早年的科學(xué)家主要靠對物質(zhì)的早年的科學(xué)家主要靠對物質(zhì)的宏觀性質(zhì)宏觀性質(zhì)進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)得進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)得出規(guī)律后進(jìn)行推測，如今，科學(xué)家已經(jīng)創(chuàng)造了許許多多測出規(guī)律后進(jìn)行推測，如今，科學(xué)家已經(jīng)創(chuàng)造了許許多多測定分子結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代儀器，定分子結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代儀器，紅外光譜紅外光譜就是其中的一種。就是其中的一種。分子中的原子分子中的原子不是不是固定不動的，而是不斷地固定不動的，而是不斷地振動振動著的。著的。所謂分子立體結(jié)構(gòu)其實只是分子中的原子處于所謂分子立體結(jié)構(gòu)其實只是分子中的原子處于平衡位置平衡位置時時的模型。當(dāng)一束紅外線透過分子時，分子會吸收跟它的某的模型。當(dāng)一束紅外線透過分子

4、時，分子會吸收跟它的某些化學(xué)鍵的振動頻率相同的紅外線，再記錄到圖譜上呈現(xiàn)些化學(xué)鍵的振動頻率相同的紅外線，再記錄到圖譜上呈現(xiàn)吸收峰。通過計算機(jī)模擬，可以得知各吸收峰是由哪一個吸收峰。通過計算機(jī)模擬，可以得知各吸收峰是由哪一個化學(xué)鍵、哪種振動方式引起的，綜合這些信息，可分析出化學(xué)鍵、哪種振動方式引起的，綜合這些信息，可分析出分子的立體結(jié)構(gòu)。分子的立體結(jié)構(gòu)?？茖W(xué)視野科學(xué)視野分子的立體結(jié)構(gòu)是怎樣測定的分子的立體結(jié)構(gòu)是怎樣測定的？（指導(dǎo)閱讀（指導(dǎo)閱讀P39P39）測分子體結(jié)構(gòu)：紅外光譜儀測分子體結(jié)構(gòu)：紅外光譜儀吸收峰吸收峰分析。分析。 同為三原子分子，同為三原子分子，CO2 和和 H2O 分子的空間結(jié)分

5、子的空間結(jié)構(gòu)卻不同，什么原因？構(gòu)卻不同，什么原因？直線形直線形V形形 同為四原子分子，同為四原子分子，CH2O與與 NH3 分子的的空分子的的空間結(jié)構(gòu)也不同，什么原因？間結(jié)構(gòu)也不同，什么原因？三角錐形三角錐形平面三角形平面三角形二、價層電子對互斥（二、價層電子對互斥（VSEPRVSEPR）理論）理論 （ Valence Shell Electron Pair Repulsion ） 共價分子中，中心原子周圍電子對排布的共價分子中，中心原子周圍電子對排布的幾何幾何構(gòu)型構(gòu)型主要主要取決于中心原子取決于中心原子的的價層電子價層電子對的數(shù)對的數(shù)目。目。價層電子對價層電子對各自占據(jù)的位置傾各自占據(jù)的位置

6、傾向于彼此分向于彼此分離得盡可能離得盡可能的遠(yuǎn)，此時電子對的遠(yuǎn)，此時電子對之間的之間的斥力最小斥力最小，整個，整個分子最穩(wěn)定分子最穩(wěn)定。 1 1、理論要點、理論要點 價層電子對包括價層電子對包括成鍵的成鍵的電子對電子對和和孤電子對孤電子對不包括不包括成鍵的成鍵的電子對電子對 ！ 2 2、價層電子對數(shù)計算、價層電子對數(shù)計算 確定中心原子價層電子對數(shù)目確定中心原子價層電子對數(shù)目 價層電價層電子對數(shù)子對數(shù) 配位原子數(shù)孤電子對數(shù)配位原子數(shù)孤電子對數(shù) 鍵電子對數(shù)孤電子對數(shù)鍵電子對數(shù)孤電子對數(shù) 分子中分子中a為中心原子的價電子數(shù)為中心原子的價電子數(shù) ，x為配為配原子數(shù)，原子數(shù)，b為配原子達(dá)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)所需的電

7、子數(shù)為配原子達(dá)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)所需的電子數(shù) 陽離子中，陽離子中，a為中心原子價電子數(shù)減去離為中心原子價電子數(shù)減去離子所帶電荷數(shù)子所帶電荷數(shù)， 陰離子中，陰離子中，a為中心原子價為中心原子價電子數(shù)加上離子所帶電荷數(shù)。電子數(shù)加上離子所帶電荷數(shù)。孤電子對數(shù)（孤電子對數(shù)（a-xb）/2化學(xué)式化學(xué)式 價層電價層電子對數(shù)子對數(shù) 結(jié)合的原結(jié)合的原子數(shù)子數(shù)孤對電子孤對電子對數(shù)對數(shù)HCNSO2NH2BF3H3O+SiCl4CHCl3NH4+SO420 1 2 0 1 0 0 0 2 2 2 3 3 4 4 4 0 4 2 34 3 4 4 4 4 4 化學(xué)式化學(xué)式 價層電價層電子對數(shù)子對數(shù) 結(jié)合的原結(jié)合的原子數(shù)子數(shù)孤對

8、電子孤對電子對數(shù)對數(shù)H2OSO3NH3CO2SF4SF6PCl5PCl3CH42 0 1 0 1 0 0 1 2 3 3 2 4 6 5 3 0 4 4 34 2 5 6 5 4 4 確定價層電子對構(gòu)型確定價層電子對構(gòu)型 價層電子價層電子對數(shù)目對數(shù)目23456價層電子價層電子對構(gòu)型對構(gòu)型直直線線平面平面三角型三角型正四正四面體面體三角三角雙錐雙錐正八正八面體面體注意：孤對電子的存在會改變鍵合電子對注意：孤對電子的存在會改變鍵合電子對 的分布方向，從而改變化合物的鍵角的分布方向，從而改變化合物的鍵角3 3、確定分子構(gòu)型、確定分子構(gòu)型 在價層電子對構(gòu)型的基礎(chǔ)上，去掉孤電子對在價層電子對構(gòu)型的基礎(chǔ)上

9、，去掉孤電子對由真實原子形成的構(gòu)型由真實原子形成的構(gòu)型 分子分子或離子或離子價層電價層電子對數(shù)子對數(shù)VSEPR模型名稱模型名稱孤電子孤電子對數(shù)對數(shù)分子或離子分子或離子立方體構(gòu)型立方體構(gòu)型H2O4四面體2V形CO22直線形0直線形SO23平面三角形1V形NH34四面體1三角錐形CO323平面三角形0平面三角形SO33平面三角形0平面三角形CH44正四面體形0正四面體形SiCl44正四面體形0正四面體形中心原子中心原子代表物代表物中心原子中心原子結(jié)合的原子數(shù)結(jié)合的原子數(shù)分子分子類型類型空間構(gòu)型空間構(gòu)型無孤對電子無孤對電子CO22AB2CH2O3AB3CH44AB4有孤對電子有孤對電子H2O2AB2

10、NH33AB3直線形直線形平面三角形平面三角形正四面體正四面體V 形形三角錐形三角錐形小結(jié)小結(jié):價層電子對互斥模型價層電子對互斥模型應(yīng)用反饋應(yīng)用反饋:化學(xué)式化學(xué)式 中心原子中心原子 孤對電子數(shù)孤對電子數(shù)中心原子結(jié)中心原子結(jié)合的原子數(shù)合的原子數(shù)空間構(gòu)型空間構(gòu)型HCNSO2NH2BF3H3O+SiCl4CHCl3NH4+0120100022233444直線形直線形 V 形形V形形平面三角形平面三角形三角錐形三角錐形四面體四面體正四面體正四面體正四面體正四面體ABn型分子空間構(gòu)型快速判斷方法：型分子空間構(gòu)型快速判斷方法：1、n=2時，中心原子無孤對電子的是直線形，中心原時，中心原子無孤對電子的是直線

11、形，中心原 子有孤對電子為子有孤對電子為V形，如形，如CO2直線形，直線形，H2O為為V形。形。2、n=3時，中心原子無孤對電子的為平面三角形，有時，中心原子無孤對電子的為平面三角形，有 孤對電子的為三角錐形。孤對電子的為三角錐形。BF3為平面三角形，為平面三角形，H3O+ 三角錐形。三角錐形。3、n=4時，為正四面體。時，為正四面體。1.下列物質(zhì)中分子立體結(jié)構(gòu)與水分子相似的是下列物質(zhì)中分子立體結(jié)構(gòu)與水分子相似的是 ACO2 BH2S CPCl3 DSiCl42.下列分子立體結(jié)構(gòu)其中屬于直線型分子的是下列分子立體結(jié)構(gòu)其中屬于直線型分子的是 AH2O BCO2 CC2H2 DP4 B BC 3.

12、若若ABn型分子的中心原子型分子的中心原子A上沒有未用于形上沒有未用于形成共價鍵的孤對電子，運(yùn)用價層電子對互斥模成共價鍵的孤對電子，運(yùn)用價層電子對互斥模型，下列說法正確的（型，下列說法正確的（ ） A.若若n=2，則分子的立體構(gòu)型為，則分子的立體構(gòu)型為V形形 B.若若n=3，則分子的立體構(gòu)型為三角錐形，則分子的立體構(gòu)型為三角錐形 C.若若n=4，則分子的立體構(gòu)型為正四面體形，則分子的立體構(gòu)型為正四面體形 D.以上說法都不正確以上說法都不正確課堂練習(xí)課堂練習(xí)C 美國著名化學(xué)家鮑林（美國著名化學(xué)家鮑林（L.Pauling, 19011994）教授具有獨特的化學(xué)想象力：只要）教授具有獨特的化學(xué)想象力

13、：只要給他物質(zhì)的分子式，他就能通過給他物質(zhì)的分子式，他就能通過“毛估毛估”法，大體上想象出這種物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)模法，大體上想象出這種物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)模型。請你根據(jù)價層電子對互斥理論，型。請你根據(jù)價層電子對互斥理論，“毛毛估估”出下列分子的空間構(gòu)型。出下列分子的空間構(gòu)型。 PCl5 PCl3 SO3 SiCl4 課堂練習(xí)課堂練習(xí)三角雙錐形三角雙錐形三角錐形三角錐形平面三角形平面三角形正四面體正四面體【選修【選修3物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)】第第 二二 章章分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第二節(jié)第二節(jié) 分子的立體結(jié)構(gòu)分子的立體結(jié)構(gòu)課時課時2 值得注意的是價層電子對互斥模型只能解釋化合物分子的空值得注意的

14、是價層電子對互斥模型只能解釋化合物分子的空間構(gòu)形，卻無法解釋許多深層次的問題，如無法解釋甲烷中四個間構(gòu)形，卻無法解釋許多深層次的問題，如無法解釋甲烷中四個C H的鍵長相同、鍵能相同及的鍵長相同、鍵能相同及HC H的鍵角為的鍵角為109 28。因。因為按照我們已經(jīng)學(xué)過的價鍵理論，甲烷的為按照我們已經(jīng)學(xué)過的價鍵理論，甲烷的4個個C H單鍵都應(yīng)該單鍵都應(yīng)該是是鍵，然而，碳原子的鍵，然而，碳原子的4個價層原子軌道是個價層原子軌道是3個相互垂直的個相互垂直的2p軌軌道和道和1個球形的個球形的2s軌道，用它們跟軌道，用它們跟4個氫原子的個氫原子的1s原子軌道重疊，原子軌道重疊，不可能得到四面體構(gòu)型的甲烷分

15、子。不可能得到四面體構(gòu)型的甲烷分子。碳原子碳原子:為了解決這一矛盾，鮑林提出了雜化軌道理論，為了解決這一矛盾，鮑林提出了雜化軌道理論，雜化軌道理論雜化軌道理論 雜化：原子內(nèi)部雜化：原子內(nèi)部能量相近能量相近的原子軌的原子軌道，在外界條件影響下重新組合的道，在外界條件影響下重新組合的過程叫原子軌道的雜化過程叫原子軌道的雜化 雜化軌道：原子軌道組合雜化后形雜化軌道：原子軌道組合雜化后形成的一組新軌道成的一組新軌道 雜化軌道類型：雜化軌道類型：sp、sp2、sp3、sp3d2 雜化結(jié)果：重新分配能量和空間方雜化結(jié)果：重新分配能量和空間方向，組成數(shù)目相等成鍵能力更強(qiáng)的向，組成數(shù)目相等成鍵能力更強(qiáng)的原子軌

16、道原子軌道 雜化軌道用于容納雜化軌道用于容納鍵和孤對電子鍵和孤對電子學(xué)習(xí)價層電子互斥理論知道學(xué)習(xí)價層電子互斥理論知道: NH3和和H2O的模型和甲烷分子一樣的模型和甲烷分子一樣,也也是正四面體的是正四面體的,因此它們的中心原子也是因此它們的中心原子也是sp3雜化雜化的的.不同的是不同的是NH3和和H2O的中心原子的的中心原子的4個雜化軌道分別用于個雜化軌道分別用于鍵和孤對電子對，這樣的鍵和孤對電子對，這樣的4個雜化軌道顯然有差別個雜化軌道顯然有差別sp 雜化雜化 同一原子中同一原子中 ns-np 雜化成新軌道；一個雜化成新軌道；一個 s 軌道和一個軌道和一個 p 軌軌道雜化組合成兩個新的道雜化

17、組合成兩個新的 sp 雜化軌道。雜化軌道。例例：BeCl2分子形成分子形成激發(fā)激發(fā)2s2pBe基態(tài)基態(tài)2s2p激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)雜化雜化鍵合鍵合直線形直線形sp雜化態(tài)雜化態(tài)直線形直線形化合態(tài)化合態(tài)Cl Be Cl180 除除sp3雜化軌道外，還有雜化軌道外，還有sp雜化軌道和雜化軌道和sp2雜化軌道。雜化軌道。sp雜化軌道由雜化軌道由1個個s軌道和軌道和1個個p軌道雜化而得；軌道雜化而得；sp2雜化軌道由雜化軌道由1個個s軌道和軌道和2個個p軌道雜化而得，軌道雜化而得，碳的sp雜化軌道sp雜化：夾角為雜化：夾角為180的直線形雜化軌道。的直線形雜化軌道。乙炔的成鍵sp2 雜化雜化sp2 雜化軌道間的

18、夾角是雜化軌道間的夾角是120度，分子的幾何構(gòu)型為平面正三角形度，分子的幾何構(gòu)型為平面正三角形2s2pB的基態(tài)的基態(tài)2s2p激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)正三角形正三角形sp2 雜化態(tài)雜化態(tài)例：例：BF3分子形成分子形成BFFFClBCl1200Cl碳的sp2雜化軌道sp2雜化：三個夾角為雜化：三個夾角為120的平面三角形雜化軌道的平面三角形雜化軌道。思考題：根據(jù)以下事實總結(jié)：如何判斷一個思考題：根據(jù)以下事實總結(jié)：如何判斷一個化合物的中心原子的雜化類型？化合物的中心原子的雜化類型？已知：雜化軌道只用于形成已知：雜化軌道只用于形成鍵或者用來容納孤對電子鍵或者用來容納孤對電子雜化軌道數(shù)雜化軌道數(shù)0+2=2SP直線形

19、直線形0+3=3SP2平面三角形平面三角形0+4=4SP3正四面體形正四面體形1+2=3SP2V形形1+3=4SP3三角錐形三角錐形2+2=4SP3V形形代表物代表物雜化軌道數(shù)雜化軌道數(shù) 雜化軌道類型雜化軌道類型 分子結(jié)構(gòu)分子結(jié)構(gòu)CO2CH2OCH4SO2NH3H2O結(jié)合上述信息完成下表：結(jié)合上述信息完成下表：中心原子孤對電子對數(shù)中心原子結(jié)合的原子數(shù)中心原子孤對電子對數(shù)中心原子結(jié)合的原子數(shù)例題三：對例題三：對SO2與與CO2說法正確的是說法正確的是( ) A都是直線形結(jié)構(gòu)都是直線形結(jié)構(gòu) B中心原子都采取中心原子都采取sp雜化軌道雜化軌道 C S原子和原子和C原子上都沒有孤對電子原子上都沒有孤對

20、電子 D SO2為為V形結(jié)構(gòu)，形結(jié)構(gòu)， CO2為直線形結(jié)構(gòu)為直線形結(jié)構(gòu)D天藍(lán)色天藍(lán)色天藍(lán)色天藍(lán)色天藍(lán)色天藍(lán)色無色無色無色無色無色無色配合物理論簡介：配合物理論簡介：實驗實驗2-1 固體顏色固體顏色溶液顏色溶液顏色CuSO4CuCl2.2H2O CuBr2NaClK2SO4KBr白色白色綠色綠色深褐色深褐色白色白色白色白色白色白色思考：前三種溶液呈天藍(lán)色大概與什么物質(zhì)有關(guān)？依據(jù)是什么？思考：前三種溶液呈天藍(lán)色大概與什么物質(zhì)有關(guān)？依據(jù)是什么？CuOH2H2OH2OH2O2+配位化合物，簡稱配合物，通常是由中心離配位化合物，簡稱配合物，通常是由中心離子（或原子）子（或原子） 與配位體與配位體(某些分

21、子或陰離子某些分子或陰離子) 以配位鍵的形式結(jié)合而成的復(fù)雜離子或分子。以配位鍵的形式結(jié)合而成的復(fù)雜離子或分子。2+CuNH3H3NNH3NH3實驗實驗2-2 已知氫氧化銅與足量氨水反已知氫氧化銅與足量氨水反應(yīng)后溶解是因為生成應(yīng)后溶解是因為生成Cu(NH3)42+ ，其結(jié)構(gòu)簡式為：其結(jié)構(gòu)簡式為：試寫出實驗中發(fā)生的兩個反應(yīng)的離試寫出實驗中發(fā)生的兩個反應(yīng)的離子方程式？子方程式？Cu 2+ +2NH3 .H2O Cu（OH）2 +2 NH4 + Cu（OH）2 + 4NH3 . H2O Cu(NH3) 42+ +2OH+4H2O藍(lán)色沉淀藍(lán)色沉淀深藍(lán)色溶深藍(lán)色溶液液實驗實驗2-3Fe 3+ +SCN F

22、e (SCN) 2+ 硫氰酸根硫氰酸根血紅血紅色色由于該離子的顏由于該離子的顏色極似血液，常色極似血液，常被用于電影特技被用于電影特技和魔術(shù)表演。和魔術(shù)表演。練習(xí)書寫：向硝酸銀溶液中逐漸滴加氨水的離子方程式配合物理論簡介配合物理論簡介 一、配合物的組成一、配合物的組成 1. 1. 中心離子或中心離子或原子原子( (也稱形成體也稱形成體) ) 有空軌道有空軌道 n 主要是一些主要是一些過渡金屬過渡金屬，如鐵、鈷、鎳、銅、，如鐵、鈷、鎳、銅、銀、金、鉑等金銀、金、鉑等金 屬元素的離子；屬元素的離子；n 或是具有高氧化數(shù)的非金屬元素，硼，硅、磷或是具有高氧化數(shù)的非金屬元素，硼，硅、磷等，如等，如NaBF4 中的中的B()、K2SiF6中的中的Si()和和NH4PF6中的中的P()；n 或是不帶電荷的中性原子，如或是不帶電荷的中性原子，如Ni(CO)4, Fe(CO)5中的中的Ni, Fe都是中性原子，都是中性原子，n 堿金屬、堿