分子空間構(gòu)型和物質(zhì)性質(zhì)

1、關(guān)于分子空間構(gòu)型與物質(zhì)性質(zhì)第1頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)15分，星期四10928第2頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)15分，星期四雜化軌道理論 解釋分子的立體構(gòu)型雜化軌道的概念 在形成多原子分子的過(guò)程中，中心原子的若干能量相近的原子軌道間通過(guò)相互的混雜后，形成相同數(shù)量的幾個(gè)能量與形狀都相同的新軌道。雜化軌道只用于形成鍵或者用來(lái)容納孤對(duì)電子 剩余的p軌道可以形成鍵第3頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)15分，星期四雜化軌道理論sp3第4頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)15分，星期四第5頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)15分，星期四s

2、p3雜化軌道 一個(gè)s軌道與三個(gè)p軌道“混合”起來(lái)，形成能量相等、成分相同的4個(gè)sp3雜化軌道，它們的空間取向是四面體結(jié)構(gòu)，相互的鍵角=109.5。2s2p2s2psp3雜化軌道如CH4, CCl4：C的電子構(gòu)型:1s22s22p2激發(fā)雜化 NH4+、金剛石中的C原子、晶體硅和二氧化硅中的硅原子均采用sp3雜化軌道形成共價(jià)鍵第6頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)15分，星期四兩個(gè)碳原子上都有一個(gè)與骨架平面垂直的未雜化的p軌道，它們互相平行，彼此肩并肩重疊形成鍵：sp2雜化軌道如CH2= CH2 ：C的電子構(gòu)型:1s22s22p22s2p2s2psp2雜化軌道激發(fā)雜化第7頁(yè)，共39頁(yè)，2

3、022年，5月20日，11點(diǎn)15分，星期四sp2雜化軌道 一個(gè)s軌道與兩個(gè)p軌道雜化，得三個(gè)sp2雜化軌道，三個(gè)雜化軌道在空間分布是在同一平面上，互成120。如BF3：B的電子構(gòu)型:1s22s22p12s2p2s2psp2雜化軌道激發(fā)雜化在F原子與硼原子之間形成了3個(gè)等價(jià)的鍵： 第8頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)15分，星期四 BCl3中的B原子、NO3-中的N原子、CO32-、HCHO以及苯分子和平面石墨中的C原子都是sp2雜化。 sp2雜化軌道石墨、苯中碳原子的sp2雜化第9頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)15分，星期四 sp雜化軌道 碳原子在形成乙炔（C2H2）

4、時(shí)發(fā)生sp雜化，兩個(gè)碳原子以sp雜化軌道與氫原子結(jié)合。兩個(gè)碳原子的未雜化2p軌道分別在Y軸和Z軸方向重疊形成鍵。所以乙炔分子中碳原子間以叁鍵相結(jié)合。乙炔第10頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)15分，星期四sp雜化軌道 一個(gè)s軌道與一個(gè)p軌道雜化后，得兩個(gè)sp雜化軌道，雜化軌道的空間取向?yàn)橹本€型，夾角為180 。如BeCl2、BeF2：Be的電子構(gòu)型:1s22s22s2p2s2psp激發(fā)雜化2p第11頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)15分，星期四CO2sp雜化軌道如 CO2 ：C的電子構(gòu)型:1s22s22p22s2p2s2psp雜化軌道激發(fā)雜化第12頁(yè)，共39頁(yè)，2022

5、年，5月20日，11點(diǎn)15分，星期四雜 化 類(lèi) 型spsp2sp3參與雜化的原子軌道1s + 1p1s + 2p1s + 3p雜 化 軌 道 數(shù)2個(gè)sp雜化軌道3個(gè)sp2雜化軌道4個(gè)sp3雜化軌道雜化軌道間夾角180120109 28 空 間 構(gòu) 型直 線正三角形正四面體實(shí) 例BeCl2 , C2H2BF3 , C2H4CH4 , CCl4雜化軌道的類(lèi)型第13頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)15分，星期四與中心原子鍵合的是同一種原子，分子呈高度對(duì)稱(chēng)的正四面體構(gòu)型，其中的4個(gè)sp3雜化軌道自然沒(méi)有差別，這種雜化類(lèi)型叫做等性雜化。 中心原子的4個(gè)sp3雜化軌道用于構(gòu)建不同的軌道，如H2

6、O的中心原子的4個(gè)雜化軌道分別用于鍵和孤對(duì)電子對(duì)，這樣的4個(gè)雜化軌道顯然有差別，叫做不等性雜化。等性雜化和不等性sp3雜化第14頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)15分，星期四不等性sp3雜化第15頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)15分，星期四常見(jiàn)雜化軌道及其幾何構(gòu)型 sp3雜化正四面體sp2雜化平面三角形 sp雜化直線型CH4、CCl4、NH4+、SiF4、SiCl4等BF3、BCl3、SO3、乙烯、苯、石墨等，SO2 （V型）BeCl2、乙炔、CO2、CS2等不等性sp3雜化 H2O（V型）、NH3（三角錐型）、PCl3第16頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，11

7、點(diǎn)15分，星期四小結(jié)：雜化軌道的類(lèi)型與分子的空間構(gòu)型 中心原子Be(A)B(A) C,Si (A) N,P (A) O,S (A) Hg(B)直線形 三角形 四面體 三角錐 V型 雜化軌道類(lèi)型SP SP2 SP3 不等性 SP3s+ps+(3)ps+(2)ps+(3)p參加雜化的軌道2443雜化軌道數(shù)成鍵軌道夾角分子空間構(gòu)型實(shí)例第17頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)15分，星期四等電子原理原子數(shù)相同、價(jià)電子數(shù)（指全部電子總數(shù)或價(jià)電子總數(shù)）相同的分子或離子，互稱(chēng)為等電子體。等電子體的結(jié)構(gòu)相似、物理性質(zhì)相近。互為“等電子體”應(yīng)滿(mǎn)足的條件1、在微粒的組成上，微粒所含原子數(shù)目相同2、在微粒

8、的構(gòu)成上，微粒所含的電子數(shù)相等（指全部電子總數(shù)或價(jià)電子總數(shù)）第18頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)15分，星期四 （1）2原子10價(jià)電子 （2）2原子11價(jià)電子幾組常見(jiàn)的等電子體及特征如：N2、CO、C22-、CN- 直線型如：NO、O2+、 直線型 （3）3原子16價(jià)電子如：CO2、BeCl2、N2O、NO2+、N3- 直線型 （4）3原子18價(jià)電子如：NO2-、SO2、O3 V型或角型 （5）3原子24價(jià)電子如：NO3-、BF3、CO32-、SO3 平面正三角形 （6）5原子32價(jià)電子如：SiF4、CCl4、SO42-、PO43- 正四面體（7）(BN)n晶體和碳單質(zhì)具有類(lèi)似結(jié)

9、構(gòu)。 B3N3H6 與C6H6是等電子分子。第19頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)15分，星期四空間構(gòu)型與價(jià)層電子對(duì)數(shù)目n的關(guān)系如下圖所示： n=2 3 4 5 6 直線形 平面三角形 正四面體 三角雙錐體 正八面體sp3sp2spdsp3d2sp3價(jià)層電子對(duì)互斥理論第20頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)15分，星期四利用價(jià)電子互斥理論推斷微粒的空間構(gòu)型的具體步驟： 確定中心原子A價(jià)層電子對(duì)數(shù)目n。對(duì)于ABm型分子（A為中心原子；B為配位原子）分子中心原子的價(jià)電子對(duì)數(shù)計(jì)算如下注：配位原子中鹵素原子、氫原子提供1個(gè)電子，氧原子和硫原子按不提供價(jià)電子計(jì)算第21頁(yè)，共39頁(yè)，

10、2022年，5月20日，11點(diǎn)15分，星期四如何確定分子的空間構(gòu)型1、計(jì)算中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)2、確定價(jià)層電子對(duì)的空間構(gòu)型3、分子空間構(gòu)型的確定2直線型3平面正三角形4正四面體5三角雙錐體6正八面體a、若價(jià)層電子對(duì)全部成鍵，則分子構(gòu)型=價(jià)層電子對(duì)構(gòu)型b、若價(jià)層電子對(duì)有孤對(duì)電子，則分子構(gòu)型價(jià)層電子對(duì)構(gòu)型第22頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)15分，星期四常見(jiàn)分子的空間構(gòu)型第23頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)15分，星期四常見(jiàn)分子的構(gòu)型及其分子的極性類(lèi)型 實(shí)例 結(jié)構(gòu) 鍵的極性 分子極性A2型： H2N2非極性鍵均為直線型雙原子分子非極性分子非極性分子單原子分子Ne Ar

11、第24頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)15分，星期四AB型 HFNO極性鍵均為直線型類(lèi)型 實(shí)例 結(jié)構(gòu) 鍵的極性 分子極性雙原子分子極性分子第25頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)15分，星期四類(lèi)型 實(shí)例 結(jié)構(gòu) 鍵的極性 分子極性AB2型CO2(CS2)極性鍵極性鍵非極性分子極性分子直線型角型三原子分子H2OH2S SO2第26頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)15分，星期四類(lèi)型 實(shí)例 結(jié)構(gòu) 鍵的極性 分子極性AB3型BF3BCl3NH3PH3PCl3極性鍵平面三角形極性分子極性鍵三角錐形非極性分子四原子分子第27頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)15分

12、，星期四類(lèi)型 實(shí)例 結(jié)構(gòu) 鍵的極性 分子極性AB4型CH4CCl4正四面體非極性分子極性鍵五原子分子第28頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)15分，星期四A族A族A族A族RH4RH3H2RHR非極性分子極性分子極性分子極性分子第29頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)15分，星期四手性分子 如果一對(duì)分子，其組成和原子的排列方式完全相同，但如同左手和右手互為鏡像，在三維空間里不能重疊，這對(duì)分子稱(chēng)為手性異構(gòu)體，有手性異構(gòu)體的分子稱(chēng)為手性分子。連接四個(gè)不同的原子或基團(tuán)的碳原子稱(chēng)為 手性碳原子第30頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)15分，星期四 2丁醇 =(+)13.52

13、 =(-)13.52 它們之間的關(guān)系相當(dāng)于左手和右手或物體和鏡象. 這對(duì)物質(zhì)不能重合，是一對(duì)異構(gòu)體，互為對(duì)映，因此稱(chēng)為對(duì)映異構(gòu)體。 如果物質(zhì)具有這種性質(zhì)被稱(chēng)為手性。 兩個(gè)對(duì)映異構(gòu)體性質(zhì)差別很小, 但是葡萄糖只有右旋體才能在動(dòng)物體內(nèi)代謝。麻黃素只有左旋體才有藥效。 手性分子第31頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)15分，星期四手性分子思考：具有手性碳原子的最簡(jiǎn)單烷烴？C7H16例：第32頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)15分，星期四實(shí)驗(yàn)證實(shí)，硫酸銅無(wú)論其是水溶液還是晶體，天藍(lán)色都是四水合銅離子Cu(H2O)42+產(chǎn)生的顏色。 向硫酸銅溶液滴加過(guò)量氨水，得到深藍(lán)色的透明溶液，

14、若蒸發(fā)結(jié)晶，可以得到深藍(lán)色的硫酸四氨合銅晶體。 無(wú)論在氨水溶液里還是在晶體里，深藍(lán)色都是四氨合銅離子Cu(NH3)42+產(chǎn)生的顏色。 取少量硫酸四氨合銅晶體用水溶解后滴加過(guò)量濃鹽酸，得到黃色透明溶液，分析證實(shí)，其中存在四氯合銅酸根離子CuCl42-。并能在晶體里存在。 我們把像Cu(H2O)42+、Cu(NH3)42+、CuCl42-這樣的由金屬原子與中性分子或者陰離子結(jié)合形成的復(fù)雜離子叫做配離子(絡(luò)離子)，其中的金屬原子是配離子形成體或中心原子，其中的H2O、NH3、Cl-等叫做配體。 配合物第33頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)15分，星期四 配合物是通過(guò)配位鍵結(jié)合而成的化合物

15、。配合物不一定是離子，也可以是中性分子。 配合物基本概念1. 配位化合物的定義 配位化合物是由具有接受孤對(duì)電子的空軌道的原子或離子（中心原子）和可以提供孤對(duì)電子的離子或分子（配位體）按一定的組成和空間構(gòu)型所形成的化合物。第34頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)15分，星期四中心原子或離子 金屬原子、離子（特別是過(guò)渡金屬離子，特別是鐵系、鉑系、第IB、IIB族元素）配位體 是含有孤電子對(duì)的分子或離子。如：NH3、H2O、 CN 、 OH 、 F 、 Cl 其中直接和中心原子配位的原子稱(chēng)為配位原子，如：N、O、C、 F、Cl、S等。配位數(shù) 與中心原子配位的原子數(shù)目稱(chēng)為該中心原子的配位數(shù)。

16、一般為2、4、6、8等。2. 配合物的組成第35頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)15分，星期四2. 配合物的組成第36頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)15分，星期四Ag(NH3)2 +Zn(NH3)4 2+Ni(CN)4 2-AlF6 3-sp雜化 sp3雜化dsp2雜化sp3 d2雜化4. 配合物的空間結(jié)構(gòu) 直線型： 平面三角形： 平面四邊形或正四面體： 三角雙錐或正方錐體： 正八面體： 配位數(shù)為2配位數(shù)3配位數(shù)4配位數(shù)5配位數(shù)6第37頁(yè)，共39頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)15分，星期四1.結(jié)構(gòu)異構(gòu)： 原子間連接方式不同引起的異構(gòu)現(xiàn)象（鍵合異構(gòu)，電離異構(gòu)，水合異構(gòu)，配位異構(gòu)，配位位置異構(gòu)