高中化學(xué)選修分子的立體構(gòu)型

復(fù)習(xí)回顧共價鍵σ鍵π鍵鍵參數(shù)(cānshù)鍵能鍵長鍵角(jiànjiǎo)衡量(héngliáng)化學(xué)鍵穩(wěn)定性描述分子的立體結(jié)構(gòu)的重要因素成鍵方式“頭碰頭〞,呈軸對稱成鍵方式“肩并肩〞,呈鏡像對稱第一頁，共45頁。1一、形形色色(xíngxíngsèsè)的分子O2HClH2OCO21、雙原子(yuánzǐ)分子〔直線型〕2、三原子(yuánzǐ)分子立體結(jié)構(gòu)〔有直線形和V形〕第二頁，共45頁。2３、四原子分子立體(lìtǐ)結(jié)構(gòu)〔直線形、平面三角形、三角錐形、正四面體〕〔平面(píngmiàn)三角形，三角錐形〕C2H2CH2OCOCl2NH3P4第三頁，共45頁。3４、五原子分子立體(lìtǐ)結(jié)構(gòu)最常見(chánɡjiàn)的是正四面體CH4第四頁，共45頁。4CH3CH2OHCH3COOHC6H6C8H8CH3OH5、其它(qítā)：第五頁，共45頁。5C60C20C40C70資料(zīliào)卡片：形形色色(xíngxíngsèsè)的分子第六頁，共45頁。6第七頁，共45頁。7第八頁，共45頁。8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(liúliánwàngfǎn)。那么分子結(jié)構(gòu)又是怎么測定的呢？第九頁，共45頁。9早年的科學(xué)家主要靠對物質(zhì)的宏觀性質(zhì)進行系統(tǒng)總結(jié)得出規(guī)律后進行推測，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，紅外光譜就是其中的一種。分子中的原子不是固定不動的，而是不斷地振動著的。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)(chéngxiàn)吸收峰。通過計算機模擬，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，可分析出分子的立體結(jié)構(gòu)?？茖W(xué)視野—分子的立體結(jié)構(gòu)是怎樣(zěnyàng)測定的？〔指導(dǎo)閱讀P39〕第十頁，共45頁。10測分子體結(jié)構(gòu)(jiégòu)：紅外光譜儀→吸收峰→分析。第十一頁，共45頁。11同為三原子分子，CO2和H2O分子的空間結(jié)構(gòu)卻不同(bùtónɡ)，什么原因？思考(sīkǎo):直線(zhíxiàn)形V形第十二頁，共45頁。12同為四原子分子(fēnzǐ)，CH2O與NH3分子(fēnzǐ)的的空間結(jié)構(gòu)也不同，什么原因？思考(sīkǎo):三角(sānjiǎo)錐形平面三角形第十三頁，共45頁。13二、價層電子對互斥〔VSEPR〕理論(lǐlùn)〔ValenceShellElectronPairRepulsion〕共價分子中，中心原子周圍電子對排布的幾何構(gòu)型主要取決于中心原子的價層電子對的數(shù)目。價層電子對各自占據(jù)(zhànjù)的位置傾向于彼此別離得盡可能的遠，此時電子對之間的斥力最小，整個分子最穩(wěn)定。1、理論(lǐlùn)要點價層電子對包括成鍵的σ電子對和孤電子對不包括成鍵的π電子對！第十四頁，共45頁。142、價層電子(diànzǐ)對數(shù)計算①確定(quèdìng)中心原子價層電子對數(shù)目價層電子(diànzǐ)對數(shù)＝配位原子數(shù)＋孤電子對數(shù)＝σ鍵電子對數(shù)＋孤電子對數(shù)分子中a為中心原子的價電子數(shù)，x為配原子數(shù)，b為配原子達穩(wěn)定結(jié)構(gòu)所需的電子數(shù)陽離子中，a為中心原子價電子數(shù)減去離子所帶電荷數(shù)，陰離子中，a為中心原子價電子數(shù)加上離子所帶電荷數(shù)。孤電子對數(shù)＝〔a-xb〕/2第十五頁，共45頁。15化學(xué)式價層電子對數(shù)結(jié)合的原子數(shù)孤對電子對數(shù)HCNSO2NH2－BF3H3O+SiCl4CHCl3NH4+SO42－012010002223344404234344444第十六頁，共45頁。16化學(xué)式價層電子對數(shù)結(jié)合的原子數(shù)孤對電子對數(shù)H2OSO3NH3CO2SF4SF6PCl5PCl3CH4201010012332465304434256544第十七頁，共45頁。17②確定(quèdìng)價層電子對構(gòu)型價層電子對數(shù)目23456價層電子對構(gòu)型直線平面三角型正四面體三角雙錐正八面體注意：孤對電子的存在會改變鍵合電子對的分布方向，從而(cóngér)改變化合物的鍵角3、確定(quèdìng)分子構(gòu)型在價層電子對構(gòu)型的根底上，去掉孤電子對由真實原子形成的構(gòu)型第十八頁，共45頁。18分子或離子價層電子對數(shù)VSEPR模型名稱孤電子對數(shù)分子或離子立方體構(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CO32－3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正四面體形第十九頁，共45頁。19中心原子代表物中心原子結(jié)合的原子數(shù)分子類型空間構(gòu)型無孤對電子CO22AB2CH2O3AB3CH44AB4有孤對電子H2O2AB2NH33AB3直線(zhíxiàn)形平面(píngmiàn)三角形正四面體(zhènɡsìmiàntǐ)V形三角錐形小結(jié):價層電子對互斥模型第二十頁，共45頁。20應(yīng)用(yìngyòng)反響:化學(xué)式中心原子孤對電子數(shù)中心原子結(jié)合的原子數(shù)空間構(gòu)型HCNSO2NH2－BF3H3O+SiCl4CHCl3NH4+0120100022233444直線(zhíxiàn)形V形V形平面(píngmiàn)三角形三角錐形四面體正四面體正四面體第二十一頁，共45頁。21ABn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(zhíxiàn)形，中心原子有孤對電子為V形，如CO2直線(zhíxiàn)形，H2O為V形。2、n=3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。BF3為平面三角形，H3O+三角錐形。3、n=4時，為正四面體。第二十二頁，共45頁。221.以下物質(zhì)(wùzhì)中分子立體結(jié)構(gòu)與水分子相似的是A．CO2B．H2SC．PCl3D．SiCl4A．H2OB．CO2C．C2H2D．P4

B

BC

第二十三頁，共45頁。23n型分子的中心原子A上沒有未用于形成(xíngchéng)共價鍵的孤對電子，運用價層電子對互斥模型，以下說法正確的〔〕A.假設(shè)n=2，那么分子的立體構(gòu)型為V形B.假設(shè)n=3，那么分子的立體構(gòu)型為三角錐形C.假設(shè)n=4，那么分子的立體構(gòu)型為正四面體形課堂練習(xí)C第二十四頁，共45頁。24美國(měiɡuó)著名化學(xué)家鮑林〔L.Pauling,1901—1994〕教授具有獨特的化學(xué)想象力：只要給他物質(zhì)的分子式，他就能通過“毛估〞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，“毛估〞出以下分子的空間構(gòu)型。PCl5PCl3SO3SiCl4課堂練習(xí)三角(sānjiǎo)雙錐形三角(sānjiǎo)錐形平面三角形正四面體第二十五頁，共45頁。25【選修3?物質(zhì)(wùzhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)?】第二章?分子結(jié)構(gòu)(fēnzǐjiéɡòu)與性質(zhì)?第二節(jié)分子(fēnzǐ)的立體結(jié)構(gòu)課時2第二十六頁，共45頁。26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CH的鍵長相同、鍵能相同及H—C—H的鍵角為10928′。因為按照我們已經(jīng)學(xué)過的價鍵理論，甲烷的4個C—H單鍵都應(yīng)該是σ鍵，然而，碳原子的4個價層原子軌道是3個相互垂直的2p軌道和1個球形的2s軌道，用它們跟4個氫原子的1s原子軌道重疊(chóngdié)，不可能得到四面體構(gòu)型的甲烷分子。碳原子:為了解決這一矛盾(máodùn)，鮑林提出了雜化軌道理論，第二十七頁，共45頁。27雜化軌道(guǐdào)理論雜化：原子內(nèi)部能量相近的原子軌道，在外界條件影響下重新組合的過程叫原子軌道的雜化雜化軌道：原子軌道組合雜化后形成的一組新軌道雜化軌道類型：sp、sp2、sp3、sp3d2雜化結(jié)果：重新分配能量和空間方向，組成(zǔchénɡ)數(shù)目相等成鍵能力更強的原子軌道雜化軌道用于容納σ鍵和孤對電子第二十八頁，共45頁。28第二十九頁，共45頁。29學(xué)習(xí)價層電子互斥理論知道:NH3和H2O的模型和甲烷分子一樣,也是正四面體的,因此它們的中心原子也是sp3雜化3和H2O的中心原子的4個雜化軌道(guǐdào)分別用于σ鍵和孤對電子對，這樣的4個雜化軌道(guǐdào)顯然有差異第三十頁，共45頁。30sp雜化同一原子中ns-np雜化成新軌道；一個s軌道和一個

p軌道雜化組合成兩個新的sp雜化軌道。例：BeCl2分子形成激發(fā)2s2pBe基態(tài)2s2p激發(fā)態(tài)雜化鍵合直線形sp雜化態(tài)直線形化合態(tài)Cl

BeCl180除sp3雜化軌道(guǐdào)外，還有sp雜化軌道(guǐdào)和sp2雜化軌道(guǐdào)。sp雜化軌道(guǐdào)由1個s軌道(guǐdào)和1個p軌道(guǐdào)雜化而得；sp2雜化軌道(guǐdào)由1個s軌道(guǐdào)和2個p軌道(guǐdào)雜化而得，第三十一頁，共45頁。31碳的sp雜化軌道(guǐdào)sp雜化：夾角(jiājiǎo)為180°的直線形雜化軌道。第三十二頁，共45頁。32乙炔(yǐquē)的成鍵第三十三頁，共45頁。33sp2雜化sp2雜化軌道間的夾角是120度，分子的幾何構(gòu)型為平面(píngmiàn)正三角形2s2pB的基態(tài)2s2p激發(fā)態(tài)正三角形sp2雜化態(tài)例：BF3分子(fēnzǐ)形成BFFFClBCl1200Cl第三十四頁，共45頁。34碳的sp2雜化軌道(guǐdào)sp2雜化：三個夾角為120°的平面(píngmiàn)三角形雜化軌道。第三十五頁，共45頁。35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？第三十六頁，共45頁。36：雜化軌道只用于形成σ鍵或者用來(yònɡlái)容納孤對電子★雜化軌道數(shù)0+2=2SP直線形0+3=3SP2平面三角形0+4=4SP3正四面體形1+2=3SP2V形1+3=4SP3三角錐形2+2=4SP3V形代表物雜化軌道數(shù)雜化軌道類型分子結(jié)構(gòu)CO2CH2OCH4SO2NH3H2O結(jié)合上述信息完成下表：中心原子孤對電子對數(shù)(duìshù)＋中心原子結(jié)合的原子數(shù)第三十七頁，共45頁。37例題三：對SO2與CO2說法(shuōfǎ)正確的選項是()A．都是直線形結(jié)構(gòu)B．中心原子都采取sp雜化軌道C．S原子和C原子上都沒有孤對電子D．SO2為V形結(jié)構(gòu)，CO2為直線形結(jié)構(gòu)D第三十八頁，共45頁。38天藍色天藍色天藍色無色(wúsè)無色(wúsè)無色(wúsè)配合物理論簡介：實驗2-1固體顏色溶液顏色CuSO4CuCl2.2H2OCuBr2NaClK2SO4KBr白色綠色深褐色白色白色白色思考：前三種溶液呈天藍色大概與什么物質(zhì)有關(guān)？依據(jù)是什么？CuOH2H2OH2OH2O2+★配位化合物，簡稱配合物，通常是由中心離子〔或原子〕與配位體(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。第三十九頁，共45頁。392+CuNH3H3NNH3NH3實驗2-2已知氫氧化銅與足量氨水反應(yīng)后溶解是因為生成[Cu(NH3)4]2+，其結(jié)構(gòu)簡式為：試寫出實驗中發(fā)生的兩個反應(yīng)的離子方程式？Cu

2++2NH3

.H2OCu（OH）2+2NH4+

Cu（OH）2+

4NH3

.H2O[Cu(NH3)4]2++2OH—+4H2O藍色沉淀深藍色溶液第四十頁，共45頁。40實驗2-3Fe3++SCN—

[Fe(SCN)]2+

硫氰酸根血紅色由于該離子(lízǐ)的顏色極似血液，常被用于電影特技和魔術(shù)表演。練習(xí)書寫：向硝酸銀溶液(róngyè)中逐漸滴加氨水的離子方程式