高二化學分子的空間構型講解學習

1、高二化學分子的空間構型復習回顧復習回顧共價鍵共價鍵鍵鍵鍵鍵鍵參數鍵參數鍵能鍵能鍵長鍵長鍵角鍵角衡量化學鍵的強弱衡量化學鍵的強弱描述分子的立體結構的重要因素描述分子的立體結構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”,呈鏡像對呈鏡像對稱稱形形色色的分子形形色色的分子O2HClH2OCO2C2H2CH2OCOCl2NH3PCH4CH3CH2OHCH3COOHC6H6C8H8CH3OH思考：思考： 同為三原子分子，同為三原子分子，CO2 和和 H2O 分子的空間結分子的空間結構卻不同，什么原因？構卻不同，什么原因？ 同為四原子分子，同為四原子分子

2、，CH2O與與 NH3 分子的的空間分子的的空間結構也不同，什么原因？結構也不同，什么原因？探究與討論：探究與討論：1、用軌道表示式寫出、用軌道表示式寫出H、C、N、O等原子的最外層電等原子的最外層電子的排布情況：子的排布情況： 2、寫出、寫出CO2、H2O、NH3、CH2O、CH4等分子的電子等分子的電子式、結構式及分子的空間結構：式、結構式及分子的空間結構：分子分子CO2H2ONH3CH2OCH4電子式電子式結構式結構式中心原子中心原子有無孤對電子有無孤對電子空間結構空間結構O C O: : :H O H:H N H:H:H C H:HHO=C=OH-O-HH-N-H-HH-C-H=OH-

3、C-H-HH無無有有有有無無無無直線形直線形角形角形三角三角錐錐 形形 平面平面三角形三角形 正正四面體四面體: H C H:O: : : C C原子與原子與H H原子結合形成的分子為什么是原子結合形成的分子為什么是CHCH4 4，而不是，而不是CHCH2 2或或CHCH3 3？CHCH4 4分子為什么具有分子為什么具有正四面體的空間構型（鍵長、鍵能相同，正四面體的空間構型（鍵長、鍵能相同，鍵角相同為鍵角相同為1091092828）？）？2s 2px 2py 2pzC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，1.雜化軌道理論簡介雜化軌道理論簡介2s2p

4、C的基態(tài)的基態(tài)2s2p激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)正四面體形正四面體形sp3 雜化態(tài)雜化態(tài)CHHHH10928激發(fā)激發(fā)它的要點是：當碳原子與它的要點是：當碳原子與4個氫原子形成甲烷分子時，個氫原子形成甲烷分子時，碳原子的碳原子的2s軌道和軌道和3個個2p軌道會發(fā)生軌道會發(fā)生混雜混雜，混雜混雜時保持時保持軌道總數不變，得到軌道總數不變，得到4個個能量相等、成分相同能量相等、成分相同的的sp3雜雜化軌道，夾角化軌道，夾角109 28 ，表示這，表示這4個軌道是由個軌道是由1個個s軌道軌道和和3個個p軌道雜化形成的如下圖所示：軌道雜化形成的如下圖所示：雜化雜化sp3 雜化雜化 原子形成分子時，同一個原子中能量相近的

5、一個原子形成分子時，同一個原子中能量相近的一個 ns 軌道與三個軌道與三個 np 軌道進行混合組成四個新的原子軌道稱為軌道進行混合組成四個新的原子軌道稱為 sp3 雜化軌道。雜化軌道。SP2 思考題：思考題：為了滿足生成為了滿足生成BF3和和BeCl2的的要求，要求，B和和Be原子的價電子排布應如何改原子的價電子排布應如何改變？用軌道式表示變？用軌道式表示B和和Be原子的價電子結原子的價電子結構的改變。構的改變。 BF3中的中的B是是sp2雜化，雜化，BeCl2中的中的Be是是sp雜化。雜化。 sp2 雜化雜化 同一個原子的一個同一個原子的一個 ns 軌道與兩個軌道與兩個 np 軌道進行軌道進

6、行雜化組合為雜化組合為 sp2 雜化軌道。雜化軌道。2s2pB的基態(tài)的基態(tài)2p2s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)BF3分子形成分子形成BFFF激發(fā)激發(fā)120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 軌道軌道和一個和一個 p 軌道雜化組合成兩個新的軌道雜化組合成兩個新的 sp 雜化軌道。雜化軌道。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)雜化雜化直線形直線形sp雜化態(tài)雜化態(tài)鍵合鍵合直線形直線形化合態(tài)化合態(tài)Cl Be Cl180 sp 雜化雜化 根據以下事實總結：如何判斷一個化合物根據以下事實總結：如何判

7、斷一個化合物的中心原子的雜化類型？的中心原子的雜化類型？CCsp3sp2spCCCC（1）看中心原子有沒有形成雙鍵或叁鍵，如果有）看中心原子有沒有形成雙鍵或叁鍵，如果有1個叁鍵，則其中有個叁鍵，則其中有2個個鍵，用去了鍵，用去了2個個p軌道，形成軌道，形成的是的是sp雜化；如果有雜化；如果有1個雙鍵則其中有個雙鍵則其中有1個個鍵，形成鍵，形成的是的是sp2雜化；如果全部是單鍵，則形成的是雜化；如果全部是單鍵，則形成的是sp3雜化。雜化。（2）沒有填充電子的空軌道）沒有填充電子的空軌道一般一般不參與雜化。不參與雜化。2、判斷中心原子的雜化類型、判斷中心原子的雜化類型一般方法一般方法 共價分子的幾

8、何外形取決于分共價分子的幾何外形取決于分子子價層電子對數目和類型價層電子對數目和類型（包括成（包括成鍵電子對和孤電子對）。分子的價鍵電子對和孤電子對）。分子的價電子對由于電子對由于相互排斥相互排斥作用作用, ,而趨向盡而趨向盡可能可能遠離遠離以以減小斥力減小斥力而采取而采取對稱對稱的的空間構型?？臻g構型。價層電子對互斥理論價層電子對互斥理論3、確定分子或離子空間構型的簡易方法：、確定分子或離子空間構型的簡易方法： 利用價層電子對互斥理論預測分子或離子的利用價層電子對互斥理論預測分子或離子的空間構型的步驟如下：空間構型的步驟如下： （1 1）確定中心原子的價層電子對數：）確定中心原子的價層電子對

9、數： 價層電子對數（中心原子的價電子數價層電子對數（中心原子的價電子數 配位原子提供的電子數配位原子提供的電子數離子電荷數離子電荷數 )/2)/2式中：中心原子的價電子數式中：中心原子的價電子數=主族序數主族序數 例如：例如：B：3，C：4，N：5，O：6，X：7，稀有氣體：，稀有氣體：8配位原子提供的價電子數：配位原子提供的價電子數： H與鹵素：與鹵素：1，O與與S為為0 N原子做配位原子時為原子做配位原子時為-1 當中心原子的價電子數為奇數時要加當中心原子的價電子數為奇數時要加1 例如：例如：SO42- VP=(6+0+2)/2=4(2)確定電子對的空間構型：確定電子對的空間構型：根據中心

10、原子A周圍的電子對數，從圖中找出電子對的空間構型。 (3)確定中心原子的孤對電子對數，推斷分子的空間構型：確定中心原子的孤對電子對數，推斷分子的空間構型：把配位原子排布在中心原子周圍，每一電子對連接一配位原子，未結合的電子對就是孤電子對。 (4) 根據電子對間排斥力大小，確定排斥力最小的穩(wěn)定結根據電子對間排斥力大小，確定排斥力最小的穩(wěn)定結構。構。 價層電子對數價層電子對數 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6電子對排布方電子對排布方式式 直線形直線形平面三角平面三角形形 四面四面體體 三角三角雙錐雙錐 八面體八面體中心原子的價層電子對的排布和 ABn 型共價分子的構型價層電子對排布 成鍵電子

11、對數孤對電子對數分子類型 電子對的排布方式 分子構型 實 例直線形 23平面三角形2 0 AB2直線形HgCl23 0 AB32 1 AB2價層電子對數平面三角形 BF3角形PbCl2價層電子對數 價層電子對排成鍵電子對數 孤對電子對數 分子類型 電子對的排布分子構型 實 例布方式 4四面體4 0 AB43 1 AB32 2 AB2正四面體 CH4三角錐形 NH3角形H2O1、寫出、寫出HCN分子和分子和CH2O分子的結構式。分子的結構式。2對對HCN分子和分子和CH2O分子的立體結構進行預測。分子的立體結構進行預測。 3寫出寫出HCN分子和分子和CH2O分子的中心原子的雜化分子的中心原子的雜

12、化類型。類型。4分析分析HCN分子和分子和CH2O分子中的分子中的鍵。鍵。直線形直線形 平面三角形平面三角形sp雜化雜化 sp2雜化雜化2個個鍵鍵1個個鍵鍵應用反饋應用反饋:化學式化學式 中心原子中心原子 價層電子對數價層電子對數中心原子結合中心原子結合的原子數的原子數空間構型空間構型CO2SO2NH2PCl3H3O+SiCl4NO3-NH4+2334443422233434直線形直線形 角角 形形角形角形三角錐形三角錐形三角錐形三角錐形平面正三角形平面正三角形正四面體形正四面體形正四面體形正四面體形SO4244正四面體正四面體形形分子分子CHCH4 4H H2 2O ONHNH3 3COCO

13、2 2C C2 2H H4 4鍵角鍵角109.5109.5104.5104.5107.3107.3180180120120雜化雜化類型類型spsp3 3spsp3 3spsp3 3spspspsp2 2思考思考:CH:CH4 4、H H2 2O O、NHNH3 3分子中的中心原子均分子中的中心原子均采用采用SPSP3 3雜化，但為何鍵角存在差異？雜化，但為何鍵角存在差異？具有相同的通式具有相同的通式ABm，而且價電子總數相等的分子，而且價電子總數相等的分子或離子具有相同的結構特征或離子具有相同的結構特征,這個原理稱為這個原理稱為“等電子體原理等電子體原理”。這里的這里的“結構特征結構特征”的概

14、念既包括分子的立體結構，又包括的概念既包括分子的立體結構，又包括化學鍵的類型，但鍵角并不一定相等，除非鍵角為化學鍵的類型，但鍵角并不一定相等，除非鍵角為180 或或90 等特定的角度。等特定的角度。（1）CO2、CNS、NO2+、N3具有相同的通式具有相同的通式AX2，價電子總數價電子總數16，具有相同的結構，具有相同的結構直線型分子，中心原子上直線型分子，中心原子上沒有孤對電子而取沒有孤對電子而取sp雜化軌道，形成直線形雜化軌道，形成直線形s s-骨架，鍵角為骨架，鍵角為180 ，分子里有兩套，分子里有兩套 34p-p大大 鍵。鍵。等電子體原理等電子體原理（2）CO32、NO3、SO3等離子

15、或分子具有相同的通等離子或分子具有相同的通式式AX3,總價電子數總價電子數24，有相同的結構，有相同的結構平面三角形分子平面三角形分子,中中心原子上沒有孤對電子而取心原子上沒有孤對電子而取sp2雜化軌道形成分子的雜化軌道形成分子的s s-骨架，骨架，有一套有一套 46p-p大大 鍵。鍵。（3 3）S SO2、O3、NO2等離子或分子，等離子或分子，AX2，18e，中心，中心原子取原子取sp2雜化形式，雜化形式，VSEPR理想模型為平面三角形，中心理想模型為平面三角形，中心原子上有原子上有1對孤對電子對孤對電子(處于分子平面上處于分子平面上)，分子立體結構為，分子立體結構為V型型(或角型、折線型

16、或角型、折線型)，有一套符號為，有一套符號為 34的的p-p大大 鍵。鍵。（4）SO42、PO43等離子具有等離子具有AX4的通式的通式,總價電子數總價電子數32，中心原子有，中心原子有4個個s s-鍵，故取鍵，故取sp3雜化形式，呈正四面體立雜化形式，呈正四面體立體結構；體結構； （5）PO33、SO32、ClO3等離子具有等離子具有AX3的通式，總的通式，總價電子數價電子數26，中心原子有，中心原子有4個個s s-軌道軌道(3個個s s-鍵和鍵和1對占據對占據s s-軌軌道的孤對電子道的孤對電子)，VSEPR理想模型為四面體，理想模型為四面體，(不計孤對電不計孤對電子的子的)分子立體結構為

17、三角錐體，中心原子取分子立體結構為三角錐體，中心原子取sp3雜化形式，雜化形式，沒有沒有p-pp p鍵或鍵或p-p大大 鍵，它們的路易斯結構式里的重鍵是鍵，它們的路易斯結構式里的重鍵是d-p大大 鍵。鍵。 根據等電子原理，判斷根據等電子原理，判斷下列各組分子屬于下列各組分子屬于等電子體的是等電子體的是 A、H2O、H2S B、HF、NH3 C、CO、CO2 D、NO2、SO2答案：答案：A (04年江蘇年江蘇) 1919年，年，Langmuir提出等電子原理：提出等電子原理：原子數相同、電子總數相同的分子，互稱為等電原子數相同、電子總數相同的分子，互稱為等電子體。等電子體的結構相似、物理性質相近。子體。等電子體的結構相似、物理性質相近。 (1)根據上述原理，僅由第根據上述原理，僅由第2周期元素組成的共周期元素組成的共價分子中，互為等電子體的是：價分子中，互為等電子體的是： 和和 ； 和和 。CO N2Li Be B C N O F NeCO2 N2O 通常把具有相同電子數和相同原子數的分子或通常把具有相同電子數和相同原子數的分子或離子稱為等電子體。等電子體的結構和性質相似離子稱為等電子體。等電子體的結構和性質相似（等電子原理）。有下列兩個系列的物質：（等電子原理）。有下列兩個系列的物質：系列一系列一 CH4 C2