化學(xué)選修3第二章 第二節(jié)分子的立體構(gòu)型

1、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)分子的立體構(gòu)型實(shí)驗(yàn)測(cè)定法分子的立體構(gòu)型實(shí)驗(yàn)測(cè)定法復(fù)習(xí)回憶寫(xiě)出H2O、CO2的結(jié)構(gòu)式與電子式CO2復(fù)習(xí)回憶寫(xiě)出CH2O、NH3的結(jié)構(gòu)式與電子式CH2O價(jià)層電子對(duì)互斥理論（VSEPR theory）分子的立體構(gòu)型簡(jiǎn)單預(yù)測(cè)法分子的立體構(gòu)型是“價(jià)層電子對(duì)”相互排斥的結(jié)果。價(jià)層電子對(duì)包括鍵電子對(duì)和中心原子上的孤電子對(duì)電子對(duì)帶負(fù)電荷，因此它們之間有排斥的作用力。排斥的力量越大，分子越不穩(wěn)定。要想讓分子成為較穩(wěn)定狀態(tài)，應(yīng)使價(jià)層電子對(duì)之間盡可能彼此遠(yuǎn)離（即夾角越大越好），這樣它們之間的斥力就可以很小了。價(jià)層電子對(duì)互斥理論（VSEPR theory）分子的立體構(gòu)型簡(jiǎn)單預(yù)

2、測(cè)法價(jià)層電子對(duì)包括鍵電子對(duì)和中心原子上的孤電子對(duì)例如：CO2為什么不是直角形狀，而是直線型呢？中心原子（C原子）形成了兩條鍵（兩對(duì)鍵電子對(duì)），沒(méi)有孤電子對(duì)，總和為2對(duì)價(jià)層電子對(duì)。為了使它們之間斥力最小，就應(yīng)使夾角為180，也就預(yù)測(cè)出了CO2不可能是直角形狀，而必定是直線型。價(jià)層電子對(duì)互斥理論（VSEPR theory）分子的立體構(gòu)型簡(jiǎn)單預(yù)測(cè)法價(jià)層電子對(duì)包括鍵電子對(duì)和中心原子上的孤電子對(duì)再例：CH4為什么不是正方形，而是正四面體結(jié)構(gòu)呢？中心原子（C原子）形成了四條鍵（四對(duì)鍵電子對(duì)），沒(méi)有孤電子對(duì)，總和為4對(duì)價(jià)層電子對(duì)。為了使它們之間斥力最小，就應(yīng)使夾角為10928，不能是90。也就預(yù)測(cè)出了CH4

3、必定是正四面體。價(jià)層電子對(duì)互斥理論（VSEPR theory）分子的立體構(gòu)型簡(jiǎn)單預(yù)測(cè)法說(shuō)明：利用價(jià)層電子對(duì)互斥理論，可以對(duì)分子的結(jié)構(gòu)做出比較精確的預(yù)測(cè)。但前提是，要算出分子的中心原子的價(jià)層電子對(duì)的個(gè)數(shù)。價(jià)層電子對(duì)= 鍵電子對(duì) + 中心原子上的孤電子對(duì)鍵電子對(duì)可從分子式來(lái)確定。ABn型分子，A為中心原子，B為周圍與A用共價(jià)鍵結(jié)合的原子。n為結(jié)合的數(shù)量，也等于A與B之間結(jié)合的鍵個(gè)數(shù)，即鍵電子對(duì)的數(shù)量。價(jià)層電子對(duì)互斥理論（VSEPR theory）分子的立體構(gòu)型簡(jiǎn)單預(yù)測(cè)法價(jià)層電子對(duì)= 鍵電子對(duì) + 中心原子上的孤電子對(duì)中心原子上的孤電子對(duì)可用下式計(jì)算：（A原子的價(jià)電子 n個(gè)B原子總共結(jié)合掉的電子）

4、2價(jià)層電子對(duì)互斥理論（VSEPR theory）價(jià)層電子對(duì)= 鍵電子對(duì) + 中心原子上的孤電子對(duì)中心原子上的孤電子對(duì)=（A原子的價(jià)電子 n個(gè)B原子總共結(jié)合掉的電子） 2例：CH4：C原子的孤電子對(duì)為（ 4 - 41 ） 2 = 0 個(gè)；分子中一個(gè)C原子與4個(gè)H原子形成了4個(gè)鍵電子對(duì)；則價(jià)層電子對(duì)為4。這4對(duì)價(jià)層電子對(duì)之間彼此排斥，便得到了正四面體的VSEPR模型，也就是分子的構(gòu)型。價(jià)層電子對(duì)互斥理論（VSEPR theory）價(jià)層電子對(duì)= 鍵電子對(duì) + 中心原子上的孤電子對(duì)中心原子上的孤電子對(duì)=（A原子的價(jià)電子 n個(gè)B原子總共結(jié)合掉的電子） 2例：CO2：C原子的孤電子對(duì)為（ 4 - 22 ）

5、 2 = 0 個(gè)；分子中一個(gè)C原子與2個(gè)O原子形成了2個(gè)鍵電子對(duì)；則價(jià)層電子對(duì)為2。這2對(duì)價(jià)層電子對(duì)之間彼此排斥，便得到了直線型的VSEPR模型，也就是分子的構(gòu)型。價(jià)層電子對(duì)= 鍵電子對(duì) + 中心原子上的孤電子對(duì)中心原子上的孤電子對(duì)=（A原子的價(jià)電子 n個(gè)B原子總共結(jié)合掉的電子） 2練習(xí)：推導(dǎo)出下列粒子的VSEPR模型。得到VSEPR模型以后，若分子的中心原子有孤電子對(duì)，應(yīng)略去孤電子對(duì)，才是分子的空間構(gòu)型。例如：CH4、NH3、H2O中心原子都是4對(duì)價(jià)層電子對(duì)VSEPR模型都是四面體，但CH4孤電子對(duì)為0，正四面體NH3孤電子對(duì)為1，三角錐形H2O孤電子對(duì)為2，V形左圖為必須掌握的分子構(gòu)型CO

6、2、CS2SO3、CO32SO2CCl4、SO42NH3、SO32H2O、H2S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)雜化軌道理論簡(jiǎn)介分析思考： 1、如果C原子以個(gè)2S軌道和個(gè)2P軌道上的單電子，分別與四個(gè)原子的1S軌道上的單電子重疊成鍵，所形成的四個(gè)共價(jià)鍵能否完全相同？這與CH分子的實(shí)際情況是否吻合？雜化軌道理論簡(jiǎn)介實(shí)際上：鍵長(zhǎng)、鍵能相同，鍵角也相同為 109282s 2px 2py 2pzC雜化軌道理論簡(jiǎn)介l 鮑林提出了雜化軌道理論l 形成分子時(shí)，中心原子的若干軌道們會(huì)發(fā)生混雜l 混雜時(shí)保持軌道總數(shù)不變，得到若干個(gè)雜化軌道C的基態(tài)的基態(tài)激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)sp3 雜化態(tài)雜化態(tài)雜化軌道理論簡(jiǎn)介l

7、 雜化后的軌道相比雜化前的軌道，在形狀上、伸展方向上、能量上，均有所變化l 雜化軌道們?cè)诳臻g中盡可能遠(yuǎn)離，使軌道之間的排斥力量最小，分子最穩(wěn)定CHHHH雜化軌道理論簡(jiǎn)介l C原子的四條sp3雜化軌道形成以后，四個(gè)H原子各自以1個(gè)s軌道與C原子上的1個(gè)sp3雜化軌道相互重疊l 形成了四個(gè)性質(zhì)、能量和鍵角都完全相同的s-sp3鍵l 從而形成了一個(gè)正四面體構(gòu)型的分子。CHHHH雜化軌道理論簡(jiǎn)介l 為什么雜化？l 誰(shuí)可以雜化？l 雜化的目的是？l 雜化軌道的用途？ 解釋分子空間構(gòu)型的成因 多原子分子的中心原子 形成更有利于成鍵的雜化軌道 雜化軌道專門(mén)用于形成鍵或容納孤電子對(duì)，而鍵與雜化軌道無(wú)關(guān)！雜化軌

8、道理論簡(jiǎn)介sp2 雜化態(tài)l 同一個(gè)原子的一個(gè) ns 軌道與兩個(gè)np 軌道進(jìn)行雜化l 形成三個(gè) sp2 雜化軌道。lsp2 雜化軌道間的夾角是120l 決定了分子的空間構(gòu)型為平面正三角形。2s2pB的基態(tài)2p2s激發(fā)態(tài)正三角形BF3分子形成BFFF激發(fā)120雜化軌道理論簡(jiǎn)介碳的sp2雜化過(guò)程碳的三條sp2雜化軌道用于形成鍵或容納孤電子對(duì)，那么未參與雜化的2pz軌道里的單電子怎么辦呢？雜化軌道理論簡(jiǎn)介C2H4 乙烯的結(jié)構(gòu)雜化軌道理論簡(jiǎn)介l 同一個(gè)原子的一個(gè) ns 軌道與一個(gè)np 軌道進(jìn)行雜化l 形成兩個(gè) sp 雜化軌道。lsp 雜化軌道間的夾角是180l 決定了分子的空間構(gòu)型為直線形。BeCl2分

9、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sp雜化態(tài)雜化態(tài)雜化軌道理論簡(jiǎn)介碳 的s p雜化過(guò)程碳的兩條sp雜化軌道用于形成鍵或容納孤電子對(duì)，那么 未 參 與 雜 化 的2py、2pz軌道里的單電子怎么辦呢？雜化軌道理論簡(jiǎn)介l 你注意到了什么？ 雜化軌道只用于形成鍵或者用來(lái)容納孤對(duì)電子 即： 說(shuō)明：通過(guò)VSEPR理論推算出來(lái)的價(jià)層電子對(duì)的數(shù)量，與雜化軌道的數(shù)量是一樣的。 例：CO2的價(jià)層電子對(duì)為2，即雜化軌道數(shù)量也為2。是sp雜化。雜化軌道數(shù)= 中心原子孤對(duì)電子對(duì)數(shù)中心原子結(jié)合的原子數(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

10、1+3=4sp3三角錐形2+2=4sp3V形代表物價(jià)層電子對(duì)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：雜化軌道理論簡(jiǎn)介雜化軌道理論簡(jiǎn)介l 雜化軌道理論的應(yīng)用范圍？ 通常是先用VSEPR理論推算出分子的空間構(gòu)型，如果需要探討其成因的話，就用雜化軌道理論加以解釋。 但是，有時(shí)VSEPR理論不適用的時(shí)候，用雜化軌道理論可直接推導(dǎo)出分子的構(gòu)型。如：乙烯（C2H4）、乙炔（C2H2），中心原子C有兩個(gè)，不適用VSEPR理論。 乙烯中的C原子形成了一個(gè)鍵，3個(gè)鍵，無(wú)孤電子對(duì) 乙炔中的C原子形成了兩個(gè)鍵，2個(gè)鍵，無(wú)孤電子對(duì)sp2sp（雙鍵兩側(cè)原子）（三鍵兩側(cè)原子）第

11、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)復(fù)習(xí)用VSEPR理論推算出銨根（NH4+）、水合氫離子（H3O+）的空間構(gòu)型、雜化方式。物質(zhì)價(jià)層電子對(duì)數(shù)雜化方式分子結(jié)構(gòu)NH4+H3O+0+4=4sp3正四面體1+3=4sp3三角錐形思考：氮原子形成三個(gè)共價(jià)鍵即可達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，而銨根（NH4+）的氮原子卻形成了四個(gè)共價(jià)鍵，這種情況該如何解釋？配位鍵屬性：共價(jià)鍵的一種。特點(diǎn)：共用電子對(duì)不是由兩原子各提供一個(gè)電子來(lái)形成，而是完全來(lái)自一個(gè)原子。另一個(gè)原子提供空軌道來(lái)容納這一對(duì)電子對(duì)。記作：ABA為提供電子對(duì)的一方，B為提供空軌道的一方。配位鍵注意：u 配位鍵只是在成鍵過(guò)程中與一般共價(jià)鍵不同。但形成配位鍵

12、后，就與一般共價(jià)鍵沒(méi)有任何區(qū)別了。u 配位鍵既可以是鍵，也可以是鍵。u 雜化軌道可用于形成配位鍵類型的鍵，因?yàn)殡s化軌道可容納孤電子對(duì)，也可用空軌道雜化。u 共價(jià)鍵可分為配位鍵與一般共價(jià)鍵兩類。配位鍵配位鍵形成的目的：u 分子中，某原子如果已經(jīng)達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，仍可以用孤電子對(duì)形成更多的鍵。例如，硫酸分子中的硫原子。u 分子中，某原子的價(jià)電子層若存在空軌道，也可以接受其他原子的孤電子對(duì)，使自己達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。例如，Al2Cl6分子中的鋁原子。配位鍵例：請(qǐng)畫(huà)出NH3BF3的結(jié)構(gòu)式、電子式（已知分子中N原子、B原子已經(jīng)達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)）思考：已知Cu2+、SO42均為無(wú)色離子，為什么CuSO

13、4溶液呈藍(lán)色？因?yàn)槿芤褐写嬖谒香~離子，Cu2+4H2O=Cu(H2O)42+ （藍(lán)色）配位化合物u 定義：由金屬離子(或原子)與某些分子或離子(稱為配體)以配位鍵結(jié)合形成的化合物，稱為配位化合物。簡(jiǎn)稱配合物。u 要點(diǎn)：金屬離子提供空軌道；配體中的某個(gè)原子提供孤電子對(duì)。內(nèi)界里用配位鍵連接金屬離子與配體；內(nèi)界與外界之間有離子鍵。配位化合物仿照書(shū)上Cu(NH3)42+的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式，寫(xiě)出Cu(H2O)42+的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式2+ 注意箭頭從哪個(gè)原子出發(fā)！ 注意箭頭的指向！ 注意右上角的電荷量！配位化合物u 實(shí)驗(yàn)2-2：制備Cu(NH3)4SO4H2O晶體。原理：Cu2+ + 2NH3H2O = Cu(OH)2

14、 + 2NH4+（生成藍(lán)色沉淀）Cu(OH)2 + 4NH3 = Cu(NH3)42+ + 2OH（生成深藍(lán)色溶液）加入乙醇，析出的是Cu(NH3)4SO4H2O晶體。配位化合物例：具有6個(gè)配體的Co3+的配合物CoClmnNH3，若1mol配合物與AgNO3作用生成1mol AgCl沉淀，則m、n的值是？答：根據(jù)化合價(jià)為零的原則，m=3，n不確定；1mol該配合物雖然有3mol的Cl原子，但是只有1mol的氯原子是真正電離出來(lái)的，從而與1mol銀離子形成AgCl沉淀。說(shuō)明未電離的2mol 的氯原子處于配合物內(nèi)界；內(nèi)界總共是6個(gè)配體，說(shuō)明NH3 共有4mol，n=4該配合物的化學(xué)式為CoCl2(NH3)4Cl配位化合物葉綠素為鎂卟啉化合物，主要吸收紅光、藍(lán)光，因此溶液呈綠色。配位化合物往往都有著絢爛多彩的顏色，這些顏色裝點(diǎn)著整個(gè)世界。Fe3+與SCN-的配合物 血紅Fe3+與 苯酚的配合物 紫色Fe3