高二化學(xué)分子的空間構(gòu)型

高二化學(xué)分子的空間構(gòu)型第一頁(yè)，共36頁(yè)。教學(xué)目標(biāo)1、了解雜化軌道的類型，并能運(yùn)用雜化軌道理論及價(jià)層電子對(duì)互斥理論判斷分子或離子的空間構(gòu)型；2、初步認(rèn)識(shí)分子的空間構(gòu)型、鍵角等概念；3、能結(jié)合實(shí)例說(shuō)明等電子體原理的應(yīng)用。第一頁(yè)第二頁(yè)，共36頁(yè)。復(fù)習(xí)回顧共價(jià)鍵σ鍵π鍵鍵參數(shù)鍵能鍵長(zhǎng)鍵角衡量化學(xué)鍵的強(qiáng)弱描述分子的立體結(jié)構(gòu)的重要因素成鍵方式“頭碰頭”,呈軸對(duì)稱成鍵方式“肩并肩”,呈鏡像對(duì)稱第二頁(yè)第三頁(yè)，共36頁(yè)。形形色色的分子O2HClH2OCO2第三頁(yè)第四頁(yè)，共36頁(yè)。C2H2CH2OCOCl2NH3P4第四頁(yè)第五頁(yè)，共36頁(yè)。完全免費(fèi),無(wú)需注冊(cè),天天更新！第五頁(yè)第六頁(yè)，共36頁(yè)。完全免費(fèi),無(wú)需注冊(cè),天天更新！第六頁(yè)第七頁(yè)，共36頁(yè)。CH4CH3CH2OHCH3COOHC6H6C8H8CH3OH第七頁(yè)第八頁(yè)，共36頁(yè)。思考：同為三原子分子，CO2和H2O分子的空間結(jié)構(gòu)卻不同，什么原因？同為四原子分子，CH2O與NH3分子的的空間結(jié)構(gòu)也不同，什么原因？第八頁(yè)第九頁(yè)，共36頁(yè)。探究與討論：1、用軌道表示式寫(xiě)出H、C、N、O等原子的最外層電子的排布情況：第九頁(yè)第十頁(yè)，共36頁(yè)。2、寫(xiě)出CO2、H2O、NH3、CH2O、CH4等分子的電子式、結(jié)構(gòu)式及分子的空間結(jié)構(gòu)：分子CO2H2ONH3CH2OCH4電子式結(jié)構(gòu)式中心原子有無(wú)孤對(duì)電子空間結(jié)構(gòu)OCO:::::::::::HOH::::HNH:H:::HCH:HHO=C=OH-O-HH-N-H-HH-C-H=OH-C-H--HH無(wú)有有無(wú)無(wú)直線形角形三角錐形平面三角形正四面體::

HCH:O:::第十頁(yè)第十一頁(yè)，共36頁(yè)。C原子與H原子結(jié)合形成的分子為什么是CH4，而不是CH2或CH3？CH4分子為什么具有正四面體的空間構(gòu)型（鍵長(zhǎng)、鍵能相同，鍵角相同為109°28′）？2s2px2py2pz問(wèn)題：2s2px2py2pz

C第十一頁(yè)第十二頁(yè)，共36頁(yè)。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(jiǎn)介2s2pC的基態(tài)2s2p激發(fā)態(tài)正四面體形sp3雜化態(tài)CHHHH109°28’激發(fā)它的要點(diǎn)是：當(dāng)碳原子與4個(gè)氫原子形成甲烷分子時(shí)，碳原子的2s軌道和3個(gè)2p軌道會(huì)發(fā)生混雜，混雜時(shí)保持軌道總數(shù)不變，得到4個(gè)能量相等、成分相同的sp3雜化軌道，夾角109

28′，表示這4個(gè)軌道是由1個(gè)s軌道和3個(gè)p軌道雜化形成的如下圖所示：雜化第十二頁(yè)第十三頁(yè)，共36頁(yè)。sp3

雜化原子形成分子時(shí)，同一個(gè)原子中能量相近的一個(gè)ns軌道與三個(gè)np軌道進(jìn)行混合組成四個(gè)新的原子軌道稱為sp3雜化軌道。SP2第十三頁(yè)第十四頁(yè)，共36頁(yè)。思考題：為了滿足生成BF3和BeCl2的要求，B和Be原子的價(jià)電子排布應(yīng)如何改變？用軌道式表示B和Be原子的價(jià)電子結(jié)構(gòu)的改變。

BF3中的B是sp2雜化，BeCl2中的Be是sp雜化。

第十四頁(yè)第十五頁(yè)，共36頁(yè)。sp2

雜化同一個(gè)原子的一個(gè)ns軌道與兩個(gè)np軌道進(jìn)行雜化組合為sp2雜化軌道。2s2pB的基態(tài)2p2s激發(fā)態(tài)正三角形sp2雜化態(tài)BF3分子形成BFFF激發(fā)120°雜化第十五頁(yè)第十六頁(yè)，共36頁(yè)。

同一原子中ns-np

雜化成新軌道：一個(gè)s

軌道和一個(gè)p軌道雜化組合成兩個(gè)新的sp雜化軌道。BeCl2分子形成激發(fā)2s2pBe基態(tài)2s2p激發(fā)態(tài)雜化直線形sp雜化態(tài)鍵合直線形化合態(tài)Cl

BeCl180

sp

雜化第十六頁(yè)第十七頁(yè)，共36頁(yè)。根據(jù)以下事實(shí)總結(jié)：如何判斷一個(gè)化合物的中心原子的雜化類型？C－Csp3sp2spC＝CC≡C第十七頁(yè)第十八頁(yè)，共36頁(yè)。（1）看中心原子有沒(méi)有形成雙鍵或叁鍵，如果有1個(gè)叁鍵，則其中有2個(gè)π鍵，用去了2個(gè)p軌道，形成的是sp雜化；如果有1個(gè)雙鍵則其中有1個(gè)π鍵，形成的是sp2雜化；如果全部是單鍵，則形成的是sp3雜化。（2）沒(méi)有填充電子的空軌道一般不參與雜化。2、判斷中心原子的雜化類型一般方法第十八頁(yè)第十九頁(yè)，共36頁(yè)。共價(jià)分子的幾何外形取決于分子價(jià)層電子對(duì)數(shù)目和類型（包括成鍵電子對(duì)和孤電子對(duì)）。分子的價(jià)電子對(duì)由于相互排斥作用,而趨向盡可能遠(yuǎn)離以減小斥力而采取對(duì)稱的空間構(gòu)型。價(jià)層電子對(duì)互斥理論3、確定分子或離子空間構(gòu)型的簡(jiǎn)易方法：第十九頁(yè)第二十頁(yè)，共36頁(yè)。

利用價(jià)層電子對(duì)互斥理論預(yù)測(cè)分子或離子的空間構(gòu)型的步驟如下：（1）確定中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)：價(jià)層電子對(duì)數(shù)＝（中心原子的價(jià)電子數(shù)＋配位原子提供的電子數(shù)±離子電荷數(shù)

)/2式中：中心原子的價(jià)電子數(shù)=主族序數(shù)例如：B：3，C：4，N：5，O：6，X：7，稀有氣體：8配位原子提供的價(jià)電子數(shù)：H與鹵素：1，O與S為0N原子做配位原子時(shí)為-1當(dāng)中心原子的價(jià)電子數(shù)為奇數(shù)時(shí)要加1例如：SO42-VP=(6+0+2)/2=4第二十頁(yè)第二十一頁(yè)，共36頁(yè)。(2)確定電子對(duì)的空間構(gòu)型：根據(jù)中心原子A周圍的電子對(duì)數(shù)，從圖中找出電子對(duì)的空間構(gòu)型。(3)確定中心原子的孤對(duì)電子對(duì)數(shù)，推斷分子的空間構(gòu)型：把配位原子排布在中心原子周圍，每一電子對(duì)連接一配位原子，未結(jié)合的電子對(duì)就是孤電子對(duì)。(4)根據(jù)電子對(duì)間排斥力大小，確定排斥力最小的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。價(jià)層電子對(duì)數(shù)23456電子對(duì)排布方式 直線形平面三角形四面體三角雙錐八面體第二十一頁(yè)第二十二頁(yè)，共36頁(yè)。中心原子的價(jià)層電子對(duì)的排布和ABn型共價(jià)分子的構(gòu)型價(jià)層電子對(duì)排布成鍵電子對(duì)數(shù)孤對(duì)電子對(duì)數(shù)分子類型電子對(duì)的排布方式分子構(gòu)型 實(shí)例直線形

23平面三角形20 AB2直線形 HgCl230 AB321 AB2價(jià)層電子對(duì)數(shù)平面三角形BF3角形PbCl2第二十二頁(yè)第二十三頁(yè)，共36頁(yè)。價(jià)層電子對(duì)數(shù)價(jià)層電子對(duì)排成鍵電子對(duì)數(shù)孤對(duì)電子對(duì)數(shù)分子類型電子對(duì)的排布分子構(gòu)型 實(shí)例布方式4四面體4 0AB43 1AB32 2AB2正四面體CH4三角錐形NH3角形H2O第二十三頁(yè)第二十四頁(yè)，共36頁(yè)。1、寫(xiě)出HCN分子和CH2O分子的結(jié)構(gòu)式。2．對(duì)HCN分子和CH2O分子的立體結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)測(cè)。

3．寫(xiě)出HCN分子和CH2O分子的中心原子的雜化類型。4．分析HCN分子和CH2O分子中的π鍵?？茖W(xué)探究:直線形

平面三角形sp雜化sp2雜化2個(gè)π鍵1個(gè)π鍵第二十四頁(yè)第二十五頁(yè)，共36頁(yè)。應(yīng)用反饋:化學(xué)式中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)中心原子結(jié)合的原子數(shù)空間構(gòu)型CO2SO2NH2－PCl3H3O+SiCl4NO3-NH4+2334443422233434直線形角形角形三角錐形三角錐形平面正三角形正四面體形正四面體形SO42－44正四面體形第二十五頁(yè)第二十六頁(yè)，共36頁(yè)。分子CH4H2ONH3CO2C2H4鍵角109.5104.5107.3180120雜化類型sp3sp3sp3spsp2思考:CH4、H2O、NH3分子中的中心原子均采用SP3雜化，但為何鍵角存在差異？第二十六頁(yè)第二十七頁(yè)，共36頁(yè)。

具有相同的通式——ABm，而且價(jià)電子總數(shù)相等的分子或離子具有相同的結(jié)構(gòu)特征,這個(gè)原理稱為“等電子體原理”。這里的“結(jié)構(gòu)特征”的概念既包括分子的立體結(jié)構(gòu)，又包括化學(xué)鍵的類型，但鍵角并不一定相等，除非鍵角為180

或90

等特定的角度。（1）CO2、CNS–、NO2+、N3–具有相同的通式—AX2，價(jià)電子總數(shù)16，具有相同的結(jié)構(gòu)—直線型分子，中心原子上沒(méi)有孤對(duì)電子而取sp雜化軌道，形成直線形s-骨架，鍵角為180

，分子里有兩套

34p-p大

鍵。等電子體原理第二十七頁(yè)第二十八頁(yè)，共36頁(yè)。

（2）CO32–、NO3–、SO3等離子或分子具有相同的通式—AX3,總價(jià)電子數(shù)24，有相同的結(jié)構(gòu)—平面三角形分子,中心原子上沒(méi)有孤對(duì)電子而取sp2雜化軌道形成分子的s-骨架，有一套

46p-p大

鍵。

（3）SO2、O3、NO2–等離子或分子，AX2，18e，中心原子取sp2雜化形式，VSEPR理想模型為平面三角形，中心原子上有1對(duì)孤對(duì)電子(處于分子平面上)，分子立體結(jié)構(gòu)為V型(或角型、折線型)，有一套符號(hào)為

34的p-p大

鍵。第二十八頁(yè)第二十九頁(yè)，共36頁(yè)。三星學(xué)科,教師助手,學(xué)生幫手,家長(zhǎng)朋友！第二十九頁(yè)第三十頁(yè)，共36頁(yè)。

（4）SO42–、PO43–等離子具有AX4的通式,總價(jià)電子數(shù)32，中心原子有4個(gè)s-鍵，故取sp3雜化形式，呈正四面體立體結(jié)構(gòu)；

（5）PO33–、SO32–、ClO3–等離子具有AX3的通式，總價(jià)電子數(shù)26，中心原子有4個(gè)s-軌道(3個(gè)s-鍵和1對(duì)占據(jù)s-軌道的孤對(duì)電子)，VSEPR理想模型為四面體，(不計(jì)孤對(duì)電子的)分子立體結(jié)構(gòu)為三角錐體，中心原子取sp3雜化形式，沒(méi)有p-pp鍵或p-p大

鍵，它們的路易斯結(jié)構(gòu)式里的重鍵是d-p大

鍵。第三十頁(yè)第三十一頁(yè)，共36頁(yè)。根據(jù)等電子原理，判斷下列各組分子屬于等電子體的是A、H2O、H2SB、HF、NH3

C、CO、CO2D、NO2、SO2答案：A第三十一頁(yè)第三十二頁(yè)，共36頁(yè)。(04年江蘇)

1919年，Langmuir提出等電子原理：原子數(shù)相同、電子總數(shù)相同的分子，互稱為等電子體。等電子體的結(jié)構(gòu)相似、物理性質(zhì)相近。(1)根據(jù)上述原理，僅由第2周期元素組成的共價(jià)分子中，互為等電子體的是：

和

；

和

。CON2LiBeBCNOFNeCO2N2O第三十二頁(yè)第三十三頁(yè)，共36頁(yè)。通常把具有相同電子數(shù)和相同原子數(shù)的分子或離子稱為等電子體。等電子體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)相似（等電子原理）。有下列兩個(gè)系列的物質(zhì)：系列一CH4C2H6CO32-YC2O42-W系列二NH4+N2H62+XNO2+ZN2試根據(jù)等電子體的概念及上述兩系列物質(zhì)的排列規(guī)律，推斷X、Y、Z、W可能是下列物質(zhì)中的A、NO