分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

物質(zhì)結(jié)構(gòu)第二層分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)分子中相鄰原子之間是靠什么作用而結(jié)合在一起？什么是化學鍵？什么是離子鍵？什么是共價鍵？化學鍵：分子中相鄰原子之間強烈的相互作用。離子鍵：陰、陽離子之間通過靜電作用形成的化學鍵。共價鍵：原子間通過共用電子對形成的化學鍵。共價鍵學與問你能用電子式表示H2、HCl、Cl2分子的形成過程嗎？為什么不可能有H3、H2Cl、Cl3分子的形成？一、共價鍵1、共價鍵具有飽和性按照共價鍵的共用電子對理論，一個原子有幾個未成對電子，便可和幾個自旋相反的電子配對成鍵，這就共價鍵的“飽和性”。H原子、Cl原子都只有一個未成對電子，因而只能形成H2、HCl、Cl2分子，不能形成H3、H2Cl、Cl3分子價鍵理論的要點1.電子配對原理2.最大重疊原理兩原子各自提供1個自旋方向相反的電子彼此配對。兩個原子軌道重疊部分越大，兩核間電子的概率密度越大，形成的共價鍵越牢固，分子越穩(wěn)定。電子云在兩個原子核間重疊，意味著電子出現(xiàn)在核間的概率增大，電子帶負電，因而可以形象的說，核間電子好比在核間架起一座帶負電的橋梁，把帶正電的兩個原子核“黏結(jié)”在一起了。2、共價鍵的形成相互靠攏(a).s-sσ鍵的形成(1).σ鍵的形成(b).s-pσ鍵的形成未成對電子的電子云相互靠攏電子云相互重疊未成對電子的電子云相互靠攏電子云相互重疊(c)、p-pσ鍵的形成σ鍵：“頭頂頭”Xs—sXpx—sXpx—px軸對稱形成σ鍵的電子稱為σ電子。(2).π鍵的形成兩個原子相互接近電子云重疊π鍵的電子云

π鍵：“肩并肩”XZZpZ—pZ形成π鍵的電子稱為π電子。鏡像對稱小結(jié)項鍵目型σ鍵π鍵成鍵方向電子云形狀牢固程度成鍵判斷規(guī)律沿軸方向“頭碰頭”平行方向“肩并肩”軸對稱鏡像對稱強度大，不易斷裂強度較小，易斷裂共價單鍵是σ鍵，共價雙鍵中一個是σ鍵，另一個是π鍵，共價三鍵中一個是σ鍵，另兩個為π鍵?？茖W探究1.已知氮分子的共價鍵是三鍵，你能模仿圖2-1、圖2-2、圖2-3，通過畫圖來描述嗎？（提示：氮原子各自用三個p軌道分別跟另一個氮原子形成一個σ鍵和兩個π鍵。2.鈉和氯通過得失電子同樣也是形成電子對，為什么這對電子不被鈉原子和氯原子共用形成共價鍵而形成離子鍵呢？你能從原子的電負性差別來理解嗎？討論后請?zhí)顚懕?-2：原子NaCl

HCl

CO電負性電負性之差（絕對值）結(jié)論：當原子的電負性相差很大，化學反應(yīng)形成的電子對不會被共用，形成的將是_____鍵；而_____鍵是電負性相差不大的原子之間形成的化學鍵。0.93.02.13.02.53.52.10.91.0離子共價1.73.乙烷、乙烯和乙炔分子中的共價鍵分別有幾個σ鍵和幾個π鍵組成？乙烷分子中由7個σ鍵組成；乙烯分子中由5個σ鍵和1個π鍵組成；乙烯分子中由3個σ鍵和2個π鍵組成。第一節(jié)共價鍵一、共價鍵1、σ鍵：以形成化學鍵的兩原子核的連線為軸作旋轉(zhuǎn)操作，共價鍵電子云的圖形不變，這種特征稱為軸對稱。如H-H鍵。類型：s—sσ、s—pσ、p—pσ等。2、π鍵：由兩個原子的p電子“肩并肩”重疊形成。特點：特點：肩并肩、兩塊組成、鏡像對稱、容易斷裂。3、由原子軌道相互重疊形成的σ鍵和π鍵總稱價鍵軌道。4、判斷共價鍵類型規(guī)律：共價單鍵是σ鍵；而共價雙鍵中有一個σ鍵，另一個是π鍵；共價三鍵由一個σ鍵和兩個π鍵組成練習1、下列說法正確的是

A、含有共價鍵的化合物一定是共價化合物

B、分子中只有共價鍵的化合物一定是共價化合物

C、由共價鍵形成的分子一定是共價化合物

D、只有非金屬原子間才能形成共價鍵2、氮分子中的化學鍵是

A、3個σ鍵B、1個σ鍵，2個π鍵

C、個π鍵D、個σ鍵，1個π鍵

B

B3、下列說法中正確的是

A、p軌道之間以“肩并肩”重疊可形成σ鍵B、p軌道之間以“頭對頭”重疊可形成π鍵C、s和p軌道以“頭對頭”重疊可形成σ鍵D、共價鍵是兩個原子軌道以“頭對頭”重疊形成的C4、在氯化氫分子中，形成共價鍵的原子軌道是

A、氯原子的2p軌道和氫原子的1s軌道B、氯原子的2p軌道和氫原子的2p軌道C、氯原子的3p軌道和氫原子的1s軌道D、氯原子的3p軌道和氫原子的3p軌道C

731、鍵能：氣態(tài)基態(tài)原子形成lmol化學鍵釋放的最低能量。通常取正值。單位：kJ/mol如，形成lmolH—H鍵釋放的最低能量為436．0kJ，則H—H鍵能為436．0kJ/mol形成1molN三N鍵釋放的最低能量為946kJ則N三N鍵能為946kJ/mol二、鍵參數(shù):鍵能、鍵長、鍵角

某些共價鍵的鍵能[觀察分析]鍵能大小與化學鍵穩(wěn)定性的關(guān)系？鍵能越大，化學鍵越穩(wěn)定某些共價鍵鍵長2、鍵長：形成共價鍵的兩個原子之間的核間距1pm=10－12m[觀察分析]鍵長與鍵能的關(guān)系？鍵長越短，鍵能越大，共價鍵越穩(wěn)定。3、鍵角：兩個共價鍵之間的夾角稱為鍵角。分子的形狀有共價鍵之間的夾角決定如：三原子分子CO2的結(jié)構(gòu)式為O＝C＝O，它的鍵角為180°，是一種直線形分子；如，三原子分子H20的H—O—H鍵角為105°，是一種V形分子。多原子分子的鍵角一定，表明共價鍵具有方向性。鍵角是描述分子立體結(jié)構(gòu)的重要參數(shù)，分子的許多性質(zhì)都與鍵角有關(guān)。共價半徑：相同原子的共價鍵鍵長的一半稱為共價半徑。1、試利用表2—l的數(shù)據(jù)進行計算，1mo1H2分別跟lmolCl2、lmolBr2(蒸氣)反應(yīng)，分別形成2mo1HCl分子和2molHBr分子，哪一個反應(yīng)釋放的能量更多?如何用計算的結(jié)果說明氯化氫分子和溴化氫分子哪個更容易發(fā)生熱分解生成相應(yīng)的單質(zhì)？2．N2、02、F2跟H2的反應(yīng)能力依次增強，從鍵能的角度應(yīng)如何理解這一化學事實?3．通過上述例子，你認為鍵長、鍵能對分子的化學性質(zhì)有什么影響？思考與交流1、形成2mo1HCl釋放能量：2×431.8kJ－(436.0kJ+242.7kJ)=184.9kJ形成2mo1HBr釋放能量：2×366kJ－(436.0kJ+193.7kJ)=102.97kJHCl釋放能量比HBr釋放能量多,因而生成的HCl更穩(wěn)定,即HBr更容易發(fā)生熱分解生成相應(yīng)的單質(zhì).2、鍵能大小是：F-H>O-H>N-H3、鍵長越長，鍵能越小，鍵越易斷裂，化學性質(zhì)越活潑。匯報

CO分子和N2分子的某些性質(zhì)

等電子原理：原子總數(shù)相同、價電子總數(shù)相同的分子具有相似的化學鍵特征，它們的許多性質(zhì)是相近的科學視野：用質(zhì)譜儀測定分子結(jié)構(gòu)

現(xiàn)代化學常利用質(zhì)譜儀測定分子的結(jié)構(gòu)。它的基本原理是在質(zhì)譜儀中使分子失去電子變成帶正電荷的分子離子和碎片離子等粒子。由于生成的分子離子、碎片離子具有不同的相對質(zhì)量，它們在高壓電場加速后，通過狹縫進入磁場分析器得到分離，在記錄儀上呈現(xiàn)一系列峰，化學家對這些峰進行系統(tǒng)分析，便可得知樣品分子的結(jié)構(gòu)。例如，圖2—7的縱坐標是相對豐度(與粒子的濃度成正比)，橫坐標是粒子的質(zhì)量與電荷之比(m／e)，簡稱質(zhì)荷比。化學家通過分析得知，m／e＝92的峰是甲苯分子的正離子(C6H5CH3＋)，m／e＝91的峰是丟失一個氫原子的的C6H5CH2＋，m／e＝65的峰是分子碎片……因此，化學家便可推測被測物是甲苯。質(zhì)譜儀測定分子結(jié)構(gòu)三、分子的立體結(jié)構(gòu)復習回顧共價鍵σ鍵π鍵鍵參數(shù)鍵能鍵長鍵角衡量化學鍵穩(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（一）、形形色色的分子O2HClH2OCO21、雙原子分子（直線型）2、三原子分子立體結(jié)構(gòu)（有直線形和V形）３、四原子分子立體結(jié)構(gòu)（直線形、平面三角形、三角錐形、正四面體）（平面三角形，三角錐形）C2H2CH2OCOCl2NH3P4４、五原子分子立體結(jié)構(gòu)最常見的是正四面體CH4CH3CH2OHCH3COOHC6H6C8H8CH3OH5、其它：C60C20C40C70資料卡片：形形色色的分子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。那么分子結(jié)構(gòu)又是怎么測定的呢？早年的科學家主要靠對物質(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。當一束紅外線透過分子時，分子會吸收跟它的某些化學鍵的振動頻率相同的紅外線，再記錄到圖譜上呈現(xiàn)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視野—分子的立體結(jié)構(gòu)是怎樣測定的？測分子體結(jié)構(gòu)：紅外光譜儀→吸收峰→分析。

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？思考:直線形V形

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？思考:三角錐形平面三角形(VSEPRmodels)（二）、價層電子對互斥模型1、一類是中心原子上的價電子都用于形成共價鍵，如CO2、CH2O、CH4等分子中的碳原子，它們的立體結(jié)構(gòu)可用中心原子周圍的原子數(shù)n來預測，概括如下：

ABn

立體結(jié)構(gòu)范例

n=2直線形CO2、CS2n=3平面三角形CH2O、BF3n=4正四面體形CH4、CCl4n=5三角雙錐形PCl5

n=6正八面體形SCl6分子CO2CH2OCH4電子式結(jié)構(gòu)式中心原子有無孤對電子空間結(jié)構(gòu)OCO:::::::::::HCH:HHO=C=OH-C-H=OH-C-H--HH無無無直線形

平面三角形

正四面體::

HCH:O:::2、另一類是中心原子上有孤對電子(未用于形成共價鍵的電子對)的分子。

ABn

立體結(jié)構(gòu)范例

n=2

V形H2On=3三角錐形NH3原因：中心原子上的孤對電子也要占據(jù)中心原子周圍的空間，并參與互相排斥。例如，H2O和NH3的中心原子分別有2對和l對孤對電子，跟中心原子周圍的σ鍵加起來都是4，它們相互排斥，形成四面體，因而H2O分子呈V形，NH3分子呈三角錐形。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直線形平面三角形正四面體V形三角錐形小結(jié):價層電子對互斥模型應(yīng)用反饋:化學式

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直線形V形V形平面三角形三角錐形四面體正四面體正四面體課堂練習1.下列物質(zhì)中，分子的立體結(jié)構(gòu)與水分子相似的是（）A.CO2B.H2SC.PCl3D.SiCl42.下列分子的立體結(jié)構(gòu)，其中屬于直線型分子的是（）A.H2OB.CO2C.C2H2D.P4BBC3.若ABn型分子的中心原子A上沒有未用于形成共價鍵的孤對電子，運用價層電子對互斥模型，下列說法正確的（）A.若n=2，則分子的立體構(gòu)型為V形

B.若n=3，則分子的立體構(gòu)型為三角錐形

C.若n=4，則分子的立體構(gòu)型為正四面體形

D.以上說法都不正確課堂練習C美國著名化學家鮑林（L.Pauling,1901—1994）教授具有獨特的化學想象力：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”出下列分子的空間構(gòu)型。PCl5

PCl3

SO3

SiCl4

課堂練習三角雙錐形三角錐形平面三角形正四面體

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C---H的鍵長、鍵能相同及H—C—H的鍵角為109

28′。因為按照我們已經(jīng)學過的價鍵理論，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，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，鮑林提出了雜化軌道理論，（三）、雜化軌道理論雜化：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鍵和孤對電子學習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雜化的.不同的是NH3和H2O的中心原子的4個雜化軌道分別用于σ鍵和孤對電子對，這樣的4個雜化軌道顯然有差別sp

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雜化軌道外，還有sp雜化軌道和sp2雜化軌道。sp雜化軌道由1個s軌道和1個p軌道雜化而得；sp2雜化軌道由1個s軌道和2個p軌道雜化而得，碳的sp雜化軌道sp雜化：夾角為180°的直線形雜化軌道。乙炔的成鍵sp2

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分子形成BFFFClBCl1200Cl碳的sp2雜化軌道sp2雜化：三個夾角為120°的平面三角形雜化軌道。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？已知：雜化軌道只用于形成σ鍵或者用來容納孤對電子★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)＋中心原子結(jié)合的原子數(shù)練習：在學習價層電子對互斥模型和雜化軌道理論的基礎(chǔ)上描述化合物中每個化學鍵是怎樣形成的？C原子發(fā)生SP雜化生成了兩個SP軌道分別與兩個O原子的一個P軌道形成兩個σ鍵；C原子剩余的兩個P軌道分別與兩個O原子剩余的1個P軌道形成兩個π鍵。2．H2OO原子發(fā)生SP3雜化生成了四個SP3雜化軌道，其中的兩個分別與兩個H原子的S軌道形成兩個σ鍵；O原子剩余的兩個SP3雜化軌道分別被兩對孤對電子占據(jù)。1．CO2O：1S22S2PO

C

Oσσππ提示：C：1S22S2P激發(fā)C：1S22S2PSP雜化探究練習

1、寫出HCN分子和CH20分子的路易斯結(jié)構(gòu)式。2．用VSEPR模型對HCN分子和CH2O分子的立體結(jié)構(gòu)進行預測(用立體結(jié)構(gòu)模型表示)3．寫出HCN分子和CH20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。例題三：對SO2與CO2說法正確的是()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例題五：寫出下列分子的路易斯結(jié)構(gòu)式(是用短線表示鍵合電子,小黑點表示未鍵合的價電子的結(jié)構(gòu)式)并指出中心原子可能采用的雜化軌道類型，并預測分子的幾何構(gòu)型。(1)PCI3(2)BCl3(3)CS2(4)C12O(1)PCI3：SP3

三角錐形..PCICI解析：............CI......CI....(2)BCl3

：SP2平面三角形BCI........Cl......(3)CS2：SP直線形C=S=S........(4)C12O：SP3V形O....Cl......CI......乙炔的成鍵C2H4(sp2雜化）大π鍵C6H6C6H6的大π鍵（離域鍵）例題一：下列分子中的中心原子雜化軌道的類型相同的是()A．CO2與SO2B．CH4與NH3

C．BeCl2與BF3D．C2H2與C2H4例題二：對SO2與CO2說法正確的是()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例題三：寫出下列分子的路易斯結(jié)構(gòu)式(是用短線表示鍵合電子,小黑點表示未鍵合的價電子的結(jié)構(gòu)式)并指出中心原子可能采用的雜化軌道類型，并預測分子的幾何構(gòu)型。(1)PCl3(2)BCl3(3)CS2(4)C12O(1)PCl3：SP3

三角錐形..PCICI解析：............CI......CI....(2)BCl3

：SP2平面三角形BCI........Cl......(3)CS2：SP直線形C=S=S........(4)C12O：SP3V形O....Cl......CI......天藍色天藍色天藍色無色無色無色配合物簡介：（補充內(nèi)容）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)合而成的復雜離子或分子。2+CuNH3H3NNH3NH3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Fe3++SCN—

[Fe(SCN)]2+

硫氰酸根血紅色由于該離子的顏色極似血液，常被用于電影特技和魔術(shù)表演。練習書寫：向硝酸銀溶液中逐漸滴加氨水的離子方程式配合物理論簡介一、配合物的組成

1.中心離子或原子(也稱形成體)有空軌道

主要是一些過渡金屬，如鐵、鈷、鎳、銅、銀、金、鉑等金屬元素的離子；

或是具有高氧化數(shù)的非金屬元素，硼，硅、磷等，如Na[BF4]中的B(Ⅲ)、K2[SiF6]中的Si(Ⅳ)和NH4[PF6]中的P(Ⅴ)；

或是不帶電荷的中性原子，如[Ni(CO)4],[Fe(CO)5]中的Ni,Fe都是中性原子，

堿金屬、堿土金屬等可作為螯合物的形成體。[Cu(NH3)4]SO4中，NH3是配位體，N為配位原子。2.

配位體和配位原子有孤對電子a.單齒配位體(一個配位體中只有一個配位原子)含氮配位體NH3,NCS-;含硫配位體SCN-;含鹵素配位體F-,Cl-,

Br-,

I-;含碳配位體CN-,CO含氧配位體H2O,OH-，羧酸，醇，醚等b.多齒配位體(有兩個或兩個以上的配位原子)

乙二胺NH2一CH2一CH2一NH2簡寫為en，乙二胺四乙酸根（EDTA）等。

3．配位數(shù)與中心離子直接以配位鍵結(jié)合的配位原子個數(shù)。例：[AlF6]3-

配位數(shù)6、[Cu(NH3)4]SO4配位數(shù)4、

[Co(NH3)2(en)2](NO3)3配位數(shù)6*中心離子的電荷高，對配位體的吸引力較強，有利于形成配位數(shù)較高的配合物。

常見的配位數(shù)與中心離子的電荷數(shù)有如下的關(guān)系：中心離子的電荷：+1+2+3+4

常見的配位數(shù)：24(或6)6(或4)6(或8)*中心離子半徑越大，其周圍可容納配體就越多，配位數(shù)越大。[AlF6]3-[AlCl4]-[BF4]-[AgI2]-[AgI4]2-

從這些配離子你看出配位數(shù)有什么規(guī)律？

4.配離子的電荷配離子的電荷等于中心離子電荷與配位體總電荷的代數(shù)和。如K2[PtCl4]8.1.2配位化合物的命名配位數(shù)—配位體名稱—合—中心離子(用羅馬數(shù)字表示氧化數(shù))，用二、三、四等數(shù)字表示配位體數(shù)。不同配位名稱之間用圓點“·”分開。陰離子次序為：簡單離子——復雜離子——有機酸根離子。中性分子次序為：NH3—H2O—有機分子。1．配位陰離子配合物--配位陰離子“酸”外界

2．配位陽離子配合物——

“某化某”或“某酸某”

3．中性配合物K2[SiF6]六氟合硅(Ⅳ)