第二節(jié)分子的空間結(jié)構(gòu)課件高二化學(xué)人教版選擇性必修22

第二節(jié)

分子的空間結(jié)構(gòu)第二章

分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1．早年的科學(xué)家主要靠對物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)得出規(guī)律后推測分子的結(jié)構(gòu)。2．如今，科學(xué)家應(yīng)用了許多測定分子結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代儀器和方法，如紅外光譜、晶體X射線衍射等。分子的世界形形色色，異彩紛呈，美不勝收，常使人流連忘返。分子的結(jié)構(gòu)我們看不見，那么科學(xué)家是怎樣測定的呢？原理：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，再記錄到譜圖上呈現(xiàn)吸收峰。通過和已有譜圖庫比對，或通過量子化學(xué)計算，可以得知分子中含有何種化學(xué)鍵或官能團(tuán)的信息。1.紅外光譜一、分子結(jié)構(gòu)的測定通過紅外光譜圖，發(fā)現(xiàn)未知物中含有O-H、C-H和C-O的振動吸收。則能推斷未知物為？例如：已知C2H6O存在乙醇CH3CH2OH、二甲醚CH3OCH3兩種同分異構(gòu)體。CH3CH2OH2.質(zhì)譜儀?原理：質(zhì)譜儀的基本原理（如下圖所示）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。由于生成的離子具有不同的相對質(zhì)量，它們在磁場的作用下到達(dá)檢測器的時間因質(zhì)量不同而先后有別，在記錄儀上呈現(xiàn)一系列峰，化學(xué)家對這些峰進(jìn)行系統(tǒng)分析，便可得知樣品分子的相對分子質(zhì)量。------質(zhì)譜圖。相對分子質(zhì)量＝最大質(zhì)荷比?

在多原子構(gòu)成的分子中，由于原子間排列的空間順序不一樣，于是分子就有了原子的幾何學(xué)關(guān)系和形狀，這就是分子的空間結(jié)構(gòu)。直線形

H2O

CH2ONH3

二、多樣的分子空間結(jié)構(gòu)CO2

V形

三角錐形平面三角形例1：雙原子分子，在空間上可能構(gòu)成什么形狀？方法導(dǎo)引----把原子看成"點(diǎn)"例2：三個原子分子在空間上可能構(gòu)成什么形狀？

直線形

直線形

V形

例3：四原子分子平面三角形三角錐形正四面體直線形例4：五原子分子正四面體C60C20C40C70資料卡片：形形色色的分子直線形H2O

CH2ONH3

【思考與交流】CO2和H2O均為三原子分子、NH3和CH2O均為四原子分子，為什么它們的空間結(jié)構(gòu)不同？CO2

V形

三角錐形平面三角形

價層電子對互斥模型認(rèn)為,分子的空間結(jié)構(gòu)是中心原子周圍的“價層電子對”相互排斥的結(jié)果。1.內(nèi)容三、價層電子對互斥(VSEPRmodels)模型如何計算價層電子對數(shù)2.價層電子對價層電子對=σ鍵電子對數(shù)+中心原子上的孤電子對數(shù)注意：多重鍵只計其中σ鍵的電子對,不計π鍵電子對。分子中心原子σ鍵電子對數(shù)H2OONH3NSO3SNH4+NNO3-N233（1）σ鍵電子對數(shù)的確定σ鍵電子對數(shù)=與中心原子結(jié)合的配體原子數(shù)由化學(xué)式確定中心原子配體原子----處于“中心”的原子----與中心原子結(jié)合(周圍)的原子43①根據(jù)電子式直接確定（2）中心原子上的孤電子對數(shù)的確定②計算陽離子-n;陰離子+na為A原子（中心原子）的價電子數(shù)；對主族元素：a＝最外層電子數(shù)；x為B原子（與中心原子結(jié)合的原子）數(shù)；b為B原子（與中心原子結(jié)合的原子）最多能接受的電子數(shù)；氫為1，其他原子為“8減去該原子的價電子數(shù)”）孤電子對數(shù)＝1/2(a+n-xb)-【特別提醒】價層電子對互斥模型不能用于預(yù)測以過渡金屬為中心原子的分子如：ABX型粒子n分子或離子中心原子axb中心原子上的孤電子對數(shù)H2OONH3NSO3SNH4+N5-1=4CO32-C4+2=6656233431121221000【課堂練習(xí)】ABX型粒子n價層電子對數(shù)所對應(yīng)的價層電子對互斥模型(即VSEPR模型)

價層電子對：

2

3

4

VSEPR模型：直線平面三角形正四面體3.預(yù)測分子的空間構(gòu)型價層電子對數(shù)判斷VSEPR理想模型略去孤電子對得到分子空間結(jié)構(gòu)中心原子無孤電子對的分子：VSEPR理想模型就是其分子的空間結(jié)構(gòu)。如CH4分子若有：先判斷VSEPR理想模型，后略去孤電子對，便可得到分子的空間結(jié)構(gòu)。如NH3分子分子的

VSEPR

模型分子立體構(gòu)型電子式化學(xué)式NH3ABX型分子的VSEPR模型和立體結(jié)構(gòu)模型價層電子對VSEPR模型σ鍵電子對孤電子對

分子類型

電子對的排布模型

立體結(jié)構(gòu)

實(shí)

例

23平面三角形2

0

AB2直線形

CO23

0

AB32

1

AB2平面三角形

BF3V形SO2直線形價層電子對

VSEPR模型成σ鍵電子對數(shù)

孤電子對數(shù)

分子類型

電子對的排布模型分子構(gòu)型

實(shí)

例4正四面體

4

0

AB4

3

1

AB3

2

2

AB2正四面體

CH4三角錐形

NH3V形H2O小楊老師版權(quán)歸屬于微信公眾號：楊sir化學(xué)侵權(quán)必究我們已經(jīng)知道，甲烷分子的空間結(jié)構(gòu)呈____________，它的4個C-H的鍵長______，H-C-H的鍵角皆為_________。按照價鍵理論，甲烷的4個C-H單鍵都應(yīng)該是_______鍵。109°28′正四面體形相同109°28′σ【溫故而知新】寫出碳原子的核外電子排布式【思考與交流】C1s22s22p2H1s1H1s1H1s1H1s1原子軌道重疊成鍵CH4不可能得到正四面體形思考碳原子與氫原子是如何結(jié)合形成CH4？1s22s22p2C如何解決這一矛盾？鮑林提出了雜化軌道理論怎么重疊呢？109°28′C原子的4個價層原子軌道是1個球形的2s軌道和3個相互垂直的2p軌道，用他們跟4個氫原子的1s軌道重疊。四、雜化軌道理論簡介

C↑↓↑↑

↑↑↑↑基態(tài)激發(fā)態(tài)激發(fā)雜化1s22s2p2↑↑↑↑sp3雜化軌道

當(dāng)碳原子與4個氫原子形成甲烷分子時，碳原子的2s軌道和3個2p軌道會發(fā)生混雜，混雜時保持軌道總數(shù)不變，卻得到四個新的能量相同，方向不同的軌道。我們把這種軌道稱之為sp3雜化軌道。保持軌道總數(shù)不變?yōu)榱怂膫€雜化軌道在空間盡可能遠(yuǎn)離，使軌道間的排斥最小，4個雜化軌道的伸展方向成什么立體構(gòu)型?正四面體1.sp3雜化【釋疑解惑】甲烷分子中碳原子的4個sp3雜化軌道分別與4個氫原子的1s軌道重疊，形成4個C-Hσ鍵，呈正四面體形。雜化軌道理論:雜化：在形成分子（化學(xué)鍵）時，由于原子的相互影響，中心原子能量相近的原子軌道發(fā)生混雜，重新組合成一組新軌道的過程。雜化軌道：雜化所形成的軌道注意：1）雜化前后軌道數(shù)目不變2）雜化后軌道成分、能量、形狀、方向發(fā)生改變3）雜化軌道之間要滿足最小排斥最大夾角原理（使相互間排斥力最?。?）雜化軌道只容納孤電子對和形成σ鍵5）未參與雜化的P軌道可用于形成π鍵雜化只發(fā)生在多原子分子(原子數(shù)>2)的過程中，常見雜化類型還有：sp、sp2P48sp2雜化過程（p48）xyzxyzzxyzxyz120°sp2雜化：1個s軌道與2個p軌道進(jìn)行的雜化，形成3個sp2雜化軌道。→sp2雜化后，未參與雜化的1個np軌道可以用于形成π鍵2.sp2雜化B原子基態(tài)電子排布軌道表示式2s2p電子躍遷sp2雜化——BF3分子的形成

sp2雜化軌道與F成鍵FFFBsp2雜化①

由1個ns軌道與2個np軌道雜化形成②每個sp2軌道含有3條相同的軌道，它們的能量相同、方向不同③軌道中心軸之間的夾角為120°，呈平面三角形。例如：BF3注意：sp2雜化后，未參與雜化的1個np軌道上若有未成對電子，則可以用于形成π鍵。180°xyzxyzzxyzxyz180°sp雜化過程（p48）sp

雜化：1個s軌道與1個p軌道進(jìn)行的雜化,形成2個sp雜化軌道。180°→sp雜化后，未參與雜化的兩個np軌道可以用于形成π鍵3.sp雜化Be原子基態(tài)電子排布軌道表示式2s2p電子躍遷sp雜化——BeCl2分子的形成

sp雜化軌道與Cl成鍵ClClsppxpx180°ClClBeσ鍵σ鍵

sp雜化注意：sp雜化后，未參與雜化的2個np軌道上若有未成對電子，則可以用于形成π鍵。180°①

由1個ns軌道與1個np軌道雜化形成②每個sp軌道含有2條相同的軌道，它們的能量相同、方向相反③軌道中心軸之間的夾角為180°，呈直線形。例如：BeCl2、CH≡CH雜化類型sp3sp2參與雜化軌道1個s,3個p1個s,2個p雜化軌道數(shù)4個sp33個sp2雜化軌道間夾角109°28′120°空間結(jié)構(gòu)正四面體平面三角形實(shí)例CH4、CCl4BF3【歸納與整理】雜化軌道類型sp1個s,1個p2個sp180°直線形BeCl2課堂小結(jié)雜化軌道只能用于形成σ鍵或者用來容納未參與成鍵的孤電子對，而兩個原子之間只能形成一個σ鍵，故有下列關(guān)系：雜化軌道數(shù)目＝價層電子對數(shù)目＝σ鍵電子對數(shù)目＋中心原子的孤電子對數(shù)目再由雜化軌道數(shù)目確定雜化類型。雜化軌道數(shù)目234雜化類型spsp2sp3判斷中心原子雜化軌道類型的方法(1)根據(jù)雜化軌道數(shù)目判斷(2)根據(jù)雜化軌道的空間分布判斷(3)根據(jù)雜化軌道之間的夾角判斷①若雜化軌道之間的夾角為109°28′，則中心原子發(fā)生sp3雜化。②若雜化軌道之間的夾角為120°，則中心原子發(fā)生sp2雜化。③若雜化軌道之間的夾角為180°，則中心原子發(fā)生sp雜化。①若雜化軌道在空間的分布為正四面體或三角錐形，則中心原子發(fā)生sp3雜化。②若雜化軌道在空間的分布呈平面三角形，則中心原子發(fā)生sp2雜化。③若雜化軌道在空間的分布呈直線形，則中心原子發(fā)生sp雜化。有機(jī)物分子中碳原子雜化類型的判斷方法：飽和碳原子均采取sp3雜化；連接雙鍵的碳原子均采取sp2雜化；連接三鍵的碳原子均采取sp雜化。xyzzxyzxyzxyz碳原子sp2雜化軌道的形成過程sp2雜化軌道由1個s軌道和2個p軌道雜化，得到三個sp2雜化軌道，雜化前后軌道數(shù)目不變，但能量、空間分布均一化。三個雜化軌道在空間分布是在同一平面上，互成120oC2H4的成鍵過程C↑↓↑↑

↑↑↑↑基態(tài)激發(fā)態(tài)激發(fā)sp2雜化1s22s2p2sp2雜