《分子的立體結(jié)構(gòu)》PPT課件.ppt

1、第二章 分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì),第二節(jié)分子的立體結(jié)構(gòu),復(fù) 習(xí) 回 顧,共價鍵,鍵,鍵,鍵參數(shù),鍵能,鍵長,鍵角,衡量化學(xué)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,O2,HCl,H2O,CO2,1、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）,、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）,C2H2,CH2O,COCl2,NH3,P4,、五原子分子立體結(jié)構(gòu),最常見的是正四面體,CH4,CH3CH2OH,CH3COOH,C6H6,C8H8,CH3OH,5、其它：,

2、C60,C20,C40,C70,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(xué)家主要靠對物質(zhì)的宏觀性質(zhì)進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)得出規(guī)律后進(jìn)行推測，如今，科學(xué)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(dāng)一束紅外線透過分子時，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，再記錄到圖譜上呈現(xiàn)吸收峰。通過計算機(jī)模擬，可以得知各吸收峰是由哪一個化學(xué)鍵、哪種振動方式引起的，綜合這些信息，可分析出分

3、子的立體結(jié)構(gòu)。,科學(xué)視野分子的立體結(jié)構(gòu)是怎樣測定的？ （指導(dǎo)閱讀P39）,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,(VSEPR models),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(yù)測，概括如下： ABn 立體結(jié)構(gòu) 范例 n=2 直線形 CO2、 CS2 n=3 平面三角形 CH2O、B

4、F3 n=4 正四面體形 CH4、 CCl4 n=5 三角雙錐形 PCl5 n=6 正八面體形 SCl6,O=C=O,無,無,無,直線形,平面 三角形,正 四面體,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 H2O n=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。,直線形,平面三角形,正四面體,V 形,三角錐形,小結(jié):,價層電

5、子對互斥模型,應(yīng)用反饋:,0,1,2,0,1,0,0,0,2,2,2,3,3,4,4,4,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(xí),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.CO2 B.H2S C.PCl3 D.SiCl4 2.下列分子的立體結(jié)構(gòu)，其中屬于直線型分子的是 （ ） A.H2O B.CO2 C.C2H2 D.P4,B,BC,3.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，

6、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(xí),C,美國著名化學(xué)家鮑林（L.Pauling, 19011994）教授具有獨特的化學(xué)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(xí),三角雙錐形,三角錐形,平面三角形,正四面體,碳原子:,為了解決這一矛盾，鮑林提出了雜化軌道理論，,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

7、、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(qiáng)的原子軌道 雜化軌道用于容納鍵和孤對電子,學(xué)習(xí)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鍵和孤對電子對，這樣的4個雜化軌道顯然有差別,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

8、的夾角是120度，分子的幾何構(gòu)型為平面正三角形,例：,BF3分子形成,Cl,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鍵或者用來容納孤對電子,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(xí)：在學(xué)習(xí)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(xué)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軌道形成兩個鍵。,2 H2O,O原子發(fā)生SP3雜化生成了四個SP3雜化軌道

9、，其中的兩個分別與兩個H原子的S軌道形成兩個鍵； 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)。,探究練習(xí),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(jìn)行預(yù)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

10、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(yù)測分子的幾何構(gòu)型。 (1)PCI3 (2)BCl3 (3)CS2 (4) C12O,乙炔的成鍵,C2H4(sp2雜化）,大 鍵 C6H6,C6H6的大鍵（離域鍵）,作業(yè)：1、整理學(xué)案。 2 、完成課后習(xí)題,例題一：下列分子中的中心原子雜化軌道的類型相同的是 ( ) ACO2與SO2 BCH4與NH3 CBeCl2與BF3 DC2H2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

11、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(yù)測分子的幾何構(gòu)型。 (1)PCl3 (2)BCl3 (3)CS2 (4) C12O,天藍(lán)色,天藍(lán)色,天藍(lán)色,無色,無色,無色,思考：前三種溶液呈天藍(lán)色大概與什么物質(zhì)有關(guān)？依據(jù)是什么？,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(fù)雜離子或分子。,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(xí)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

12、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NaBF4 中的B()、K2SiF6中的Si()和NH4PF6中的P()；,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)4SO4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

13、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：AlF63- 配位數(shù)6 、 Cu(NH3)4SO4 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(qiáng)，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)： 2 4(或6) 6(或4) 6(或8),

14、*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。,AlF63- AlCl4- BF4- AgI2- AgI42- 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 K2PtCl4,8.1.2 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(fù)雜離子有機(jī)酸根離子。 中性分子次序為：NH3H2O有機(jī)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,K2Si

15、F6 六氟合硅()酸鉀 KPtCl5(NH3) 五氯一氨合鉑()酸鉀,Co(NH3)6Br3 三溴化六氨合鈷() Co(NH3)2(en)2(NO3)3 硝酸二氨二（乙二胺）合鈷（）,PtCl2(NH3)2 二氯二氨合鉑() Ni(CO)4 四羰基合鎳(0),配合物的鹽與復(fù)鹽的比較,復(fù)鹽, 能電離出兩種或兩種以上陽離子的鹽如明礬 KAl(SO4)212H2O、光鹵石 KCl MgCl2 6H2O等，僅在固態(tài)時穩(wěn)定存在，一旦溶于水，幾乎全部解離成各組分離子： KAl(SO4)212H2O (溶于水) K+ +Al3+ 2SO42- +12 H2O KCl MgCl2 6H2O (溶于水) K+ +Mg2+ + 3Cl- + 6H2O,配合物鹽，是在配合物的溶液或晶體中，十分明確地存在著 含有配位鍵的、能獨立存在的復(fù)雜組成的離子： Cu(NH3)4SO4H2O Cu(NH3)42+ + SO42- + H2O,形成配合物時性質(zhì)的改變,1、顏色的改變 Fe3+ + nNCS- = Fe(NCS)n(n-3)-,2、溶解度的改變： AgCl HCl AgCl2- + H+ AgCl + 2NH3 = Ag(NH3)2+ + Cl- Au + HNO3 + 4HCl = HAuCl4