分子的立体构型

分子的立体构型一、形形色色的分子O2HClH2OCO2C2H2CH2OCOCl2NH3P4CH4CH3CH2OHCH3COOHC6H6C8H8CH3OHC60C20C40C70一、形形色色的分子O2HClH2OCO21、双原子分子（直线型）2、三原子分子立体结构（有直线形和V形）３、四原子分子立体结构（直线形、平面三角形、三角锥形、正四面体）（平面三角形，三角锥形）C2H2CH2OCOCl2NH3P4４、五原子分子立体结构最常见的是正四面体CH4CH3CH2OHCH3COOHC6H6C8H8CH3OH5、其它：C60C20C40C70资料卡片：形形色色的分子•分子世界如此形形色色，异彩纷呈，美不胜收，常使人流连忘返。•那么分子结构又是怎么测定的呢物理方法：红外光谱测分子体结构：红外光谱仪→吸收峰→分析。•红外光谱的基本原理：分子是不断震动着的，分子的立体构型其实是分子中的原子处于平衡位置时的模型，当一束红外线透过分子时，分子吸收跟它的某些化学振动频率相同的红外线，再记录到图谱上呈现吸收峰。•红外光谱可以测得分子中有什么样的化学键，经综合分析得知分子的立体结构。•用质谱仪测定分子结构：基本原理是在质谱仪中使分子失去电子变成带正电荷的分子离子（如C7H8C6H5CH3+）、碎片离子。由于其各自不同的相对分子质量。在高压电场加速后，通过狭缝进入磁场分析器得到分离，在记录仪上呈现一系列峰，相对质量与其电荷比（m/z）简称质荷比。•最大质荷比等于相对分子质量。•m/z=92失去一个氢原子的甲苯正离子•C6H5CH2+。•思考：为什么不同的分子空间构型不同呢？同为三原子分子，CO2和H2O分子的空间结构却不同，什么原因？直线形V形同为四原子分子，CH2O与NH3分子的的空间结构也不同，什么原因？三角锥形平面三角形二、价电子对互斥理论（VSEPR）－预测分子的立体结构理论要点：原子周围的价电子对之间存在着排斥力，因此他们倾向于相互远离以减少这种斥力，从而使分子采取某种稳定的结构。价层电子对是指：分子中的中心原子上的电子对，包括σ键电子对和中心原子上的孤电子对1.孤电子对对数的求法中心原子上的孤电子对数=1/2(a-xb)a为中心原子的价电子数，x为中心原子结合的原子数，b为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数2.价层电子对的求法价层电子数=孤电子对数+σ键电子对对于阳离子a为中心原子价电子减去离子的电荷数。对于阴离子a为中心原子价电子数加上离子电荷的绝对值•计算下列分子或离子的价层电子对数n•水、二氧化硫、二氧化碳、氨气、三氟化硼、碳酸根离子、硫酸根离子、硝酸根离子、甲烷、铵根离子3.价层电子对互斥模型（VSEPR）基本要点ABn型分子（离子）中中心原子A周围的价电子对的几何构型，主要取决于价电子对数（n），价电子对尽量远离，使它们之间斥力最小。平面三角形1200正四面体109.50MMM直线1800价电子对空间构型432n1.中心原子上的价电子都用于形成共价键，它们的立体结构可用中心原子周围的原子数n来预测。ABn立体结构举例n=2直线形CO2HgCl2n=3平面三角形CH2O、BF3n=4正四面体CH4n=5三角双锥PCl5n=6正八面体SF62.中心原子上的有孤对电子的分子，中心原子的孤对电子也要占据中心原子周围的空间，并参与互相排斥。分子式结构式分子结构式直线型平面三角型四面体BeCl2,HgCl2BF3，BCl3(CH4,CCl4,NH4+)中心原子价电子都用于形成共价键,不含孤对电子三角锥V型H2O，H2S(NH3;H3O+)中心原子有孤对电子分子或离子结构式VSEPR模型分子或离子的立体结构HCNNH4+H3O+SO2BF3分子或离子结构式VSEPR模型分子或离子的立体结构HCNNH4+H3O+HCNOHHH++NHHHH+应用反馈:化学式中心原子孤对电子数中心原子结合的原子数空间构型HCNSO2NH2－BF3H3O+SiCl4CHCl3NH4+0120100022233444直线形V形V形平面三角形三角锥形四面体正四面体正四面体1、C的价电子中只有两个未成对电子，为什么CH4分子中C形成四个共价键？3个相互垂直的2p和一个球形的2s与氢原子4个1s原子轨道重叠不可能得到正四面体构型的甲烷分子。疑问？三、杂化轨道理论－解释分子的立体结构Pauling（鲍林）在价键理论基础上提出了“杂化”假设，补充了价键理论的不足。（一）杂化理论要点：1.在形成分子时，每一原子中能量相近的“轨道”会发生重组，形成新的原子轨道，这个过程称“杂化”，新的原子轨道称“杂化轨道”。2.杂化前后原子“轨道”总数不变，但能量趋于平均化，“杂化轨道”的对称性更高,更有利于成键。3.原子可用“杂化轨道”与其它原子的轨道（或“杂化轨道”）重叠形成共价键。CH4分子（二）杂化类型1、sp3杂化：同一原子中，1个s轨道与3个能量相近的p轨道杂化形成4个sp3杂化轨道(含1/4原s轨道成份和3/4原p轨道成份)。例：6C2psp3sp3杂化2s三、杂化轨道理论简介C原子基态原子电子排布的轨道表示式sp3杂化轨道的形成过程xyzxyzzxyzxyz109°28′试用杂化轨道理论解释VSEPR模型：2、sp杂化：同一原子中1个s轨道与1个p轨道杂化形成2个sp杂化轨道。sp杂化例：4Be2p2psp2s两个SP杂化轨道3、sp2杂化：同一原子中，1个s轨道与2个能量相近的p轨道杂化形成三个sp2杂化轨道(含1/3原s轨道成份和2/3原p轨道成份)。+C原子基态电子排布轨道表示式sp2杂化轨道的形成过程xyzxyzzxyzxyz120°C原子基态原子电子排布的轨道表示式sp杂化轨道的形成过程xyzxyzzxyzxyz180°•互斥模型（VSEPR）模型与杂化轨道类型•ABn•n=2sp杂化•n=3sp2杂化•n=4sp3杂化•了解•n=5sp3d(或dsp3)杂化•n=6sp3d2(或d2sp3)杂化2.杂化轨道的应用范围:杂化轨道只应用于形成σ键或者用来容纳未参加成键的孤对电子。判断下列分子或离子中,中心原子的杂化轨道类型，并预测几何构型。NH4+、NH3、H2O、CH2O、SO2SO3BeCl2、CO2、PCl3、BCl3、CS2、SO42-、PO43-、SiO4-、ClO4-、NO3-、CO32-、H3O+一般方法：1、看中心原子有没有形成双键或叁键，如果有1个叁键，则其中有2个π键，用去了2个P轨道，形成的是SP杂化；如果有1个双键则其中有1个π键，形成的是SP2杂化；如果全部是单键，则形成的是SP3杂化。2、没有填充电子的空轨道一般不参与杂化，1对孤对电子占据1个杂化轨道。•例题一：下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是()•A．CO2与SO2B．CH4与NH3•C．BeCl2与BF3D．C2H2与C2H4例题二：对SO2与CO2说法正确的是()A．都是直线形结构B．中心原子都采取sp杂化轨道C．S原子和C原子上都没有孤对电子D．SO2为V形结构，CO2为直线形结构D课堂练习•1.下列物质中，分子的立体结构与水分子相似的是（）•A.CO2B.H2SC.PCl3D.SiCl4•2.下列分子的立体结构，其中属于直线型分子的是（）•A.H2OB.CO2C.C2H2D.P4BBC•3.若ABn型分子的中心原子A上没有未用于形成共价键的孤对电子，运用价层电子对互斥模型，下列说法正确的（）•A.若n=2，则分子的立体构型为V形•B.若n=3，则分子的立体构型为三角锥形•C.若n=4，则分子的立体构型为正四面体形•D.以上说法都不正确课堂练习C•第三节：分子的性质•一、键的极性和分子的极性知识回顾在单质分子或化合物中，同种原子形成共价键，两个原子吸引电子的能力相同，共用电子对不偏向任何一个原子，因此成键的原子都不显电性。这样的共价键叫做非极性共价键，简称非极性键。在化合物分子中，不同种原子形成的共价键，由于不同原子吸引电子的能力不同，共用电子对必然偏向吸引电子能力强的原子一方，因而吸引电子能力较强的原子一方相对地显负电性，吸引电子能力较弱的原子一方相对地显正电性。这样的共价键叫做极性共价键，简称极性键。对分子而言如果正电中心和负电中心不重合则为极性分子。对分子而言如果正电中心和负电中心重合则为非极性分子。极性分子：分子中正负电荷中心不重合，从整个分子来看，电荷的分布是不均匀的，不对称的，这样的分子为极性分子。非极性分子：分子中正负电荷中心重合，从整个分子来看，电荷的分布是均匀的，对称的，这样的分子为极性分子。极性分子和非极性分子1、定义•如何判断分子是否有极性？•正负电荷中心是否重合。•各种分子分析举例。2、常见分子的构型及其分子的极性X2型：H2类型实例结构键的极性分子极性N2非极性键非极性分子均为直线型类型实例结构键的极性分子极性XY型HFNO极性键极性分子均为直线型类型实例结构键的极性分子极性X2Y型CO2SO2极性键非极性分子极性键极性分子直线型角形类型实例结构键的极性分子极性X2Y型H2OH2S极性键极性分子均为角形类型实例结构键的极性分子极性XY3型BF3NH3极性键非极性分子极性键极性分子平面三角形三角锥形类型实例结构键的极性分子极性XY4型CH4CCl4均为正四面体形极性键非极性分子•经验规律:在ABn型分子中，当A的化合价数值等于其族序数时，该分子为非极性分子.•举例键的极性与分子的极性的区别与联系概念键的极性分子的极性含义决定因素联系说明极性键和非极性键是否由同种元素原子形成极性分子和非极性分子极性分子和非极性分子1.以非极性键结合的双原子分子必为非极性分子；2.以极性键结合的双原子分子一定是极性分子；3.以极性键结合的多原子分子，是否是极性分子，由该分子的空间构型决定。键有极性，分子不一定有极性。1.分子间作用力对物质的熔沸点，溶解性等性质有着直接的影响二、范德华力及氢键对物质性质的影响分子间作用力氢键范德华力分子间氢键分子内氢键相对分子质量分子极性相对分子质量:分子极性三、氢键1.分子中与电负性很大的元素（一般指氧、氮、氟）相结合的氢原子和另一个分子中电负性极大的原子间产生的作用力。常用X—H…Y表示，式中的虚线表示氢键。X、Y代表F、O、N等电负性大、原子半径较小的原子。2.氢键形成的条件（1）分子中必须有一个与电负性极大的元素原子形成强极性键的氢原子；（2）分子中必须有带孤电子对、电负性大、而且原子半径小的原子。实际上只有F、O、N等原子与H原子结合的物质，才能形成较强的氢键。AHB形成氢键的条件：①有一个与电负性很大的原子A形成共价键的氢原子；②有另一个电负性很大并且有孤对电子的原子B。3.氢键的特点：（1）氢键作用强于范德华力但弱于化学键。FHFOHOOHNNHNOHClOHS（2）氢键具有方向性和饱和性方向性：分子键形成的氢键是直线型的（即A、H、B三个原子在一条直线上）。饱和性：一般情况下，一个氢原子只能和一个B原子形成氢键。4.氢键的种类：分子间氢键分子内氢键邻羟基苯甲醛水杨醛5.氢键对物质性质的影响：分子间氢键使物质的熔点和沸点升高；分子内氢键一般使化合物的熔点和沸点降低。在极性溶剂中，若溶质分子与溶剂分子形成氢键，则使溶质的溶解度增大；若溶质分子内有氢键存在，则在极性溶剂中溶解度减小，而在非极性溶剂中溶解度增加。•接近沸点的水蒸气相对分子质量量偏大的的原因是：存在因氢键而缔合的“缔合分子”H2O的结构与性质：H2O的密度与温度的关系•解释水的密度随温度变化的原因？5.氢键对化合物性质的影响分子间形成氢键时，可使化合物的熔、沸点显著升高。在极性溶剂中，若溶质分子和溶剂分子间能形成氢键，则可使溶解度增大。分子内氢键的形成，使分子具有环状闭合的结构。一般会使物质的熔沸点下降,在极性溶剂中的溶解度降低•许多大分子分子内也含有氢键。DNA双螺旋的两个螺旋链是用氢键相结合的。1.欲提取碘水中的碘，不能选用的萃取剂是()A．酒精B．四氯化碳C．蒸馏汽油D．苯2.欲用萃取剂A把溶质B从溶剂C的溶液里萃取出来，萃取剂A需