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第二章分子结构与性质第二节分子的立体构型活动一1、利用几何知识分析一下，空间分布的两个点是否一定在同一直线？迁移:两个原子构成的分子，将这2个原子看成两个点，则它们在空间上可能构成几种形状？是什么？O2HCl2、利用几何知识分析一下，空间分布的三个点是否一定在同一直线上？迁移：三个原子构成的分子，将这3个原子看成三个点，则它们在空间上可能构成几种形状？分别是什么？CO2H2O结论在多原子构成的分子中，由于原子间排列的空间顺序不一样，使得分子有不同的结构，这就是所谓的分子的立体构型。H2OCO2直线形180°V形105°1、三原子分子立体结构一、形形色色的分子2、四原子分子立体结构HCHONH3平面三角形120°三角锥形107°3、五原子分子立体结构CH4正四面体4、其它P4正四面体60°C2H2直线形180°同为三原子分子，CO2和H2O分子的空间结构却不同，什么原因？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？思考二、价层电子对互斥理论•1、内容：•对ABn型的分子或离子，中心原子A价层电子对（包括成键σ键电子对和未成键的孤电子对）之间由于存在排斥力，将使分子的几何构型总是采取电子对相互排斥最小的那种构型，以使彼此之间斥力最小，分子体系能量最低,最稳定。A2、价层电子对（σ键电子对和未成键的孤电子对）代表物质电子式中心原子结合原子数nσ键电子对孤电子对价层电子对数H2ONH3CO2CH4:::HOH::::HNH:H:::HCH:HHOCO::::::::2342224314404202计算方法=σ键电子对数+中心原子上的孤对电子对数价层电子对数σ键电子对数=与中心原子结合的原子数中心原子上的孤电子对数=½(a-xb)注意：a对于原子，为中心原子的最外层电子数(对于阳离子，a为中心原子的最外层电子数减去离子的电荷数；对于阴离子，a为中心原子的最外层电子数加上离子的电荷数）x为与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(H为1，其他原子为“8-该原子的最外层电子数）例：孤电子对的计算=½（a-xb)分子或离子中心原子axb中心原子上的孤电子对数H2OOSO2SNH4+NCO32-C615-1=404+2=6022413262213、价电子对的空间构型即VSEPR模型直线平面三角形正四面体电子对数目234VSEPR模型分子或离子σ键电子对数孤电子对数VSEPR模型及名称分子的立体构型及名称CO2CO32-SO24、VSEPR模型应用——预测分子立体构型232001COOCOOOSOO直线形直线形平面三角形平面三角形V形平面三角形分子或离子σ键电子对数孤电子对数VSEPR模型及名称分子的立体构型及名称CH4NH3H2O432012CHHHHNHHHOHH正四面体正四面体四面体三角锥形四面体V形中心原子的孤对电子也要占据中心原子的空间，并与成键电子对互相排斥。推测分子的立体模型必须略去VSEPR模型中的孤电子对。思考与交流化学式中心原子孤对电子数σ键电子对数VSEPR模型SO32-BF3NH4+1033空间构型三角锥形平面三角形04平面三角形四面体正四面体确定BF3、NH4+和SO32-的VSEPR模型和它们的立体构型。正四面体小结：ABn型分子的VSEPR模型和立体结构VSEPR模型成键电子对数孤对电子对数分子类型电子对的排布模型立体结构实例23平面三角形20AB2直线形CO230AB321AB2价层电子对数平面三角形BF3V形SO2直线形活动二请根据价层电子对互斥理论分析CH4的立体构型。1、写出碳原子的核外电子排布图，思考为什么碳原子与氢原子结合形成CH4，而不是CH2？基态C原子轨道排布图1s22s22p2基态H原子轨道排布图1s1按照我们已经学过的价键理论，甲烷的4个C—H单键都应该是σ键，然而，碳原子的4个价层原子轨道是3个相互垂直的2p轨道和1个球形的2s轨道，用它们跟4个氢原子的1s原子轨道重叠，不可能得到四面体构型的甲烷分子，这是为什么呢？CC为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论激发s2p2p2s2杂化3spsp3C：2s22p2由1个s轨道和3个p轨道混杂并重新组合成4个能量与形状完全相同的轨道。我们把这种轨道称之为sp3杂化轨道。为了四个杂化轨道在空间尽可能远离，使轨道间的排斥最小，4个杂化轨道的伸展方向成什么立体构型?四个H原子分别以4个s轨道与C原子上的四个sp3杂化轨道相互重叠后，就形成了四个性质、能量和键角都完全相同的S-SP3σ键，从而构成一个正四面体构型的分子。三、杂化理论简介1、概念：在形成分子时，在外界条件影响下若干不同类型能量相近的原子轨道混合起来，重新组合成一组新轨道的过程叫做原子轨道的杂化，所形成的新轨道就称为杂化轨道。2、要点：（1）参与参加杂化的各原子轨道能量要相近（同一能级组或相近能级组的轨道）；（2）杂化前后原子轨道数目不变：参加杂化的轨道数目等于形成的杂化轨道数目；但杂化轨道改变了原子轨道的形状方向，在成键时更有利于轨道间的重叠；（3）杂化前后原子轨道为使相互间排斥力最小，故在空间取最大夹角分布，不同的杂化轨道伸展方向不同。sp杂化轨道的形成过程xyzxyzzxyzxyz180°每个sp杂化轨道的形状为一头大，一头小，含有1/2s轨道和1/2p轨道的成分，两个轨道间的夹角为180°，呈直线型。sp杂化：1个s轨道与1个p轨道进行的杂化,形成2个sp杂化轨道。激发180°ClClBe例如：sp杂化——BeCl2分子的形成Be原子：1s22s2没有单个电子，s2p2p2s2spsp杂化ClClsppxpxsp2杂化轨道的形成过程xyzxyzzxyzxyz120°每个sp2杂化轨道的形状也为一头大，一头小，含有1/3s轨道和2/3p轨道的成分。每两个轨道间的夹角为120°，呈平面三角形。sp2杂化：1个s轨道与2个p轨道进行的杂化,形成3个sp2杂化轨道。激发FFFB例如：Sp2杂化——BF3分子的形成B：1s22s22p1没有3个成单电子s2p2p2s2sp2sp2杂化sp3杂化轨道的形成过程xyzxyzzxyzxyz109°28′sp3杂化：1个s轨道与3个p轨道进行的杂化,形成4个sp3杂化轨道。每个sp3杂化轨道的形状也为一头大，一头小，含有1/4s轨道和3/4p轨道的成分，每两个轨道间的夹角为109.5°，空间构型为正四面体型。激发例如：sp3杂化——CH4分子的形成s2p2p2s2杂化3spsp3C：2s22p2激发3、杂化轨道分类：s2p2p2s2杂化3spsp3CH4原子轨道杂化等性杂化：参与杂化的各原子轨道进行成分的均匀混合。杂化轨道每个轨道的成分轨道间夹角(键角)sp1/2s，1/2p180°sp21/3s，2/3p120°sp31/4s，3/4p109°28′H2O原子轨道杂化O原子：2s22p4有2个单电子，可形成2个共价键，键角应当是90°，Why?2s2p2对孤对电子杂化不等性杂化：参与杂化的各原子轨道进行成分上的不均匀混合，某个杂化轨道有孤电子对。三、杂化理论简介4.杂化类型判断：因为杂化轨道只能用于形成σ键或用来容纳孤电子对，故有杂化类型的判断方法：先确定分子或离子的VSEPR模型，然后就可以比较方便地确定中心原子的杂化轨道类型。=中心原子孤对电子对数＋中心原子结合的原子数杂化轨道数=中心原子价层电子对数4、杂化类型判断：A的价电子对数234参加杂化的轨道A的杂化轨道数杂化类型A的价电子空间构型A的杂化轨道空间构型ABm型分子或离子空间构型对于ABm型分子或离子，其中心原子A的杂化轨道数恰好与A的价电子对数相等。234spsp2sp3直线型平面三角形四面体直线型平面三角形四面体直线型平面三角形、V形正四面体、三角锥形、V形s+ps+(2)ps+(3)p判断分子或离子中心原子的杂化类型的一般方法：1、对于主族元素来说，中心原子的杂化轨道数=价层电子数=σ键电子对数（中心原子结合的电子数）+孤电子对数规律：当中心原子的价层电子对数为4时，其杂化类型为sp3杂化，当中心原子的价层电子对数为3时，其杂化类型为sp2杂化，当中心原子的价层电子对数为2时，其杂化类型为sp杂化。2、通过看中心原子有没有形成双键或三键来判断中心原子的杂化类型。规律：如果有1个三键或两个双键，则其中有2个π键，用去2个p轨道，形成的是sp杂化；如果有1个双键则其中必有1个π键，用去1个P轨道，形成的是sp2杂化；如果全部是单键，则形成sp3杂化。例1计算下列分子或离子中的价电子对数，并根据已学填写下表物质价电子对数中心原子杂化轨道类型杂化轨道/电子对空间构型轨道夹角分子空间构型键角气态BeCl2CO2BF3CH4NH4+H2ONH3PCl322344444spspsp2sp3直线形直线形平面三角形四面体180°180°120°109.5°直线形直线形平面三角形正四面体V形三角锥形180°180°120°109.5°109.5°104.5°107.3°107.3°试用杂化轨道理论分析乙烯和乙炔分子的成键情况思考与交流C原子在形成乙烯分子时，碳原子的2s轨道与2个2p轨道发生杂化，形成3个sp2杂化轨道，伸向平面正三角形的三个顶点。每个C原子的2个sp2杂化轨道分别与2个H原子的1s轨道形成2个相同的σ键，各自剩余的1个sp2杂化轨道相互形成一个σ键，各自没有杂化的l个2p轨道则垂直于杂化轨道所在的平面，彼此肩并肩重叠形成π键。所以，在乙烯分子中双键由一个σ键和一个π键构成。C原子在形成乙炔分子时发生sp杂化，两个碳原子以sp杂化轨道与氢原子的1s轨道结合形成σ键。各自剩余的1个sp杂化轨道相互形成1个σ键，两个碳原子的未杂化2p轨道分别在Y轴和Z轴方向重叠形成π键。所以乙炔分子中碳原子间以叁键相结合。变式训练1、为什么CuSO4•5H2O晶体是蓝色而无水CuSO4是白色？[Cu(H2O)4]2+SO42–天蓝色天蓝色天蓝色无色无色无色Na+Cl-K+Br-固体溶液颜色无色离子：CuSO4CuCl2•2H2OCuBr2NaClK2SO4KBr什么离子呈天蓝色：白色白色白色白色绿色深褐色实验2—1将下表中的少量固体溶于足量的水，观察实验显现并填写表格2、Cu2+与H2O是如何结合的呢？[Cu(H2O)4]2+平面正方形结构四、配合物理论简介1、配位键（1）概念：成键的两个原子一方提供孤对电子，一方提供空轨道而形成的共价键。（2）形成条件：一方提供孤对电子，一方提供空轨道。注意①配位键是一种特殊的共价键②配位键同样具有饱和性和方向性③H3O+、NH4+中含有配位键（3）配位键的表示方法ABHOHHCuH2OH2OH2OOH22+请你写出NH4+的配位键的表示法？2、配位化合物（配合物）（1）概念：由提供孤对电子对的配体与接受孤对电子对的中心原子以配位键结合形成的化合物。或把金属离子（或原子）与某些分子或离子（称为配体）以配位键结合形成的化合物。资料配合物种类已超过数百万；配位键的强度有大有小，因而有的配合物很稳定，有的不稳定；许多过渡元素金属离子对多种配体具有很强的结合力，因而过渡金属配合物远比主族金属的配合物多。3、配合物的组成[Cu(NH3)4]SO4中心原子配位体配位数内界外界配离子蓝色沉淀深蓝色的透明溶液实验2-2现象向硫酸铜水溶液中加入氨水继续加入氨水加入乙醇深蓝色的晶体产生现象的原因：Cu2++2NH3·H2O==Cu(OH)2↓+2NH4+Cu(OH)2+4NH3==[Cu(NH3)4]2++2OH-深蓝色的晶体:[Cu(NH3)4]SO4·H2O[Cu(NH3)4]2+离子NH3NH3NH3H3NCu[]2+实验2-3在盛有氯化铁溶液（或任何含有的Fe3+溶液）的试管中滴加硫氰化钾（KSCN）溶液现象：生成血红色溶液作用：检验或鉴定Fe3+，用于电影特技和魔术表演Fe3++3SCN-Fe(SCN)3硫氰酸根血红色