化学选修3---分子的立体构型(2课时)

高二化学选修3物质结构与性质第二章分子结构与性质第二节分子的立体结构（第一课时）复习回顾共价键σ键π键键参数键能键长键角衡量化学键稳定性描述分子的立体结构的重要因素成键方式“头碰头”,呈轴对称成键方式“肩并肩”,呈镜像对称一、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早年的科学家主要靠对物质的宏观性质进行系统总结得出规律后进行推测，如今，科学家已经创造了许许多多测定分子结构的现代仪器，红外光谱就是其中的一种。分子中的原子不是固定不动的，而是不断地振动着的。所谓分子立体结构其实只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，分子会吸收跟它的某些化学键的振动频率相同的红外线，再记录到图谱上呈现吸收峰。通过计算机模拟，可以得知各吸收峰是由哪一个化学键、哪种振动方式引起的，综合这些信息，可分析出分子的立体结构。科学视野—分子的立体结构是怎样测定的？（指导阅读P39）测分子体结构：红外光谱仪→吸收峰→分析。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、价层电子对互斥（VSEPR）理论（ValenceShellElectronPairRepulsion）共价分子中，中心原子周围电子对排布的几何构型主要取决于中心原子的价层电子对的数目。价层电子对各自占据的位置倾向于彼此分离得尽可能的远，此时电子对之间的斥力最小，整个分子最稳定。1、理论要点价层电子对包括成键的σ电子对和孤电子对不包括成键的π电子对！2、价层电子对数计算①确定中心原子价层电子对数目价层电子对数＝配位原子数＋孤电子对数＝σ键电子对数＋孤电子对数分子中a为中心原子的价电子数，x为配原子数，b为配原子达稳定结构所需的电子数阳离子中，a为中心原子价电子数减去离子所带电荷数，阴离子中，a为中心原子价电子数加上离子所带电荷数。孤电子对数＝（a-xb-原子团所带电荷数）/2化学式价层电子对数结合的原子数孤对电子对数HCNSO2NH2－BF3H3O+SiCl4CHCl3NH4+SO42－012010002223344404234344444化学式价层电子对数结合的原子数孤对电子对数H2OSO3NH3CO2SF4SF6PCl5PCl3CH4201010012332465304434256544②确定价层电子对构型价层电子对数目23456价层电子对构型直线平面三角型正四面体三角双锥正八面体注意：孤对电子的存在会改变键合电子对的分布方向，从而改变化合物的键角3、确定分子构型在价层电子对构型的基础上，去掉孤电子对由真实原子形成的构型分子或离子价层电子对数VSEPR模型名称孤电子对数分子或离子立方体构型H2O4四面体2V形CO22直线形0直线形SO23平面三角形1V形NH34四面体1三角锥形CO32－3平面三角形0平面三角形SO33平面三角形0平面三角形CH44正四面体形0正四面体形SiCl44正四面体形0正四面体形中心原子代表物中心原子结合的原子数分子类型空间构型无孤对电子CO22AB2CH2O3AB3CH44AB4有孤对电子H2O2AB2NH33AB3直线形平面三角形正四面体V形三角锥形小结:价层电子对互斥模型应用反馈: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ABn型分子空间构型快速判断方法：1、n=2时，中心原子无孤对电子的是直线形，中心原子有孤对电子为V形，如CO2直线形，H2O为V形。2、n=3时，中心原子无孤对电子的为平面三角形，有孤对电子的为三角锥形。BF3为平面三角形，H3O+三角锥形。3、n=4时，为正四面体。1.下列物质中分子立体结构与水分子相似的是A．CO2B．H2SC．PCl3D．SiCl42.下列分子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•美国著名化学家鲍林（L.Pauling,1901—1994）教授具有独特的化学想象力：只要给他物质的分子式，他就能通过“毛估”法，大体上想象出这种物质的分子结构模型。请你根据价层电子对互斥理论，“毛估”出下列分子的空间构型。•PCl5•PCl3•SO3•SiCl4课堂练习三角双锥形三角锥形平面三角形正四面体【选修3《物质结构与性质》】第二章《分子结构与性质》第二节分子的立体结构课时2值得注意的是价层电子对互斥模型只能解释化合物分子的空间构形，却无法解释许多深层次的问题，如无法解释甲烷中四个CH的键长相同、键能相同及H—C—H的键角为10928′。因为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。碳原子:为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论，杂化轨道理论•杂化：原子内部能量相近的原子轨道，在外界条件影响下重新组合的过程叫原子轨道的杂化•杂化轨道：原子轨道组合杂化后形成的一组新轨道•杂化轨道类型：sp、sp2、sp3、sp3d2•杂化结果：重新分配能量和空间方向，组成数目相等成键能力更强的原子轨道•杂化轨道用于容纳σ键和孤对电子学习价层电子互斥理论知道:NH3和H2O的模型和甲烷分子一样,也是正四面体的,因此它们的中心原子也是sp3杂化的.不同的是NH3和H2O的中心原子的4个杂化轨道分别用于σ键和孤对电子对，这样的4个杂化轨道显然有差别sp杂化同一原子中ns-np杂化成新轨道；一个s轨道和一个p轨道杂化组合成两个新的sp杂化轨道。例：BeCl2分子形成激发2s2pBe基态2s2p激发态杂化键合直线形sp杂化态直线形化合态ClBeCl180除sp3杂化轨道外，还有sp杂化轨道和sp2杂化轨道。sp杂化轨道由1个s轨道和1个p轨道杂化而得；sp2杂化轨道由1个s轨道和2个p轨道杂化而得，碳的sp杂化轨道sp杂化：夹角为180°的直线形杂化轨道。乙炔的成键sp2杂化sp2杂化轨道间的夹角是120度，分子的几何构型为平面正三角形2s2pB的基态2s2p激发态正三角形sp2杂化态例：BF3分子形成BFFFClBCl1200Cl碳的sp2杂化轨道sp2杂化：三个夹角为120°的平面三角形杂化轨道。思考题：根据以下事实总结：如何判断一个化合物的中心原子的杂化类型？已知：杂化轨道只用于形成σ键或者用来容纳孤对电子★杂化轨道数0+2=2SP直线形0+3=3SP2平面三角形0+4=4SP3正四面体形1+2=3SP2V形1+3=4SP3三角锥形2+2=4SP3V形代表物杂化轨道数杂化轨道类型分子结构CO2CH2OCH4SO2NH3H2O结合上述信息完成下表：中心原子孤对电子对数＋中心原子结合的原子数例题三：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天蓝色天蓝色天蓝色无色无色无色配合物理论简介：实验2-1固体颜色溶液颜色CuSO4CuCl2.2H2OCuBr2NaClK2SO4KBr白色绿色深褐色白色白色白色思考：前三种溶液呈天蓝色大概与什么物质有关？依据是什么？CuOH2H2OH2OH2O2+★配位化合物，简称配合物，通常是由中心离子（或原子）与配位体(某些分子或阴离子)以配位键的形式结合而成的复杂离子或分子。2+CuNH3H3NNH3NH3实验2-2已知氢氧化铜与足量氨水反应后溶解是因为生成[Cu(NH3)4]2+，其结构简式为：试写出实验中发生的两个反应的离子方程式？Cu2++2NH3.H2OCu（OH）2+2NH4+Cu（OH）2+4NH3.H2O[Cu(NH3)4]2++2OH—+4H2O蓝色沉淀深蓝色溶液实验2-3Fe3++SCN—[Fe(SCN)]2+硫氰酸根血红色由于该离子的颜色极似血液，常被用于电影特技和魔术表演。练习书写：向硝酸银溶液中逐渐滴加氨水的离子方程式配合物理论简介•一、配合物的组成1.中心离子或原子(也称形成体)有空轨道主要是一些过渡金属，如铁、钴、镍、铜、银、金、铂等金属元素的离子；或是具有高氧化数的非金属元素，硼，硅、磷等，如Na[BF4]中的B(Ⅲ)、K2[SiF6]中的Si(Ⅳ)和NH4[PF6]中的P(Ⅴ)；或是不带电荷的中性原子，如[Ni(CO)4],[Fe(CO)5]中的Ni,Fe都是中性原子，碱金属、碱土金属等可作为螯合物的形成体。[Cu(NH3)4]SO4中，NH3是配位体，N为配位原子。2.配位体和配位原子有孤对电子a.单齿配位体(一个配位体中只有一个配位原子)含氮配位体NH3,NCS-;含硫配位体SCN-;含卤素配位体F-,Cl-,Br-,I-;含碳配位体CN-,CO含氧配位体H2O,OH-，羧酸，醇，醚等b.多齿配位体(有两个或两个以上的配位原子)乙二胺NH2一CH2一CH2一NH2简写为en，乙二胺四乙酸根（EDTA）等。3．配位数与中心离子直接以配位键结合的配位原子个数。例：[AlF6]3-配位数6、[Cu(NH3)4]SO4配位数4、[Co(NH3)2(en)2](NO3)3配位数6*中心离子的电荷高，对配位体的吸引力较强，有利于形成配位数较高的配合物。常见的配位数与中心离子的电荷数有如下的关系：中心离子的电荷：+1+2+3+4常见的配位数：24(或6)6(或4)6(或8)*中心离子半径越大，其周围可容纳配体就越多，配位数越大。