6第六章分子的结构和性质

第六章（分子的结构与性质）教案－11几何构型分子内相互作用第六章分子的结构与性质板书：第6章分子结构与性质板书：分子结构：（1）分子的化学组成（2）分子的空间构型：A:键长B:键角（3）化学键：A:离子键B:共价键C:金属键D:分子间力：分子之间普遍存在的较弱的相互作用。E:氢键板书：6.1键参数：板书：6.1.1键能（E）：板书：1.键能的定义：在标准状态下（100KPa），拆开单位物质的量（1mol）气态分子中某种键所需要的能量，称为键能。板书：说明：键能越大，键就越牢固板书：2.解离能（D）：在标态下（100KPa），拆开气态分子中某个键所需要吸收的能量。板书：3.键能与键解离能之间的联系：（1）对于同核双原子分子：键能＝键解离能例如：H2：只存在有一个HH键所以：22436kJ/molHHED板书：（2）对于多原子分子中：键能＝该种键解离能的平均值（同种键）例如：H2O存在有两个HO键打开第一个OH键：499kJ/molOHD打开第二个OH键：429kJ/molOHD键能：499429469kJ/mol2E板书：6.1.2键长（bL）板书：1.键长的定义：分子内成键两原子核间的平衡距离，称为键长。分子间相互作用第六章（分子的结构与性质）教案－12对于两个相同原子所组成的共价单键，键长等于该原子共价半径的2倍，即：2bALr；对于A-B型共价键，键长等于A，B两原子共价半径之和，即：bABLrr。板书：2.键长越短，键能越大，键就越牢固。bbbLLL，双键，叁键，单键板书：6.1.3.键角：板书：6.2价键理论：板书：6.2.1共价键：板书：1.共价键的形成：板书：共价键的本质：原子轨道的重叠。板书：2.价键理论（VB）的要点：板书：（1）H↑+↓H＝H↑↓H电子配对法（2）原子轨道重叠程度越大，共价键越稳定。最大重叠原理板书：3.共价键的特征：饱和性和方向性。板书：4.原子轨道（）的重叠板书：（1）有效重叠：以对称性相同的部分进行重叠，体系能量降低，形成共价键。板书：（2）不有效重叠：以对称性不相同的部分进行重叠，体系能量升高，不能形成共价键。板书：5.共价键的类型：板书：（1）键：重叠方式：头碰头对称性：相对键轴成圆柱形对称例如：PxxxP-P键Px+SSS-S键+第六章（分子的结构与性质）教案－13板书：（2）键：重叠方式：肩并肩对称性：相对通过键轴的镜面反对称例如：板书：例如N2分子：N的价电子构型：2S22P3若以沿x轴进行头碰头重叠：x轴：y轴：或z轴：xx形成两个键板书：（3）δ键（德尔塔）：重叠方式：面对面板书：6.配位共价键：讲述：例CO分子：C的价电子构型为：2S22P2具有空轨道（电子接受体）O的价电子构型为：2S22P4具有孤对电子（电子给予体）2S2Px2Py2Pz2S2Px2Py2PzSxS-P键Px++镜面2S2Px2Py2Pz2PxxxP-P键2Px++C:O:第六章（分子的结构与性质）教案－14CO的价键结构式：板书：形成配位键的条件：（1）一个原子其价层有未共用的电子对（2）另一个原子有空轨道板书：6.2.2离子键：板书：1.离子键的特征：无方向性和无饱和性板书：2.成键两元素的电负性差值越大，键的极性越强。板书：6.3分子的几何构型：板书：6.3.1价键理论的局限性板书：例如：H2OO的价电子构型：2S22P4板书：例如：CH4C的价电子构型：2S22P2板书：6.3.2杂化轨道理论板书：1.杂化轨道理论的要点：（1）杂化的概念：成键时，能量相近的原子轨道重新组合成一系列能量相等的轨道，从而改变了原有的状态，使得体系能量降低，分子稳定，这一过程称为杂化。（2）杂化轨道数守恒：即，同一原子中能级相近的n个原子轨道，组合后只能得到n个杂化轨道。例如：1s+1p――2sp1s+2p――3sP2π键配位键OC2S2Px2Py2PzO:价电子构型HH2S2Px2Py2PzC:价电子构型HH第六章（分子的结构与性质）教案－151s+3p――4sP3（3）杂化轨道成键能力强，形成的化学键键能大，使生成的分子更稳定。板书：杂化轨道理论：同一原子中；n个AO（能量相近）形成分子过程中n个新型AO（成键能力强）杂化杂化轨道板书：2.杂化类型与分子几何构型：板书：（1）SP杂化：板书：例如：HgCl2板书：Hg的价电子构型为6S2Hg原子的2个sp杂化轨道与2个Cl原子中的成单电子进行配对，形成2个HgCl键.注：sp杂化轨道的空间构型为直线型，夹角为180°；HgCl2分子的空间构型为直线形，键角为180°。板书：采用sp杂化所形成的分子：BeCl2，CO，CO2，N2，C=C=C等板书：（2）sp2杂化：板书：例如：BF3板书：B的价电子构型为2S22P1B原子的3个sp2杂化轨道与3个F原子中的成单电子进行配对，形成3个BF键注：sp2杂化轨道的空间构型为平面正三角形，夹角为120°；HgCl2分子的空间构型为平面正三角形，键角为120°。板书：采用sp2杂化所形成的分子：BCl3，NO3-，CO32-，C=C等板书：（3）sp3杂化板书：例如：CH4板书：C的价电子构型为2S22P26S6P激发杂化SP杂化轨道2S2P激发杂化SP2杂化轨道6P2S2P激发杂化SP3杂化轨道ClClFFFHHHH第六章（分子的结构与性质）教案－16C原子的4个sp3杂化轨道与4个H原子中的成单电子进行配对，形成4个CH键注：SP3杂化轨道的空间构型为正四面体形，夹角为109°28′；CH4分子的空间构型为正四面体形，夹角为109°28′。板书：具有sp3杂化的分子：CCl4，SiH4，BH4+，SO42-，PO43-，ClO4-等。板书：3.等性杂化：凡杂化轨道中，s成分相等的杂化，称为等性杂化。常存在非极性分子中。不等性杂化：凡杂化轨道中，s成分不相等的杂化，称为不等性杂化。常存在于极性分子中。板书：4.NH3和H2O分子的结构：板书：（1）H2O的结构：板书：O原子的价电子构型为：2S22P4在O原子的4条sp3杂化轨道中，s成分不相等，为不等性杂化在O原子的4条sp3杂化轨道中，其中2条含有未成对电子可与2个H原子中的成单电子进行配对，形成2个HO键板书：杂化轨道的几何构型为：四面体形水分子构型：正四面体→“V”字形，或“角折”形。板书：具有与H2O分子构型相同的分子还有：H2S，H2Se等板书：（2）NH3的结构：板书：N原子的价电子构型为：2S22P3在N原子的4条sp3杂化轨道中，s成分不相等，为不等性杂化在N原子的4条sp3杂化轨道中，其中3条含有未成对电子可与3个H原子中的成单电子进行配对，形成3个HN键2S2P杂化SP3不等性杂化轨道HH完全为s成分电子完全为p成分电子HHO“V”字形'10445o2S2P杂化SP3不等性杂化轨道HH完全为s成分电子完全为p成分电子HHN三角锥形的分子构型'10718oHH第六章（分子的结构与性质）教案－17板书：杂化轨道几何构型为：四面体形；氨分子构型：正四面体→三角锥形。板书：具有与NH3分子构型相同的分子还有：PH3，AsH3等板书：6.3.3价层电子对互斥理论（VSEPR）板书：1.理论的基本要点：（1）分子的空间构型取决于分子中，中心原子的价层电子对的空间排布：对于中心原子来说，价层电子对分为：A：成键电子对BP（参与成键的电子对）B：孤对电子对LP（中心原子中原有的）若价层电子对均为成键电子对，分子的空间构型等于电子对的构型；若价层电子对有孤电子对，分子的空间构型则不等于电子对的构型；（2）电子对的位置倾向于尽可能的远一些，使得彼此间的排斥力最小；板书：价层电子对数电子对的空间构型2个直线形排布3平面正三角形4正四面体5三角双锥形6正八面体（3）价电子层中电子对相互间排斥作用的大小，取决于电子对间的相距角度和电子对的成键情况。相距角度越小，排斥力就越大。斥力大小：孤电子对－孤电子对孤电子对－成键电子对成键电子对－成键电子对（4）如果分子中有双键、叁键等多重键时，将双键或叁键当做单键处理。板书：2.判断分子空间构型的方法及步骤：板书：以XeF4为例，判断ABn分子的空间构型的步骤：板书：（1）确定中心原子价层电子对数（sn）sn＝1/2（A原子的价电子数+B原子所提供的成键电子总数+结构单元的电荷数）板书：A原子的价电子数＝该元素的族数（对于主族元素而言）＝零族为8个＝副族为（n－1）d，ns轨道上的电子数板书：B提供的成键电子数：H和卤素提供一个电子，氧族元素作为配体时不提供电子。板书：结构单元电子数：分子为0离子为所带的电荷数：对于负离子加上电荷数；对于正离子减去电荷数。第六章（分子的结构与性质）教案－18板书：例如：XeF4SN＝（8+4*1+0）/2＝6AsO43-SN＝（5+4*0+3）/2＝4NH3SN＝（5+3）/2＝4BH4+SN＝（3+4*1-1）/2＝3NO2SN＝（5+2*0）/2＝3注：半个电子对视为一个电子对来看。板书：（2）判断电子对的空间构型：XeF4的电子对构型为：正八面体（SN＝6）板书：（3）确定分子的空间构型：原则：遵循电子对间斥力最小原则，将配位原子标在相应的电子对位置上，剩余电子对为孤电子对仍在原位上。板书：反式顺式孤电子对－孤电子对：01所以采用反式最稳定所以XeF4的空间结构为：平面四边形。板书：3.实例：分子SN电子对构型孤电子对数分子构型杂化H2O4正四面体2个V字形SP3SO33平面正三角形0平面正三角形SP2AsH34正四面体1三角锥形SP3BeCl22直线形0直线形SPNO3-3平面正三角形0平面正三角形SP2BCl33平面正三角形0平面正三角形SP2CH44正四面体0正四面体SP3BO33-3平面三角形0平面三角形SP2NO23平面正三角形1V字形SP2XeO44正四面体0正四面体SP3XeO34正四面体1三角锥形SP3SF66正八面体0正八面体PCl55三角双锥形0三角双锥形BrF56正八面体1四方锥形I3-5三角双锥2直线形II2-构型为：[I-I-I]-ClF35三角双锥形2T字形XeFFFFXeFFFF第六章（分子的结构与性质）教案－19板书：4.VSEPR应注意的几点：（1）当分子中有孤电子对时，孤电子对会影响键长和键角的大小，从而使得分子将发生畸变。（2）相邻电子对之间斥力的大小顺序为：孤电子对－孤电子对孤电子对－成键电子对成键电子对－成键电子对板书：例如：SF4中心S原子的价层电子对数为：1(64*1)52SN价层电子对的空间构型为：三角双锥形。板书：(A)(B)变形四面体板书：90°AB孤－孤：00孤－成：23结论：在三角双椎结构中，孤电子对为1对，2对，3对时，孤电子对都在一平面上。1对时，例如SF4，分子构型为变形四面体2对时，例如ClF3，分子构型为“T”字形3对时，例如I3-，分子构型为直线形。板书：（3）对于ABn型分子，若A相同，配体B的电负性越大，则成键电子对－成键电子对之间的排斥力就越小，键角也就越小；若配体B相同，则A的电负性越大，成键电子对－成键电子对之间的排斥力就越大，键角就越大。板书：（4）如果有多重键时，不考虑多重键，只考虑单键，也就是说，多重键按单键处理。板书：5.局限性：（1）无法解释单电子离子稳定存在的原因，及其结构；（2）无法解释氧气分子所示具有磁性的原因。板书：6.4分子轨道理论：板书：6.4.1分子轨道理论的基本要点：FSFFF120度FSFFF120度第六章（分子的结构与性质）教案－110板书：1.原子形成分子后，电子不再属于某个原子所有，而