分子的立体结构

1、 复 习 回 顾 共价键 键 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 O2 HCl H2O CO2 1、双原子分子（直线型） 2 2、三原子分子立体结构（有直线形和V V形） 、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） C2H2 CH2O COCl2 NH3P4 、五原子分子立体结构 最常见的是正四面体 CH4 CH3CH2OH CH3COOH C6H6 C8H8 CH3OH 5 5、其它： C60 C20C40C70 资料

2、卡片 ： 形形色色的分子 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？ 测分子体结构：红外光谱仪吸收峰分析。 同为三原子分子，CO

3、2 和 H2O 分子的空间结 构却不同，什么原因？ 思考: 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？ 思考: 三角锥形 平面三角形 二、价层电子对互斥模型 1、一类是中心原子上的价电子都用于形成共 价键，如CO2、CH2O、CH4等分子中的碳原 子，它们的立体结构可用中心原子周围的原子 数n来预测，概括如下： ABn 立体结构 范例 n=2 直线形 CO2、 CS2 n=3 平面三角形 CH2O、BF3 n=4 正四面体形 CH4、 CCl4 n=5 三角双锥形 PCl5 n=6 正八面体形 SCl6 分子CO2CH2OCH4 电子式 结构式 中心

4、原子 有无孤对电子 空间结构 O C O: : : : : : : H C H : H H O=C=O H-C-H = O H-C-H - H H 无无无 直线形 平面 三角形 正 四面体 : H C H :O: : 2 2、另一类是中心原子上有孤对电子( (未用于形成共价键 的电子对) )的分子。 ABn 立体结构 范例 n=2 V形 H2O n=3 三角锥形 NH3 原因： 中心原子上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。例如，H2O和 NH3的中心原子分别有2对和l对孤对电子，跟中 心原子周围的键加起来都是4，它们相互排斥 ，形成四面体，因而H2O分子呈V形，NH3分子

5、 呈三角锥形。 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 CO22AB2 CH2O3AB3 CH44AB4 有孤对电子 H2O2AB2 NH33AB3 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 HCN SO2 NH2 BF3 H3O+ SiCl4 CHCl3 NH4+ 0 1 2 0 1 0 0 0 2 2 2 3 3 4 4 4 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 课堂练习 1.下列物质中，分子的立体结构与水分子相

6、似的是 （ ） A.CO2 B.H2S C.PCl3 D.SiCl4 2.下列分子的立体结构，其中属于直线型分 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

7、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 分子或离子结构式VSEPR模型分子或离子的立体结构 HCN NH4 + H3O+ SO2 BF3 N H H H H + H C N B F F F S = =O= = O O H H H+ 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 C H的键长、键能相同及HC 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

8、单键都应该是键，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。 为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论，它的要点是： 当碳原子与4个氢原子形成甲烷分子时，碳原子的2s轨道和3个 2p轨道会发生混杂，混杂时保持轨道总数不变，得到4个相同 的sp3杂化轨道，夹角109 28 ，表示这4个轨道是由1个s轨道 和3个p轨道杂化形成的如下图所示： 提示：C：1S22S 2P 激发 C：1S22S 2P 三、杂化轨道理论 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，如图所示。 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