分子构型与物质的性质

1、复习与思考复习与思考1、衡量电子的运动状态有哪些要素？、衡量电子的运动状态有哪些要素？电子层、原子轨道、原子轨道的空间伸展方向电子层、原子轨道、原子轨道的空间伸展方向和电子自旋状态。和电子自旋状态。2、共价键形成的本质是什么？、共价键形成的本质是什么？3、共价键的特点和类型？、共价键的特点和类型？ 5 5、S S原子与原子与H H原子结合为什么形成原子结合为什么形成H H2 2S S分子，分子，而不是而不是H H3 3S S或或H H4 4S S？ 6 6、如何解释、如何解释C C原子与原子与H H原子结合形成的是原子结合形成的是 CHCH4 4分子？分子？ CHCH4 4 和和H H2 2S

2、 S有怎样的空间构型？有怎样的空间构型？ 19541954年获诺贝尔化学奖，年获诺贝尔化学奖，19621962年获诺贝尔和平奖年获诺贝尔和平奖 原子在形成分子时，为了增强成键能力，原子在形成分子时，为了增强成键能力，使分子的稳定性增加，趋向于将使分子的稳定性增加，趋向于将不同类型不同类型的原子轨道重新组合成能量、形状和方向的原子轨道重新组合成能量、形状和方向与原来不同的新原子轨道与原来不同的新原子轨道。这种重新组合。这种重新组合称为杂化；杂化后的原子轨道称为杂化轨称为杂化；杂化后的原子轨道称为杂化轨道。道。 常见的杂化轨道有：常见的杂化轨道有： sp3 sp2 sp关于杂化轨道的注意点关于杂化

3、轨道的注意点（1）只有能量相近的轨道才能相互杂化。）只有能量相近的轨道才能相互杂化。（2）形成的杂化轨道数目等于参加杂化的）形成的杂化轨道数目等于参加杂化的 原子原子轨道数目。轨道数目。（3）杂化轨道成键能力大于原来的原子轨道。因）杂化轨道成键能力大于原来的原子轨道。因为杂化轨道的形状变成一头大一头小了，用大的为杂化轨道的形状变成一头大一头小了，用大的一头与其他原子的轨道重叠，重叠部分显然会增一头与其他原子的轨道重叠，重叠部分显然会增大。大。第一单元第一单元 分子构型与物质的性质分子构型与物质的性质专题专题4 4 分子空间结构与物质性质分子空间结构与物质性质1、CH4分子的结构分子的结构 （1

4、）正四面体）正四面体 键角：键角： 109.5 （2）sp3杂化杂化一、分子的空间构型与杂化轨道理论：一、分子的空间构型与杂化轨道理论：spsp3 3杂化杂化为了四个杂化轨道在空间尽为了四个杂化轨道在空间尽可能远离，使轨道间的排斥可能远离，使轨道间的排斥最小，最小，4个杂化轨道的伸展方个杂化轨道的伸展方向分别指向正四面体的四个向分别指向正四面体的四个顶点。顶点。 思考题：思考题：为了满足生成为了满足生成BF3和和BeCl2的的要求，要求，B和和Be原子的价电子排布应如何改原子的价电子排布应如何改变？用轨道式表示变？用轨道式表示B和和Be原子的价电子结原子的价电子结构的改变。构的改变。 BF3中

5、的中的B是是sp2杂化，杂化，BeCl2中的中的Be是是sp杂化。杂化。 2、 BF3分子的结构分子的结构 （1）平面三角形）平面三角形 键角：键角： 120 （2）sp2杂化杂化一、分子的空间构型与杂化轨道理论：一、分子的空间构型与杂化轨道理论：2s2pB原子的基态原子的基态2p2s激发态激发态激发激发（平面正三角形）（平面正三角形）sp2 杂化轨道杂化轨道2p杂化杂化-分子呈平面正三角形分子呈平面正三角形分子呈分子呈平面正平面正三角形三角形（2 2）spsp2 2杂化杂化sp2杂化轨道的形成和空间取向示意图杂化轨道的形成和空间取向示意图 sp sp2 2杂化杂化轨道的形成和特点：轨道的形成

6、和特点： 由由1个个s轨道与轨道与2个个p轨道组合成轨道组合成3个个sp2 杂化轨道的过程称为杂化轨道的过程称为sp2 杂化杂化。 为使轨道间的排斥能最小，为使轨道间的排斥能最小，3 3个个spsp2 2杂杂化轨道呈正三角形分布，夹角为化轨道呈正三角形分布，夹角为1201200 0。当。当3 3个个spsp2 2杂化轨道分别与其他杂化轨道分别与其他3 3个相同原子个相同原子的轨道重叠成键后，就会形成平面三角形的轨道重叠成键后，就会形成平面三角形构型的分子。构型的分子。 3、 BeCl2分子的结构分子的结构 （1）直线形）直线形 键角：键角： 180 （2）sp 杂化杂化一、分子的空间构型与杂化

7、轨道理论：一、分子的空间构型与杂化轨道理论：（3 3）spsp杂化杂化-分子呈直线形分子呈直线形2s2pBe原子的基态原子的基态2s2p激发态激发态激发激发sp杂化轨道杂化轨道（直线型）（直线型）2p杂化杂化spsp杂化轨道的形成及特点：杂化轨道的形成及特点： 由由1个个s轨道和轨道和1个个p轨道轨道“混杂混杂”成成2个个sp杂化轨道的杂化轨道的过程称为过程称为sp杂化杂化，所形成的轨道称为，所形成的轨道称为sp杂化轨道。杂化轨道。 为使轨道间的排斥能最小，轨道间的夹角为为使轨道间的排斥能最小，轨道间的夹角为1800 。当。当2个个sp杂化轨道与其他原子轨道重叠成键后就会形成直线杂化轨道与其他

8、原子轨道重叠成键后就会形成直线型分子。型分子。 杂化轨道的空间取向杂化轨道的空间取向 杂化类型杂化类型 sp sp2 sp3 杂化轨道夹角杂化轨道夹角杂化轨道杂化轨道空间取向空间取向 实例实例 180 120 109.5 直线直线正四面体正四面体BeCl2BF3CH4 平面平面 三角形三角形spsp3 3杂化杂化Cspsp2 2杂化杂化用杂化轨道理论分析乙烯分子的成键情况用杂化轨道理论分析乙烯分子的成键情况问题解决：问题解决：P69P69用杂化轨道理论分析乙烯分子的成键情况用杂化轨道理论分析乙烯分子的成键情况spsp杂化杂化用杂化轨道理论分析乙炔分子的成键情况用杂化轨道理论分析乙炔分子的成键情

9、况 甲烷、乙烯、乙炔的结构及sp3、sp2、sp 杂化120.psp2碳原子的sp3杂化轨道和pZZ轨道乙烯分子109.5.sp3杂化轨道碳原子的四个sp3杂化轨道甲烷分子乙炔的键乙炔分子 思考题：观察书本思考题：观察书本P69图，回答乙烯图，回答乙烯与乙炔分子的成键情况。与乙炔分子的成键情况。乙烯乙烯 sp2杂化杂化 5个个键，键，1个个键键乙炔乙炔 sp杂化杂化 3个个键，键，2个个键键小结：小结：杂化轨道的空间取向杂化轨道的空间取向 杂化类型杂化类型 sp sp2 sp3 杂化轨道夹角杂化轨道夹角杂化轨道杂化轨道空间取向空间取向 实例实例 180 120 109.5 直线直线正四面体正四

10、面体BeCl2C2H2BF3C2H4CH4CCl4 平面平面 三角形三角形3NH18107HNH杂化3sp2ps2氨分子的成键情况氨分子的成键情况水分子的成键情况水分子的成键情况30104HOH OH2杂化3sp2ps23sp1.形成分子时，通常存在激发、杂化和轨道重叠等形成分子时，通常存在激发、杂化和轨道重叠等过程。过程。2.原子轨道的杂化只有在形成分子的过程中才会发原子轨道的杂化只有在形成分子的过程中才会发生生,孤立的原子是不可能发生杂化的孤立的原子是不可能发生杂化的3.杂化轨道的数目杂化轨道的数目杂化前后轨道数目不变。杂化前后轨道数目不变。4.杂化后轨道伸展方向，形状发生改变。杂化后轨道

11、伸展方向，形状发生改变。5.只有能量相近的轨道才能杂化（只有能量相近的轨道才能杂化（2S和和2P）6.杂化轨道成键时要满足化学键间最小排斥原理杂化轨道成键时要满足化学键间最小排斥原理 杂化轨道间的夹角杂化轨道间的夹角分子空间构型分子空间构型 7.杂化轨道的杂化轨道的角度部分角度部分一头大，一头小一头大，一头小，成键时，成键时利用大的一头，可以使轨道利用大的一头，可以使轨道重叠程度更大重叠程度更大，从而从而形成稳定的化学键。即杂化轨道增强了成键能力。形成稳定的化学键。即杂化轨道增强了成键能力。 8.杂化轨道所形成的化学键全部为杂化轨道所形成的化学键全部为键键.二、确定分子空间构型的简易方法二、确

12、定分子空间构型的简易方法1 1、方法、方法注意注意： 中心原子中心原子A的价电子数的价电子数=主族序数主族序数=最外层电子数最外层电子数;配位原子中配位原子中卤素原子、氢原子提供一个价电子，氧和硫原子卤素原子、氢原子提供一个价电子，氧和硫原子按不提供价电子计算。按不提供价电子计算。 阳离子离子应减去电荷数阳离子离子应减去电荷数,阴离子应加上电荷数阴离子应加上电荷数.（一）由分子的价电子对数判断（一）由分子的价电子对数判断( (适用于适用于ABABm m型分子：型分子：A A是中心原子，是中心原子，B B是配位原子是配位原子) )中心原子的价电子数中心原子的价电子数+ +每个配位原子提供的价电子

13、数每个配位原子提供的价电子数m mn=2 2n=2 sp杂化杂化n=3 sp2杂化杂化n=4 sp3杂化杂化请判断下列分子的请判断下列分子的价层电子对与分子空间构型价层电子对与分子空间构型分子分子BeCl2BF3CH4CO2NH3H2O价电子对价电子对数数轨道杂化轨道杂化类型类型中心原子中心原子有无孤对有无孤对电子电子几何几何构型构型234244spsp2sp3sp3sp3sp直线形直线形直线形直线形 平面平面三角形三角形正四正四面体面体三角三角锥形锥形V形形无无无无无无无无有有有有（1）CO2、CNS、NO2+、N3具有相同具有相同的的原子数原子数，价电子总数价电子总数均均16，具有相同的结

14、，具有相同的结构构直线型分子，中心原子上没有孤对电子直线型分子，中心原子上没有孤对电子而取而取sp杂化轨道，键角为杂化轨道，键角为180 。（2）CO32、NO3、SO3等具有相同的原子数等具有相同的原子数,总价电子数总价电子数24，有相同的结构，有相同的结构平面三角形分平面三角形分子子,中心原子上没有孤对电子而取中心原子上没有孤对电子而取sp2杂化轨道，杂化轨道，键角为键角为120 。（3 3）S SO2、O3、NO2 等等具有相同的原子数具有相同的原子数,总价电子数总价电子数18，中心原子取，中心原子取sp2杂化形式，理想模杂化形式，理想模型为平面三角形，中心原子上有型为平面三角形，中心原

15、子上有1对孤对电子对孤对电子(处处于分子平面上于分子平面上)，分子立体结构为，分子立体结构为V型。型。（4）SO42、PO43等离子具有等离子具有AX4的通式的通式,总价电子数总价电子数32，中心原子有，中心原子有4个个s s-键，故取键，故取sp3杂化形式，呈正四面体立体结构；杂化形式，呈正四面体立体结构；1 1、下列分子中的中心原子杂化轨道的类下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是型相同的是 ( )( )A ACOCO2 2与与SOSO2 2 B BCHCH4 4与与NHNH3 3 C CBeClBeCl2 2与与BFBF3 3 D DC C2 2H H2 2与与C C2 2H H4

16、4B B2 2、对对SOSO2 2与与COCO2 2说法正确的是说法正确的是( )( )A.A.都是直线形结构都是直线形结构B.B.中心原子都采取中心原子都采取spsp杂化轨道杂化轨道C.SC.S原子和原子和C C原子上都没有孤对电子原子上都没有孤对电子D.SOD.SO2 2为为V V形结构，形结构， COCO2 2为直线形结构为直线形结构D3 3、指出中心原子可能采用的杂化轨道类型，、指出中心原子可能采用的杂化轨道类型，并预测分子的几何构型。并预测分子的几何构型。 (1)PCl(1)PCl3 3 (2)BCl (2)BCl3 3 (3)CS (3)CS2 2三、分子的极性三、分子的极性极性分

17、子极性分子 正电荷重心和负电荷重心不相重合的分子正电荷重心和负电荷重心不相重合的分子非极性分子非极性分子 正电荷重心和负电荷重心相重合的分子正电荷重心和负电荷重心相重合的分子1、分子极性的判断方法、分子极性的判断方法双原子分子双原子分子取决于成键原子之间的共价键是否有极性取决于成键原子之间的共价键是否有极性多原子分子多原子分子( (ABm型型) )取决于分子的空间构型取决于分子的空间构型单单 质：质：非极性键非极性键非极性分子非极性分子化合物：化合物：极性键极性键极性分子极性分子ABm分子极性的判断方法分子极性的判断方法1 1、化合价法、化合价法 当中心原子的化合价的绝对值等于该元当中心原子的

18、化合价的绝对值等于该元素的价电子数时，该分子为非极性分子；素的价电子数时，该分子为非极性分子；否则为极性分子。否则为极性分子。 请判断请判断PCl3、CCl4、CS2、SO2分子的分子的极性。极性。ABm分子极性的判断方法分子极性的判断方法1 1、化合价法、化合价法 将分子中的共价键看作作用力，不同的将分子中的共价键看作作用力，不同的共价键看作不相等的作用力，运用物理上共价键看作不相等的作用力，运用物理上力的合成与分解，看中心原子受力是否平力的合成与分解，看中心原子受力是否平衡，如平衡则为非极性分子；否则为极性衡，如平衡则为非极性分子；否则为极性分子。分子。2 2、物理模型法、物理模型法C=O

19、键是极性键，但键是极性键，但从分子总体而言从分子总体而言CO2是直线型分子，两个是直线型分子，两个C=O键是对称排列的，键是对称排列的，两键的极性互相抵消两键的极性互相抵消（ F合合=0），），整个整个分子没有极性，电荷分子没有极性，电荷分布均匀，分布均匀，是非极性是非极性分子分子180F1F2F合合=0OOCHOH10430F1F2F合合0O-H键是极性键，共用电键是极性键，共用电子对偏子对偏O原子，由于分子原子，由于分子是是折线型构型折线型构型，两个，两个O-H键的极性不能抵消（键的极性不能抵消（ F合合0），），整个分子电荷分整个分子电荷分布不均匀，布不均匀，是极性分子是极性分子HHHN

20、BF3：NH3：12010718 三角锥型三角锥型, 不对称，键的极不对称，键的极性不能抵消，是极性分子性不能抵消，是极性分子F1F2F3F平面三角形，对称，平面三角形，对称，键的极性互相抵消键的极性互相抵消（ F合合=0） ，是非极，是非极性分子性分子CHHHH10928 正四面体型正四面体型 ，对称结构，对称结构，C-H键的极性键的极性互相抵消（互相抵消（ F合合=0） ，是非极性分子，是非极性分子常见分子常见分子 键的极性键的极性 键角键角 分子构型分子构型 分子类型分子类型 常见分子的构型及分子的极性常见分子的构型及分子的极性双原双原子分子分子子H2、Cl2 无无 无无 直线型直线型

21、非极性非极性HCl 有有 无无 直线型直线型 极性极性H2O 有有 104.50 折线型折线型 极性极性CO2 有有 180 直线型直线型 非极性非极性三原三原子分子分子子四原四原子分子分子子NH3 有有 107.30 三角锥型三角锥型 极性极性BF3 有有 120 平面三角形平面三角形 非极性非极性CH4 有有 109.50 正四面体型正四面体型 非极性非极性五原五原子子分子的分子的极性极性分子的空分子的空间结构间结构键角键角决定决定键的极性键的极性决定决定小结：小结：左手和右手不能重叠左手和右手不能重叠 左右手互为镜像左右手互为镜像手性异构体和手性分子手性异构体和手性分子 如果一对分子，它

22、们的组成和原子的排如果一对分子，它们的组成和原子的排列方式完全相同，但如同左手和右手一样互列方式完全相同，但如同左手和右手一样互为镜像，在三维空间里不能重叠，这对分子为镜像，在三维空间里不能重叠，这对分子互称手性异构体。有手性异构体的分子称为互称手性异构体。有手性异构体的分子称为手性分子手性分子 当四个不同的原子或基团连接在碳原子上当四个不同的原子或基团连接在碳原子上时，形成的化合物存在手性异构体。其中，时，形成的化合物存在手性异构体。其中，连接四个不同的原子或基团的碳原子称为手连接四个不同的原子或基团的碳原子称为手性碳原子。性碳原子。 图片图片 1下列化合物中含有手性碳原子的是下列化合物中含

23、有手性碳原子的是( )A.CCl2F2 B.CH3CHCOOHC.CH3CH2OH D.CHOH CH2OHCH2OHOHB课堂练习课堂练习A.OHCCHCH2OH B. OHCCHCClC.HOOCCHCCCl D.CH3CHCCH3 HClOHBrOHClHBrBrCH3CH32下列化合物中含有下列化合物中含有2个个“手性手性”碳原子的是碳原子的是( )BCHCH4 4C：1s22s22p2spsp3 3杂化杂化s2p2p2s2sp3杂化杂化激发激发杂化轨道杂化轨道基态基态激发态激发态spsp3 3杂化轨道特点：杂化轨道特点：四个四个spsp3 3轨道在空间均匀分布，轨道在空间均匀分布，轨道间夹角轨道间夹角109.5109.5三种杂化三种杂化杂杂 化化 类类 型型spspspsp2 2spsp3 3参与杂化的参与杂化的原子轨道原子轨道1 1个个 s + 1s + 1个个p p1 1个个s + 2s + 2个个p p1 1个个s + 3s + 3个个p p杂杂 化化 轨轨 道道 数数2 2个个spsp杂化杂化轨道轨道3 3个个spsp2 2杂化杂化轨道轨道4 4个个spsp3 3杂