《分子的立体构型》课件2

1、第二节第二节 分子的立体结构分子的立体结构一、形形色色的分子一、形形色色的分子 三原子分子立体结构：有直线形三原子分子立体结构：有直线形C0C02 2 、CSCS2 2等，等，V V形如形如H H2 2OO、S0S02 2等。等。四原子分子立体结构：平面三角形：如四原子分子立体结构：平面三角形：如甲醛甲醛(CH(CH2 20)0)分子等，三角锥形：如氨分分子等，三角锥形：如氨分子等。子等。五原子分子立体结构：正四面体形如甲烷、五原子分子立体结构：正四面体形如甲烷、P4等。等。 肉眼不能看到分子，那么，科学家是怎样知道肉眼不能看到分子，那么，科学家是怎样知道分子的形状的呢分子的形状的呢? ?早年

2、的科学家主要靠对物质的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，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。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过分子时，分子会吸收跟它的某些化学键

3、的振动频率相同的红外线，再记录到图谱上呈现吸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。这些信息，可分析出分子的立体结构。科学视野科学视野分子的立体结构是怎样测定的分子的立体结构是怎样测定的？测分子体结构：红外光谱仪测分子体结构：红外光谱仪吸收峰吸收峰分析。分析。二、价层电子对互斥模型二、价层电子对互斥模型一类是中心原子上的价电子都用于形成共价键，一类是中心原子上的价电子都用于形成共价键，如如C0C02 2

4、、CHCH2 20 0、CHCH4 4等分子中的碳原子，它们的立体结构可等分子中的碳原子，它们的立体结构可用中心原子周围的原子数用中心原子周围的原子数n n来预测，概括如下：来预测，概括如下：ABn ABn 立体结构立体结构 范例范例n=2 n=2 直线型直线型 C0C02 2n=3 n=3 平面三角形平面三角形CHCH2 20 0n=4 n=4 正四面体型正四面体型CHCH4 4另一类是中心原子上有孤对电子另一类是中心原子上有孤对电子( (未用于形成共价键的电未用于形成共价键的电子对子对) )的分子，如的分子，如H H2 2O O和和NHNH3 3，中心原子上的孤对电子也要，中心原子上的孤对

5、电子也要占据中心原子周围的空间，并参与互相排斥。例如，占据中心原子周围的空间，并参与互相排斥。例如，H H2 20 0和和NHNH3 3的中心原子工分别有的中心原子工分别有2 2对和对和l l对孤对电子，跟中心原对孤对电子，跟中心原子周围的子周围的键加起来都是键加起来都是4 4，它们相互排斥，形成四面体，它们相互排斥，形成四面体，因而因而H H2 2O O分子呈分子呈V V形，形，NHNH3 3分子呈三角锥形。分子呈三角锥形。一1994年度诺贝尔化学奖授予为研究臭氧作出特殊贡献的化学家。O3能吸收有害紫外线，保护人类赖以生存的空间。O3分子的结构如右图：呈V型，键角116.5o。三个原子以一个

6、O原子为中心，与另外两个O原子分别构成一个非极性共价键；中间O原子提供2个电子，旁边两个O原子各提供1个电子，构成一个特殊的化学键（虚线内部分）三个O原子均等地享有这4个电子。请回答：1臭氧与氧气的关系是 练习练习2下列物质的分子与O3分子的结构最相似的是 a、 H2O b、 CO2 c、 SO2 d、 BeCl23分子中某1原子有1对没有跟其它原子共用电 子叫孤对电子，那么O3分子有 对孤对电子4O3分子是否为极性分子 （是or否）参考答案1同素异形体，因为氧气和臭氧是同一元素形成的不同的单质。2C 35 4是例：例：CH4分子的结构：分子的结构：CHHHH杂化轨道概念：杂化轨道概念：原子形

7、成分子时，同一原子中能量原子形成分子时，同一原子中能量相近的不同类型的原子轨在成键过相近的不同类型的原子轨在成键过程中混合组成新的原子轨道程中混合组成新的原子轨道 在碳原子中，外层只有2个未成对的电子能形成共价键，所以碳原子应是2价。但实践证明，碳原子在有机化合物的结构中，一般都是4价，这是因为碳原子在成键时发生了电子的激发和轨道的杂化。 即碳原子在成键时，其中有1个ZS电子激发到同一个电子层能级相近的2p轨道上去，变成了4个未成对的电子，碳原子即从基态转变为激发态。 例：例：CH4分子形成分子形成C: 2s22px12py13pz2s2p1ssp32s2p激发激发杂化杂化H: 1s1sp3-

8、s键合键合杂化特征：杂化特征：v 能量相近：能量相近：ns,np ns,np,ns (n-1)d,ns,npv 成键能力变大：成键能力变大：轨道形状发生了变化轨道形状发生了变化sp3 杂化杂化 同一个原子的一个同一个原子的一个 ns 轨道与三个轨道与三个 np 轨道进行杂化组合轨道进行杂化组合为为 sp3 杂化轨道。杂化轨道。sp3 杂化轨道间的夹角是杂化轨道间的夹角是 109 28，分子的几，分子的几何构型为正四面体形。何构型为正四面体形。例：例：CH4分子形成分子形成2s2pC的基态的基态2s2p激发态激发态正四面体形正四面体形sp3 杂化态杂化态CHHHH10928外层电子结构：2s 2

9、px 2py 2pz（a）碳的sp3杂化轨道；（b）甲烷正四面体模型sp 杂化杂化 同一原子中同一原子中 ns-np 杂化成新轨道；一个杂化成新轨道；一个 s 轨道和一个轨道和一个 p 轨轨道杂化组合成两个新的道杂化组合成两个新的 sp 杂化轨道。杂化轨道。例：例：BeCl2分子形成分子形成激发激发2s2pBe基态基态2s2p激发态激发态杂化杂化键合键合直线形直线形sp杂化态杂化态直线形直线形化合态化合态Cl Be Cl180 碳的sp杂化轨道s ps p 杂 化 ： 夹 角 为杂 化 ： 夹 角 为180180的直线形杂化的直线形杂化轨道。轨道。sp2 杂化杂化 同一个原子的一个同一个原子的

10、一个 ns 轨道与两个轨道与两个 np 轨道进行杂化组合轨道进行杂化组合为为 sp2 杂化轨道。杂化轨道。sp2 杂化轨道间的夹角是杂化轨道间的夹角是120度，分子的几何度，分子的几何构型为平面正三角形构型为平面正三角形2s2pB的基态的基态2s2p激发态激发态正三角形正三角形sp2 杂化态杂化态例：例：BF3分子形成分子形成BFFFBCl1200ClCl碳的sp2杂化轨道spsp2 2杂化：三个夹角杂化：三个夹角为为120120的平面三角的平面三角形杂化轨道形杂化轨道。 1 1、写出、写出HCNHCN分子和分子和CHCH2 20 0分子的路易斯结构式。分子的路易斯结构式。2 2用用VSEPR

11、VSEPR模型对模型对HCNHCN分子和分子和CHCH2 2O O分子的立体结构分子的立体结构进行预测进行预测( (用立体结构模型表示用立体结构模型表示) )3 3写出写出HCNHCN分子和分子和CHCH2 20 0分子的中心原子的杂化类型。分子的中心原子的杂化类型。4 4分析分析HCNHCN分子和分子和CHCH2 2O O分子中的分子中的键。键。探究练习探究练习四、配合物理论简介四、配合物理论简介2、直线型直线型 平面三角型平面三角型3、sp杂化杂化 sp2杂化杂化 1 1、“电子对给予电子对给予接受键接受键”被称为配位键。一方提供孤对被称为配位键。一方提供孤对电子；一方有空轨道，接受孤电子

12、；一方有空轨道，接受孤对电子。如：对电子。如：Cu(HCu(H2 20)0)2 2 、NHNH4 4中存在配位键。中存在配位键。2 2、通常把金属离子、通常把金属离子( (或原子或原子) )与某些分子或离子与某些分子或离子( (称为配体称为配体) )以以配位键结合形成的化合物称为配位键结合形成的化合物称为配位化合物。配位化合物。 向盛有硫酸铜水溶液的试管里加入氨水，首先形向盛有硫酸铜水溶液的试管里加入氨水，首先形成难溶物，继续添加氨水，难溶物溶解，得到深成难溶物，继续添加氨水，难溶物溶解，得到深蓝色的透明溶液；若加入极性较小的溶剂蓝色的透明溶液；若加入极性较小的溶剂(如乙醇如乙醇)，将析出深蓝

13、色的晶体。将析出深蓝色的晶体。动手做实验：动手做实验：CuCu2 2+2NH+2NH3 3H H2 2O=CuO=Cu（OHOH）2 2+2NH+2NH4 4CuCu（OHOH）2 2+4NH+4NH3 3H H2 2O=CuO=Cu（NHNH3 3）4 4 2 2+2OH+2OH+4H+4H2 2OOCuCu（NHNH3 3）4 4 2 2深蓝色深蓝色 在在CuCu（NHNH3 3）4 4 2 2里，里，NHNH3 3分子的氮原子给出孤分子的氮原子给出孤对电子对，对电子对，CuCu2 2接受电子对，以配位键形成了接受电子对，以配位键形成了CuCu（NHNH3 3）4 4 2 2实验：向盛有氯化铁溶液实验：向盛有氯化铁溶液( (或任何含或任何含FeFe3 3的溶液的溶液) )的试管中滴加的试管中滴加1 1滴硫氰化钾滴硫氰化钾(KSCN)(KSCN)溶液，观察实验溶液，观察实验现象。现象。实验现象：实验现象：看到试管里溶液的颜色跟血液极为相似。看到试管里溶液的颜色跟血液极为相似。已知的配合物种类繁多，新的配合物由于纷繁复杂的有机已知的配合物种类繁多，新的配合物由于纷繁复杂的有机物配体而层出不穷，使得无机化合物的品种迅速增长。叶物配体而层出不穷，使得无机化合物的品种迅速增长。叶绿素、血红素和维生素绿素、血红素和维生素B B1212都是配合