分子立体构型

关于分子立体构型第一页，共七十一页，2022年，8月28日活动：1、利用几何知识分析一下，空间分布的两个点是否一定在同一直线？迁移:两个原子构成的分子，将这2个原子看成两个点，则它们在空间上可能构成几种形状？分别是什么？O2HCl第二页，共七十一页，2022年，8月28日活动：2、利用几何知识分析一下，空间分布的三个点是否一定在同一直线上？迁移：三个原子构成的分子，将这3个原子看成三个点，则它们在空间上可能构成几种形状？分别是什么？结论：在多原子构成的分子中，由于原子间排列的空间顺序不一样，使得分子有不同的结构，这就是所谓的分子的立体构型。第三页，共七十一页，2022年，8月28日一.形形色色的分子H2OCO2

1、三原子分子立体结构（有直线形和V形）直线形180°V形105°第四页，共七十一页，2022年，8月28日

2、四原子分子立体结构（常见的是平面三角形、三角锥形）HCHONH3平面三角形120°三角锥形107°第五页，共七十一页，2022年，8月28日3、五原子分子立体结构（最常见的是正四面体）CH4正四面体第六页，共七十一页，2022年，8月28日4、其它P4正四面体60°C2H2直线形180°第七页，共七十一页，2022年，8月28日C60C20C40C70资料卡片：形形色色的分子第八页，共七十一页，2022年，8月28日第九页，共七十一页，2022年，8月28日同为三原子分子，CO2和H2O分子的空间结构却不同，什么原因？思考: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？第十页，共七十一页，2022年，8月28日二．价层互斥理论（VSEPR）1.内容对ABn型的分子或离子，中心原子A价层电子对（包括成键σ键电子对和未成键的孤对电子对）之间由于存在排斥力，将使分子的几何构型总是采取电子对相互排斥最小的那种构型，以使彼此之间斥力最小，分子体系能量最低,最稳定。σ键电子对和孤对电子对排斥力最小第十一页，共七十一页，2022年，8月28日2.价层电子对（σ键电子对和未成键的孤对电子对）代表物电子式中心原子结合原子数σ键电子对孤对电子对价层电子对数H2ONH3CO2CH4:::HOH::::HNH:H:::HCH:HHOCO::::::::2342224314404202第十二页，共七十一页，2022年，8月28日中心原子上的孤电子对数

=½（a-xb)δ键电子对数

a:对于原子：为中心原子的最外层电子数(对于阳离子：a为中心原子的最外层电子数减去离子的电荷数；对于阴离子：a为中心原子的最外层电子数加上离子的电荷数）x为与中心原子结合的原子数b为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数(H为1，其他原子为“8-该原子的最外层电子数）=δ键个数+中心原子上的孤对电子对个数价层电子对数=与中心原子结合的原子数第十三页，共七十一页，2022年，8月28日分子或离子中心原子

a

x

b中心原子上的孤电子对数

H2O

O

SO2

S

NH4+

N

CO32-

C

6

15-1=4

0

4+2=6

0224132孤电子对的计算

6

212=½（a-xb)第十四页，共七十一页，2022年，8月28日剖析内容对ABn型的分子或离子，中心原子A价层电子对（包括成键σ键电子对和未成键的孤对电子对）之间由于存在排斥力，将使分子的几何构型总是采取电子对相互排斥最小的那种构型，以使彼此之间斥力最小，分子体系能量最低,最稳定。排斥力最小A第十五页，共七十一页，2022年，8月28日3.价电子对的空间构型(VSEPR模型)电子对数目：234VSEPR模型：

直线平面三角形正四面体第十六页，共七十一页，2022年，8月28日(VSEPRmodels)价层电子对互斥模型1、中心原子上无孤对电子的分子：VSEPR模型就是其分子的立体结构，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、CCl42.中心原子上存在孤对电子的分子：先由价层电子对数得出含有孤对电子的价层电子对互斥模型，然后略去孤对电子在价层电子对互斥模型占有的空间，剩下的就是分子的立体结构。第十七页，共七十一页，2022年，8月28日分子的VSEPR模型分子立体构型第十八页，共七十一页，2022年，8月28日分子或离子σ键电子对数孤电子对数VSEPR模型及名称分子的立体构型及名称CO2CO32-SO24.VSEPR模型应用——预测分子立体构型232001COOCOOOSOO直线形直线形平面三角形平面三角形V形平面三角形中心原子的孤对电子也要占据中心原子的空间，并与成键电子对互相排斥。推测分子的立体模型必须略去VSEPR模型中的孤电子对第十九页，共七十一页，2022年，8月28日分子或离子σ键电子对数孤电子对数VSEPR模型及名称分子的立体构型及名称CH4NH3H2O432012CHHHHNHHHOHH正四面体正四面体正四面体三角锥形正四面体V形第二十页，共七十一页，2022年，8月28日应用反馈化学式中心原子孤对电子数σ键电子对数VSEPR模型H2SBF3NH2-2023空间构型V形平面三角形

V形22平面三角形四面体四面体第二十一页，共七十一页，2022年，8月28日ABn型分子的VSEPR模型和立体结构VSEPR模型成键电子对数孤对电子对数分子类型电子对的排布模型

立体结构

实例

23平面三角形20 AB2直线形

CO230 AB321 AB2价层电子对数平面三角形

BF3V形SO2小结:直线形第二十二页，共七十一页，2022年，8月28日价层电子对数VSEPR模型成键电子对数孤对电子对数分子类型电子对的排布分子构型

实例模型4正四面体4 0AB43 1AB32 2AB2正四面体

CH4三角锥形

NH3V形H2O第二十三页，共七十一页，2022年，8月28日1.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C牛刀小试2.用价层电子对互斥模型判断SO3的分子构型＿＿＿A、正四面体形B、V形C、三角锥形D、平面三角形D第二十四页，共七十一页，2022年，8月28日课堂练习：1、多原子分子的立体结构有多种，三原子分子的立体结构有＿＿＿

形和

形，大多数四原子分子采取

形和＿＿＿形两种立体结构，五原子分子的立体结构中最常见的是

形。

2、下列分子或离子中，不含有孤对电子的是

＿＿＿

A、H2O、B、H3O+、C、NH3、D、NH4+3、下列分子①BCl3、②CCl4、③H2S、④CS2中,其键角由小到大的顺序为＿＿＿

4、以下分子或离子的结构为正四面体，且键角为109°28′的是＿＿＿＿

①CH4②NH4+③CH3Cl④P4⑤SO42-A、①②③B、①②④C、①②⑤D、①④⑤直线V平面三角三角锥③②①④DC正四面体第二十五页，共七十一页，2022年，8月28日第二节分子的立体构型第二课时——杂化理论第二十六页，共七十一页，2022年，8月28日活动：请根据价层电子对互斥理论分析CH4的立体构型新问题1：1.写出碳原子的核外电子排布图，思考为什么碳原子与氢原子结合形成CH4，而不是CH2？C原子轨道排布图1s22s22p2H原子轨道排布图1s1第二十七页，共七十一页，2022年，8月28日新问题2：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CC为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论第二十八页，共七十一页，2022年，8月28日sp3C：2s22p2

由1个s轨道和3个p轨道混杂并重新组合成4个能量与形状完全相同的轨道。我们把这种轨道称之为

sp3杂化轨道。为了四个杂化轨道在空间尽可能远离，使轨道间的排斥最小，4个杂化轨道的伸展方向成什么立体构型?第二十九页，共七十一页，2022年，8月28日

四个H原子分别以4个s轨道与C原子上的四个sp3杂化轨道相互重叠后，就形成了四个性质、能量和键角都完全相同的S-SP3σ键，从而构成一个正四面体构型的分子。

109°28’第三十页，共七十一页，2022年，8月28日主族元素的ns、np轨道1.概念：在形成分子时，在外界条件影响下若干不同类型能量相近的原子轨道混合起来，重新组合成一组新轨道的过程叫做原子轨道的杂化，所形成的新轨道就称为杂化轨道。2.要点：（1）参与参加杂化的各原子轨道能量要相近（同一能级组或相近能级组的轨道）；（2）杂化前后原子轨道数目不变：参加杂化的轨道数目等于形成的杂化轨道数目；但杂化轨道改变了原子轨道的形状方向，在成键时更有利于轨道间的重叠；三.杂化轨道理论第三十一页，共七十一页，2022年，8月28日sp杂化轨道的形成过程

xyzxyzzxyzxyz180°每个sp杂化轨道的形状为一头大，一头小，含有1/2s

轨道和1/2p

轨道的成分两个轨道间的夹角为180°，呈直线型

sp

杂化：1个s轨道与1个p轨道进行的杂化,形成2个sp杂化轨道。第三十二页，共七十一页，2022年，8月28日180°ClClBe例如：Sp

杂化——BeCl2分子的形成Be原子：1s22s2

没有单个电子，spsp杂化ClClsppxpx第三十三页，共七十一页，2022年，8月28日sp2杂化轨道的形成过程

xyzxyzzxyzxyz120°每个sp2杂化轨道的形状也为一头大，一头小，含有1/3s

轨道和2/3p

轨道的成分每两个轨道间的夹角为120°，呈平面三角形

sp2杂化：1个s轨道与2个p轨道进行的杂化,形成3个sp2杂化轨道。第三十四页，共七十一页，2022年，8月28日120°FFFB例如：Sp2

杂化——BF3分子的形成B：1s22s22p1没有3个成单电子sp2sp2杂化第三十五页，共七十一页，2022年，8月28日sp3杂化轨道的形成过程

xyzxyzzxyzxyz109°28′

sp3杂化：1个s轨道与3个p轨道进行的杂化,形成4个sp3杂化轨道。

每个sp3杂化轨道的形状也为一头大，一头小，含有1/4s

轨道和3/4p

轨道的成分每两个轨道间的夹角为109.5°，

空间构型为正四面体型第三十六页，共七十一页，2022年，8月28日例如：Sp3

杂化——CH4分子的形成sp3C：2s22p2第三十七页，共七十一页，2022年，8月28日3.杂化轨道分类：sp3CH4原子轨道杂化等性杂化：参与杂化的各原子轨道进行成分的均匀混合。杂化轨道每个轨道的成分轨道间夹角(键角)

sp1/2s，1/2p180°

sp21/3s，2/3p120°

sp31/4s，3/4p109°28′第三十八页，共七十一页，2022年，8月28日H2O原子轨道杂化

O原子：2s22p4有2个单电子，可形成2个共价键，键角应当是90°，Why?2s2p2

对孤对电子杂化不等性杂化：参与杂化的各原子轨道进行成分上的不均匀混合。某个杂化轨道有孤电子对第三十九页，共七十一页，2022年，8月28日排斥力：孤电子对-孤电子对>孤电子对-成键电子对>成键电子对-成键电子对第四十页，共七十一页，2022年，8月28日4.杂化类型判断：因为杂化轨道只能用于形成σ键或用来容纳孤电子对，故有小结：杂化类型的判断方法：先确定分子或离子的VSEPR模型，然后就可以比较方便地确定中心原子的杂化轨道类型。=中心原子孤对电子对数＋中心原子结合的原子数杂化轨道数=中心原子价层电子对数第四十一页，共七十一页，2022年，8月28日4.杂化类型判断：A的价电子对数234A的杂化轨道数杂化类型A的价电子空间构型A的杂化轨道空间构型ABm型分子或离子空间构型对于ABm型分子或离子，其中心原子A的杂化轨道数恰好与A的价电子对数相等。234spsp2sp3直线型平面三角形正四面体直线型平面三角形正四面体直线型平面三角形或V形正四面体三角锥形或V形第四十二页，共七十一页，2022年，8月28日例1：计算下列分子或离子中的价电子对数，并根据已学填写下表物质价电子对数中心原子杂化轨道类型杂化轨道/电子对空间构型轨道夹角分子空间构型键角气态BeCl2CO2BF3CH4NH4+H2ONH3PCl322344444spspsp2sp3直线形直线形平面三角形正四面体180°180°120°109.5°直线形直线形平面三角形正四面体V形三角锥形180°180°120°109.5°109.5°104.5°107.3°107.3°课堂练习第四十三页，共七十一页，2022年，8月28日例题二：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第四十四页，共七十一页，2022年，8月28日试用杂化轨道理论分析乙烯和乙炔分子的成键情况交流讨论第四十五页，共七十一页，2022年，8月28日

C原子在形成乙烯分子时，碳原子的2s轨道与2个2p轨道发生杂化，形成3个sp2杂化轨道，伸向平面正三角形的三个顶点。每个C原子的2个sp2杂化轨道分别与2个H原子的1s轨道形成2个相同的σ键，各自剩余的1个sp2杂化轨道相互形成一个σ键，各自没有杂化的l个2p轨道则垂直于杂化轨道所在的平面，彼此肩并肩重叠形成π键。所以，在乙烯分子中双键由一个σ键和一个π键构成。第四十六页，共七十一页，2022年，8月28日

C原子在形成乙炔分子时发生sp杂化，两个碳原子以sp杂化轨道与氢原子的1s轨道结合形成σ键。各自剩余的1个sp杂化轨道相互形成1个σ键，两个碳原子的未杂化2p轨道分别在Y轴和Z轴方向重叠形成π键。所以乙炔分子中碳原子间以叁键相结合。第四十七页，共七十一页，2022年，8月28日大π键C6H6

sp2杂化第四十八页，共七十一页，2022年，8月28日第四十九页，共七十一页，2022年，8月28日第二节分子的立体构型第三课时——配位理论第五十页，共七十一页，2022年，8月28日第五十一页，共七十一页，2022年，8月28日[Cu(H2O)4]2+SO42

–

天蓝色天蓝色天蓝色无色无色无色Na+Cl-K+Br-K

+实验探究[2—1]固体溶液颜色无色离子：CuSO4CuCl2•2H2OCuBr2NaClK2SO4KBr向盛有固体样品的试管中，分别加1/3试管水溶解固体，观察实验现象并填写下表什么离子呈天蓝色：白色白色白色白色绿色深褐色思考与交流1为什么CuSO4•5H2O晶体是蓝色而无水CuSO4是白色？第五十二页，共七十一页，2022年，8月28日思考与交流2Cu2+与H2O是如何结合的呢？1、在强酸溶液电离的过程中，

H2O能与H+结合形成H3O+，请用电子式表示H与O形成H2O的过程，比较H2O和H3O+的电子式，讨论H2O与H+是如何形成H3O+？O••••••H2X••O•••XH•HXH••O•••XH•HX+第五十三页，共七十一页，2022年，8月28日1.配位键①.定义：②.形成条件:③.表示方法:一方提供孤电子对一方提供空轨道AB提供孤电子对的原子与接受孤电子对的原子之间形成的共价键，④.键参数:同其他相同原子形成的共价键键参数完全相同HOHH即“电子对给予—接受键”第五十四页，共七十一页，2022年，8月28日Cu2+与H2O是如何结合的呢？思考与交流2Cu2+H+提供空轨道接受孤对电子H2O提供孤电子对H2OHOHHCuH2OH2OH2OOH22+2、请根据H3O+的形成提出[Cu(H2O)4]2+中Cu2+与H2O结合方式的设想，并将你的想法与同学交流。第五十五页，共七十一页，2022年，8月28日2.配合物②.配合物的组成Cu(H2O)4SO4内界外界中心离子配体配位数①.定义:通常把接受孤电子对的金属离子（或原子）与某些提供孤电子对的分子或离子以配位键结合形成的化合物称为配位化合物，简称配合物(配离子)第五十六页，共七十一页，2022年，8月28日天蓝色溶液蓝色沉淀深蓝色溶液除水外，是否有其他电子给予体？实验探究[2—2]（取实验[2-1]所得硫酸铜溶液1/3实验）根据现象分析溶液成分的变化并说明你的推断依据，写出相关的离子方程式Cu(OH)2H2OCuH2OH2OOH22+CuH3N2+NH3NH3NH3深蓝色晶体[Cu(NH3)4]SO4•H2O思考与交流3+乙醇静置第五十七页，共七十一页，2022年，8月28日Fe3++3SCN-=Fe(SCN）3

血红色配位数可为1—6Fe3+是如何检验的？思考能形成配合物的离子不能大量共存第五十八页，共七十一页，2022年，8月28日2、有Fe2+Cu2+Zn2+Ag+H2ONH3Cl

CO可以作为中心离子的是可以作为配体的是Fe2+Cu2+Zn2+

H2ONH3CN

COAg+CN

Cl

CH4CO2微粒常见的配位体常见的中心离子过渡金属原子或离子X-COCN

H2ONH3SCN-配位数一般中心离子所结合的配体个数第五十九页，共七十一页，2022年，8月28日实验探究[2—4]向实验[2—2]深蓝色溶液中滴加硫酸，观察实验现象，由此现象变化说明了什么天蓝色溶液+硫酸H2OCuH2OH2OOH22+Cu2+

OH2<Cu2+

NH3<H+

NH3配位键的稳定性HNHHH+深蓝色溶液CuH3N2+NH3NH3NH3H2OCuH2OH2OOH22+天蓝色溶液第六十页，共七十一页，2022年，8月28日配合物具有一定的稳定性，配位键越强，配合物越稳定。过渡金属配合物远比主族金属易形成配合物③.

配合物的性质第六十一页，共七十一页，2022年，8月28日④.配合物的应用a在生命体中的应用b在医药中的应用c配合物与生物固氮d在生产生活中的应用王水溶金叶绿素血红蛋白抗癌药物酶维生素B12钴配合物含锌的配合物含锌酶有80多种固氮酶照相技术的定影电解氧化铝的助熔剂