高二化学分子的空间构型

高二化学分子的空间构型第一页，共36页。教学目标1、了解杂化轨道的类型，并能运用杂化轨道理论及价层电子对互斥理论判断分子或离子的空间构型；2、初步认识分子的空间构型、键角等概念；3、能结合实例说明等电子体原理的应用。第一页第二页，共36页。复习回顾共价键σ键π键键参数键能键长键角衡量化学键的强弱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”,呈镜像对称第二页第三页，共36页。形形色色的分子O2HClH2OCO2第三页第四页，共36页。C2H2CH2OCOCl2NH3P4第四页第五页，共36页。完全免费,无需注册,天天更新！第五页第六页，共36页。完全免费,无需注册,天天更新！第六页第七页，共36页。CH4CH3CH2OHCH3COOHC6H6C8H8CH3OH第七页第八页，共36页。思考：同为三原子分子，CO2和H2O分子的空间结构却不同，什么原因？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？第八页第九页，共36页。探究与讨论：1、用轨道表示式写出H、C、N、O等原子的最外层电子的排布情况：第九页第十页，共36页。2、写出CO2、H2O、NH3、CH2O、CH4等分子的电子式、结构式及分子的空间结构：分子CO2H2ONH3CH2OCH4电子式结构式中心原子有无孤对电子空间结构OCO:::::::::::HOH::::HNH:H:::HCH:HHO=C=OH-O-HH-N-H-HH-C-H=OH-C-H--HH无有有无无直线形角形三角锥形平面三角形正四面体::

HCH:O:::第十页第十一页，共36页。C原子与H原子结合形成的分子为什么是CH4，而不是CH2或CH3？CH4分子为什么具有正四面体的空间构型（键长、键能相同，键角相同为109°28′）？2s2px2py2pz问题：2s2px2py2pz

C第十一页第十二页，共36页。为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论，1.杂化轨道理论简介2s2pC的基态2s2p激发态正四面体形sp3杂化态CHHHH109°28’激发它的要点是：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个能量相等、成分相同的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：杂化第十二页第十三页，共36页。sp3

杂化原子形成分子时，同一个原子中能量相近的一个ns轨道与三个np轨道进行混合组成四个新的原子轨道称为sp3杂化轨道。SP2第十三页第十四页，共36页。思考题：为了满足生成BF3和BeCl2的要求，B和Be原子的价电子排布应如何改变？用轨道式表示B和Be原子的价电子结构的改变。

BF3中的B是sp2杂化，BeCl2中的Be是sp杂化。

第十四页第十五页，共36页。sp2

杂化同一个原子的一个ns轨道与两个np轨道进行杂化组合为sp2杂化轨道。2s2pB的基态2p2s激发态正三角形sp2杂化态BF3分子形成BFFF激发120°杂化第十五页第十六页，共36页。

同一原子中ns-np

杂化成新轨道：一个s

轨道和一个p轨道杂化组合成两个新的sp杂化轨道。BeCl2分子形成激发2s2pBe基态2s2p激发态杂化直线形sp杂化态键合直线形化合态Cl

BeCl180

sp

杂化第十六页第十七页，共36页。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？C－Csp3sp2spC＝CC≡C第十七页第十八页，共36页。（1）看中心原子有没有形成双键或叁键，如果有1个叁键，则其中有2个π键，用去了2个p轨道，形成的是sp杂化；如果有1个双键则其中有1个π键，形成的是sp2杂化；如果全部是单键，则形成的是sp3杂化。（2）没有填充电子的空轨道一般不参与杂化。2、判断中心原子的杂化类型一般方法第十八页第十九页，共36页。共价分子的几何外形取决于分子价层电子对数目和类型（包括成键电子对和孤电子对）。分子的价电子对由于相互排斥作用,而趋向尽可能远离以减小斥力而采取对称的空间构型。价层电子对互斥理论3、确定分子或离子空间构型的简易方法：第十九页第二十页，共36页。

利用价层电子对互斥理论预测分子或离子的空间构型的步骤如下：（1）确定中心原子的价层电子对数：价层电子对数＝（中心原子的价电子数＋配位原子提供的电子数±离子电荷数

)/2式中：中心原子的价电子数=主族序数例如：B：3，C：4，N：5，O：6，X：7，稀有气体：8配位原子提供的价电子数：H与卤素：1，O与S为0N原子做配位原子时为-1当中心原子的价电子数为奇数时要加1例如：SO42-VP=(6+0+2)/2=4第二十页第二十一页，共36页。(2)确定电子对的空间构型：根据中心原子A周围的电子对数，从图中找出电子对的空间构型。(3)确定中心原子的孤对电子对数，推断分子的空间构型：把配位原子排布在中心原子周围，每一电子对连接一配位原子，未结合的电子对就是孤电子对。(4)根据电子对间排斥力大小，确定排斥力最小的稳定结构。价层电子对数23456电子对排布方式 直线形平面三角形四面体三角双锥八面体第二十一页第二十二页，共36页。中心原子的价层电子对的排布和ABn型共价分子的构型价层电子对排布成键电子对数孤对电子对数分子类型电子对的排布方式分子构型 实例直线形

23平面三角形20 AB2直线形 HgCl230 AB321 AB2价层电子对数平面三角形BF3角形PbCl2第二十二页第二十三页，共36页。价层电子对数价层电子对排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 实例布方式4四面体4 0AB43 1AB32 2AB2正四面体CH4三角锥形NH3角形H2O第二十三页第二十四页，共36页。1、写出HCN分子和CH2O分子的结构式。2．对HCN分子和CH2O分子的立体结构进行预测。

3．写出HCN分子和CH2O分子的中心原子的杂化类型。4．分析HCN分子和CH2O分子中的π键。科学探究:直线形

平面三角形sp杂化sp2杂化2个π键1个π键第二十四页第二十五页，共36页。应用反馈:化学式中心原子价层电子对数中心原子结合的原子数空间构型CO2SO2NH2－PCl3H3O+SiCl4NO3-NH4+2334443422233434直线形角形角形三角锥形三角锥形平面正三角形正四面体形正四面体形SO42－44正四面体形第二十五页第二十六页，共36页。分子CH4H2ONH3CO2C2H4键角109.5104.5107.3180120杂化类型sp3sp3sp3spsp2思考:CH4、H2O、NH3分子中的中心原子均采用SP3杂化，但为何键角存在差异？第二十六页第二十七页，共36页。

具有相同的通式——ABm，而且价电子总数相等的分子或离子具有相同的结构特征,这个原理称为“等电子体原理”。这里的“结构特征”的概念既包括分子的立体结构，又包括化学键的类型，但键角并不一定相等，除非键角为180

或90

等特定的角度。（1）CO2、CNS–、NO2+、N3–具有相同的通式—AX2，价电子总数16，具有相同的结构—直线型分子，中心原子上没有孤对电子而取sp杂化轨道，形成直线形s-骨架，键角为180

，分子里有两套

34p-p大

键。等电子体原理第二十七页第二十八页，共36页。

（2）CO32–、NO3–、SO3等离子或分子具有相同的通式—AX3,总价电子数24，有相同的结构—平面三角形分子,中心原子上没有孤对电子而取sp2杂化轨道形成分子的s-骨架，有一套

46p-p大

键。

（3）SO2、O3、NO2–等离子或分子，AX2，18e，中心原子取sp2杂化形式，VSEPR理想模型为平面三角形，中心原子上有1对孤对电子(处于分子平面上)，分子立体结构为V型(或角型、折线型)，有一套符号为

34的p-p大

键。第二十八页第二十九页，共36页。三星学科,教师助手,学生帮手,家长朋友！第二十九页第三十页，共36页。

（4）SO42–、PO43–等离子具有AX4的通式,总价电子数32，中心原子有4个s-键，故取sp3杂化形式，呈正四面体立体结构；

（5）PO33–、SO32–、ClO3–等离子具有AX3的通式，总价电子数26，中心原子有4个s-轨道(3个s-键和1对占据s-轨道的孤对电子)，VSEPR理想模型为四面体，(不计孤对电子的)分子立体结构为三角锥体，中心原子取sp3杂化形式，没有p-pp键或p-p大

键，它们的路易斯结构式里的重键是d-p大

键。第三十页第三十一页，共36页。根据等电子原理，判断下列各组分子属于等电子体的是A、H2O、H2SB、HF、NH3

C、CO、CO2D、NO2、SO2答案：A第三十一页第三十二页，共36页。(04年江苏)

1919年，Langmuir提出等电子原理：原子数相同、电子总数相同的分子，互称为等电子体。等电子体的结构相似、物理性质相近。(1)根据上述原理，仅由第2周期元素组成的共价分子中，互为等电子体的是：

和

；

和

。CON2LiBeBCNOFNeCO2N2O第三十二页第三十三页，共36页。通常把具有相同电子数和相同原子数的分子或离子称为等电子体。等电子体的结构和性质相似（等电子原理）。有下列两个系列的物质：系列一CH4C2H6CO32-YC2O42-W系列二NH4+N2H62+XNO2+ZN2试根据等电子体的概念及上述两系列物质的排列规律，推断X、Y、Z、W可能是下列物质中的A、NO