分子的空间构型与分子性质.ppt

1、,第2节 共价键与分子的空间构型,复习回顾,共价键,键,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,形形色色的分子,O2,HCl,H2O,CO2,C2H2,CH2O,COCl2,NH3,P4,CH4,CH3CH2OH,CH3COOH,C6H6,C8H8,CH3OH,C60,C20,C40,C70,2s 2px 2py 2pz,问题：,分子式为什么是CH4，而不是CH2或CH3？,CH4分子为什么具有正四面体的空间构型？,1.杂化轨道理论简介,109.5,激发,当碳原子与4个氢原子形成甲烷分子时，

2、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：,等性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。,sp3杂化： 三个夹角为109 28 的正四面体型形杂化轨道。,等性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。sp2 杂化轨道间的夹角是120，分子的几何构型为平面正三角形。,BF3分子形成,激发,120,碳的

3、sp2杂化轨道,sp2杂化： 三个夹角为120的平面三角形杂化轨道。,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,等性sp 杂化,碳的sp杂化轨道,sp杂化： 夹角为180的直线形杂化轨道。,如何判断一个化合物的中心原子的杂化类型？,饱和碳,sp3,sp2,sp,双键碳,叁键碳,NH3 的空间构型,的空间构型,0 0 0 1 2,几种常见的杂化轨道类型,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个键，形成的是sp2杂化；如果全部

4、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.,一般方法,共价分子的几何外形取决于分子价层电子对数目和类型。分子的价电子对（包括成键电子对和孤电子对）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,2、确定分子空间构型的简易方法,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：

5、1，O与S为0 N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,价层电子对互斥理论的应用实例,在CH4 中，C 有4个电子，4个H 提供4个电子，C 的价层电子总数为8个，价层电子对为4对 。C 的价层电子对的排布为正四面体，由于价层电子对全部是成键电子对，因此 CH4 的空间构型为正四面体。,（一） CH4 的空间构型,（二） 的空间构型,在 中，Cl 有7个价电子，O不提供电子，再加上得到的1个电子，价层电子总数为8个，价层电子对为4对。Cl的价层电子对的排布为四面体，四面体的 3 个顶角被3个O占据，余下的一个顶角被孤对电子占

6、据，因此 为三角锥形。,（三） PCl5 的空间构型,在 PCl5 中，P 有5个价电子，5 个Cl分别提供1个电子，中心原子共有5对价层电子对，价层电子对的空间排布方式为三角双锥，由于中心原子的价层电子对全部是成键电子对，因此PCl5 的空间构型为三角双锥形。 利用价层电子对互斥理论，可以预测大多数主族元素的原子所形成的共价化合物分子或离子的空间构型。,中心原子的价层电子对的排布和 ABn 型共价分子的构型,2,3,平面 三角 形,2 0 AB2,直线形HgCl2,3 0 AB3,2 1 AB2,价,层,电,子,对,数,平面三角形 BF3,角形,PbCl2,布,方式,4,四面 体,4 0 A

7、B4,3 1 AB3,2 2 AB2,正四面体 CH4,三角锥形 NH3,角形,H2O,布,布方式,体,5,三角 双锥,50 AB5,4 1 AB4,3 2 AB3,2 3 AB2,三角双锥 PCl5,变形四面 SF4,T形 ClF3,直线形,布,布方式,形,6,八面体,60 AB6,51 AB5,42 AB4,正八面体 SF6,四方锥形,IF5,平面正方,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分子中的键。,科学探究:,直线形,平面三角形,sp杂化 sp2杂化

8、,2个键,1个键,H-CN,H-C=O | H,1、下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是 ( ) ACO2与SO2 BCH4与NH3 CBeCl2与BF3 DC2H2与C2H4,B,课堂练习,2、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,3、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。 (1)PCl3 (2)BCl3 (3)CS2,分子构型与分子性质,在单质分子中，同种原子形成共价键，两个原子吸引电子的能力 相同，共用电子对不偏向任何一个原子，因

9、此成键的原子都不显 电性。这样的共价键叫做非极性共价键，简称非极性键。,非极性键,由相同元素的原子形成的共价键是非极性键。如单质分子（如H2、Cl2、O3、P4等）、某些共价化合物（如乙醇、乙烯等）和某些离子化合物（如Na2O2等）含有非极性键。,在化合物分子中，不同种原子形成 的共价键，由于不同原子吸引 电子的能力不同，共用电子对必然偏向吸引电子能力强的原子一 方，因而吸引电子能力较强的原子一方相对地显负电性，吸引电 子能力较弱的原子一方相对地显正电性。这样的共价键叫做极性 共价键，简称极性键。,极性键,由不同元素的原子形成的共价键一般是极性键，如HCl、CO2 、 CCl4、SO42、OH

10、等都含有极性键。,极 性 分 子：分子中正负电荷中心不重合，从整个分子来电荷的分布是不均匀的，不对称的，这样的分子为极性分子。,极性分子和非极性分子,非极性分子：分子中正负电荷中心重合，从整个分子来看，电荷的分布是均匀的，对称的，这样的分子为极性分子。,键的极性与分子的极性的区别与联系,极性键和非极性键,是否由同种元素原子形成,极性分子和非极性分子,分子构型和键的极性,1. 以非极性键结合的双原子分子必为非极性分子；,2. 以极性键结合的双原子分子一定是极性分子；,3. 以极性键结合的多原子分子，是否是极性分子， 由该分子的空间构型决定。,键有极性，分子不一定有极性。,常见分子的构型及其分子的

11、极性（一）,常见分子的构型及其分子的极性（二）,常见分子的构型及其分子的极性（三）,常见分子的构型及其分子的极性（四）,常见分子的构型及其分子的极性（五）,小结,化学键,相似相溶,极性分子易溶于极性溶剂中； 非极性分子易溶于非极性溶剂中。,例如：碘（非极性分子）易溶于四氯化碳（非极性分子），但是在水（极性分子）中溶解度很小。,练习,1. 下列化学键中，都属于极性共价键的是： A. 共价化合物中的化学键 B. 离子化合物中的共价键 C. 同种元素原子间的共价键 D. 不同元素原子间的共价键,2. X、Y、Z是三种常见的短周期元素，可以形成XY2、Z2Y、XY3、 Z2Y2、Z2X等化合物，已知Y的离子和Z的离子有相同的电子层结