分子的立体构型

1、分子的立体构型,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？,O2,HCl,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位置不一样，使得分子有不同的结构，这就是所谓的分子的立体构型。,一、形形色色的分子,H2O,CO2,1、三原子分子立体结构,直线形 180,V形 105,2、四原子分子立体结构,HC

2、HO,NH3,平面三角形 120,三角锥形 107,3、五原子分子立体结构,CH4,正四面体,4、其它,P4,正四面体 60,C2H2,直线形 180,CH4,CH3CH2OH,CH3COOH,C6H6,C8H8,CH3OH,C60,C20,C40,C70,分子世界如此形形色色，异彩纷呈，美不胜收，常使人流连忘返。 那么分子结构又是怎么测定的呢,？,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，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。 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原子处于平衡位置时的模

3、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。,科学视野分子的立体结构是怎样测定的？ （指导阅读P39）,测分子体结构：红外光谱仪吸收峰分析。,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？,二、价层电子对互斥理论,1.内容,对ABn型的分子或离子，中心原子A的价层电子对（包括成键键电子对和未成键的孤对电子对）之间由于存在排斥力，

4、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，分子或离子的体系能量最低,最稳定。,键电子对和孤对电子对,排斥力最小,2.价层电子对数的计算,价层电子对数,= 键电子对数+中心原子上的孤电子对数,键电子对数 = 键个数= 与中心原子结合的原子数,中心原子上的孤电子对数 =（a-xb),配位原子,6,1,5-1=4,0,4+2=6,0,2,2,4,1,3,2,6,2,2,1,=（a-xb),练习：孤电子对的计算,H2O,NH3,CO2,CH4,2,3,4,2,2,2,4,3,1,4,4,0,4,2,0,2,练习：价层电子对的计算,价层电子对互斥理论内容剖析,对ABn

5、型的分子或离子，中心原子A价层电子对（包括成键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,3.价层电子对的空间构型（即VSEPR模型）,电子对数目：2 3 4 VSEPR模型：,直线形,平面三角形,正四面体形,4. VSEPR模型应用预测分子立体构型,2,3,2,0,0,1,直线形,直线形,平面三角形,平面三角形,V形,平面三角形,4,4,4,0,1,2,正四面体,正四面体,正四面体,三角锥形,正四面体,V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

6、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,判断分子空间构型方法：,价层电子对数,VSEPR模型,略去孤电子对,分子（离子）的立体构型,排斥力：,孤电子对-孤电子对,孤电子对-键电子对,键电子对-键电子对,ABn 型分子的VSEPR模型和立体结构,2,3,平面 三角 形,2 0 AB2,直线形 CO2,3 0 AB3,2 1 AB2,价,层,电,子,对,数,平面三角形 BF3,V形,SO2,小结:,直线形,模型,4,正四面 体,4 0 AB4,3 1 AB3,2 2 AB2,正四面体 CH4,三角锥形 NH3,V形,H2O,若中心原子孤电子对数为0，则VSEPR模型与分子立体

7、构型一致，若孤电子对数不为0，则二者不一致,4、请你根据价层电子对互斥理论，判断出下列分子的空间构型。 PCl3 SO3 SiCl4 SCl2 PCl5,三角双锥形,三角锥形,平面三角形,正四面体,V形,应用反馈,2,0,2,3,空间构型,V形,平面三角形,V 形,2,2,平面三角形,正四面体,正四面体,判断分子空间构型方法：先通过价层电子对数，确定VSEPR模型，再略去中心原子上孤电子对，确定分子（离子）的立体构型。,第二节 分子的立体构型,第二课时杂化轨道理论,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C

8、H4，而不是CH2 ？,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,C,为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论,C：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?,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

9、性质、能量和键角都完全相同的S-SP3键，从而构成一个正四面体构型的分子。,三、杂化理论简介,1.概念：在形成分子时，由于原子的相互影响,若干个不同类型但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、杂化理论简介,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

10、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；,（3）为使相互间排斥力最小，杂化轨道在空间取最大夹角分布，且不同的杂化轨道伸展方向不同；,对于非过渡元素，由于ns和np能级接近，往往采用“sp”型杂化（分为sp杂化、sp2杂化、sp3杂化）,sp杂化轨道的形成过程,180,每个sp杂化轨道的形状为一头大，一头小， 含有1/2 s 轨道和1/2 p 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。,Cl,Cl,Be,例如： Sp 杂化 B

11、eCl2分子的形成,Be原子：1s22s2 没有单个电子，,sp2杂化轨道的形成过程,120,每个sp2杂化轨道的形状也为一头大，一头小， 含有 1/3 s 轨道和 2/3 p 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。,例如： Sp2 杂化 BF3分子的形成,B： 1s22s22p1没有3个成单电子,sp3杂化轨道的形成过程,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 1/4 s 轨道和 3/4 p 轨道的成分 每两

12、个轨道间的夹角为109.5， 空间构型为正四面体型,例如： Sp3 杂化 CH4分子的形成,C：2s22p2,三、杂化理论简介,3.杂化轨道分类：,CH4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) sp 1/2 s，1/2 p 180 sp2 1/3 s，2/3 p 120 sp3 1/4 s，3/4p 10928,3.杂化轨道分类：,三、杂化理论简介,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?,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

13、道有孤电子对,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,三、杂化理论简介,4.杂化类型判断：,因为杂化轨道只能用于形成键或用来容纳孤电子对，故有,杂化类型的判断方法：先确定分子或离子的中心原子价层电子对数，再由杂化轨道数判断杂化轨道类型。,=中心原子孤电子对数键电子对数（配位原子数）,杂化轨道数=中心原子价层电子对数,杂化轨道数=中心原子孤电子对数配位原子数,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的价层电子对数相等。,2,3,4,sp,sp2,sp3,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,正四面体或三

14、角锥形或V形,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,2,2,3,4,4,4,4,4,sp,sp,sp2,sp3,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,180,180,120,109.28,109.28,105,107.18,107.18,课堂练习,例题2：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,例题3：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,例题4：写出下列分子的路易斯结构式并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,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,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个相同的键，各自剩余的1个sp2杂化轨道相