第二节分子的立体构型(1、2、3课时修改.ppt

1、第二节 分子的立体构型,第一课时 价层电子对互斥理论,H2O,CO2,直线形 180,V形 105,HCHO,NH3,平面三角形 120,三角锥形 107,一、形形色色的分子,五原子分子立体结构,最常见的是正四面体,CH4,一、形形色色的分子,正四面体,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。,C60,C20,C40,C70,资料卡片：,形形色色的分子,C6H12,S8,P4O6,P4O10,同为三原子分子，CO2 和 H2O 分子的空间结构却不同，什么原因？分析中心原子的价电子是否全部参加成键？,思考:,同为四原子分子，CH2O

2、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。,键电子对和孤对电子对,排斥力最小,二、价层互斥理论,2.价层电子对（键电子对和未成键的孤对电子对）,H2O,NH3,CO2,CH4,2,3,4,2,2,2,4,3,1,4,4,0,4,2,0,2,=键个数+中心原子上的孤对电子对个数,价层电子对数,键电子对数 = 与中心原子结合的原子数,中心原子上的孤电子对

3、数 =（a-xb),2.成键键电子对和未成键的孤对电子对,键电子对数 = 与中心原子结合的原子数,=键个数+中心原子上的孤对电子对个数,价层电子对数,6,1,5-1=4,0,4+2=6,0,2,2,4,1,3,2,孤电子对的计算,6,2,2,1,=（a-xb),二、价层电子对互斥理论,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.价电子对的空间构型即VSEPR模型,电子对数目：2 3 4 VSEPR模型

4、：,二、价层电子对互斥理论,直线,平面三角形,正四面体,二、价层互斥理论,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,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,二、价层互斥理论,4.价电子对的空间构型即VSEPR模型应用,4,3,2,0,1,2,正四面体,正四面体,正四面体,三角锥形,正四面体,V形,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,四面体,四面体,ABn 型分子的VSEPR模型和立体结构,

5、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,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

6、 A、正四面体形 B、V形 C、三角锥形 D、平面三角形,D,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BCl3、CCl4、H2S、CS2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10928 的是 CH4 NH4+ CH3Cl P4 SO42- A、 B、 C、 D、,直线,V,平面三角,三角锥, ,D,C,正四面体,第二节 分子的立体构

7、型,第二课时杂化理论,新问题1：,1. 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 ？,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

8、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，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、杂化理论简介,2

9、.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；,（3）杂化前后原子轨道为使相互间排斥力最小，故在空间取最大夹角分布，不同的杂化轨道伸展方向不同；,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 每两个轨道间的夹角为109.5， 空间构型为正四面体型,例如： Sp3

10、杂化 CH4分子的形成,C：2s22p2,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,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

11、轨道。,Cl,Cl,Be,例如： Sp 杂化 BeCl2分子的形成,Be原子：1s22s2 没有单个电子，,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。某个杂化轨道

12、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,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杂化轨道相互形成一个键，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键。所以，在乙烯分子中双键由一个键和一个键构成。,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轨道结合形成键。各自剩余的1个s

13、p杂化轨道相互形成1个键，两个碳原子的未杂化2p轨道分别在Y轴和Z轴方向重叠形成键。所以乙炔分子中碳原子间以叁键相结合。,大 键 C6H6,sp2杂化,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,三、杂化理论简介,4.杂化类型判断：,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。,2,3,4,sp,sp2,sp3,直线型,平面三角形,正四面体

14、,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,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,180,180,120,109.5,109.5,104.5,107.3,107.3,课堂练习,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,

15、新课标人教版选修3 物质结构与性质,第二章 分子结构与性质,第二节 分子的立体结构,(第三课时）,氨作为一个分子是怎样与H+结合的呢？,氨分子中有孤对电子,而氢离子有1S空轨道,当二者接近时,氨的孤对电子所在的轨道将与氢离子1S轨道重叠,形成化学键。,【联想质疑】,四、配合物理论简介,1. 配位键,（1）概念：成键的两个原子一方提供孤对电子，一方提供空轨道而形成的共价键,（2）形成条件：一方提供孤对电子，一方提供空轨道,注意： 配位键是一种特殊的共价键 配位键同样具有饱和性和方向性 H3O+、NH4+中含有配位键,固体颜色,溶液颜色,CuSO4,CuCl2.2H2O,CuBr2,NaCl,K2

16、SO4,KBr,白色,绿色,深褐色,白色,白色,白色,上述实验中呈天蓝色的物质叫做四水合铜离子，可表示为Cu(H2O)42+ ,说说Cu(H2O)42+离子中水分子和Cu2+成键情况,【迁移应用】,Cu(H2O)42+,配体有孤对电子,中心离子 有空轨道,2+,（3）配位键的表示方法,请你写出NH4+的配位键的表示法？,【探究实验】,向盛有CuSO4溶液的试管里逐滴的加入氨水,向盛有AgNO3溶液的试管里逐滴的加入氨水,根据实验分析出现现象的原因,向FeCl3溶液中滴加KSCN溶液,实验2-2 已知氢氧化铜与足量氨水反应后溶解是因为生成了Cu(NH3)42+ ，其结构简式为： 试写出实验中发生

17、的两个反应 的离子方程式？,Cu（OH）2 + 4NH3 . H2O Cu(NH3) 42+ +2OH+4H2O,蓝色沉淀,深蓝色溶液,实验向盛有AgNO3溶液的试管里逐滴的加入氨水,先产生白色沉淀后溶解，溶液最后无色透明； ，其结构简式为Ag（NH3）2+ ：试写出实验中发生的两个反应的离子方程式？,Ag+ NH3H2O= AgOH+ NH4+,AgOH+2 NH3H2O= Ag（NH3）2+OH-+2 H2O,实验2-3,Fe3+ +SCN Fe(SCN)2+ (多种形式),配合物的形成引起离子颜色的改变,定义：由金属离子（或原子）与某些分子或者离子以配位键结合形成的化合物称为配位化合物,

18、简称配合物。,2、配位化合物,Cu(NH3)4SO4,配合物的组成,中心原子：一般是带正电荷的阳离子，主要是过渡金属的阳离子，但也有中性原子。如：Ni(CO)5、Fe(CO)5中的Ni和Fe都是中性原子,配位体：可以是阴离子，如X-、OH-、SCN-、CN-、C2O42-、PO43-等；也可以是中性分子，如H2O、NH3、CO、醇、胺、醚等。配位体中直接同中心原子配合的原子叫做配位原子。配位原子是必须含有孤对电子的原子，如NH3中的N原子，H2O分子中的O原子，配位原子常是VA、VIA、VIIA主族元素的原子。,#配离子的电荷：配离子的电荷数等于中心原子 和配体总电荷数的代数和。,如Zn(CN

19、)42-的电荷数是：+2+（-1）4=-2；,#配位数：直接同中心原子配位的原子数目叫中心原子的配位数。,一般+1价配离子的配位数为2 一般+2价配离子的配位数为4 一般+3价配离子的配位数为6,配位键的强度有大有小，因而有的配合物很稳定，有的很不稳定。许多过渡金属离子对多种配体具有很强的结合力，因而，过渡金属配合物远比主族金属配合物多。,配位数与配合物空间构型的关系 例:Ag(NH3)2+ 配位数为2， 直线型 H3NAgNH3,Cu (NH3)4 2+ 配位数为4，有平面四边型.,在晶体、气态或溶液中配离子的存在状态不变化，配位化合物内界和外界为离子键完全电离。,配合物也有异构现象。如Pt

20、（NH3）2Cl2分子有二种结构,配合物具有一定的稳定性，配合物中配位键越强，配合物越稳定。配位原子的电负性越大或配位体的碱性越强，配合物越不稳定。,5. 配合物的性质,配离子在改变条件时可能被破坏。（加强热、形成溶解度很小的沉淀、加入氧化剂和还原剂、加入酸或碱）,6. 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Na3AlF6,热水瓶胆镀银,HAuCl4,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。叶绿素、血红素和维生素B12都是配合物，它们的配体大同小异，是一种称为卟啉的大环有机物，而中心离子分别是镁离子、亚铁离子和钴离子。图225是叶绿素的结构示意图：,科学视野：,卟啉配合物叶绿素的结构,叶绿素中心离子： Mg 2+,血红素中心离子： 亚铁离子,维生素B12中心离子： 钴离子,有Fe2+ Cu2+ Zn2+ Ag+ H2O NH3,CO,可以作为