秋高中化学分子的立体结构新人教选修.pptx

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1、学习目标知识与技能1、认识共价分子的多样性和复杂性；2、初步认识价层电子对互斥模型；3、能用VSEPR模型预测简单分子或离子的立体结构；4、培养学生严谨认真的科学态度和空间想象能力。过程与方法情感态度与价值观培养学生严谨认真的科学态度和空间想象能力。1、通过观察各种分子的比例模型或球棍模型，理解常见物质分子的立体结构。2、通过探究，认识价层电子对互斥模型.第1页/共70页一、形形色色的分子一、形形色色的分子O2HClH2OCO21、双原子分子（直线型）2 2、三原子分子立体结构（有直线形和V V形）第2页/共70页、四原子分子立体结构（直线形、平面三角形、三角锥形、正四面体）（平面三角形，三角

2、锥形）C2H2CH2OCOCl2NH3P4第3页/共70页、五原子分子立体结构最常见的是正四面体CH4第4页/共70页CH3CH2OHCH3COOHC6H6C8H8CH3OH5 5、其它：第5页/共70页C60C20C40C70资料卡片：形形色色的分子第6页/共70页第7页/共70页第8页/共70页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第9页/共70页 早早年年的的科科学学家家主主要要靠靠对对物物质质的的宏宏观观性性质质进进行行系系统统总总结结得得出出规规律律后后进进行行推推测测，如如今今，科科学学家家已已经经创创造造了了许许许许多多多多测测定定

3、分分子子结结构构的的现现代代仪仪器器，红红外外光光谱谱就就是是其其中中的一种。的一种。分分子子中中的的原原子子不不是是固固定定不不动动的的，而而是是不不断断地地振振动动着着的的。所所谓谓分分子子立立体体结结构构其其实实只只是是分分子子中中的的原原子子处处于于平平衡衡位位置置时时的的模模型型。当当一一束束红红外外线线透透过过分分子子时时，分分子子会会吸吸收收跟跟它它的的某某些些化化学学键键的的振振动动频频率率相相同同的的红红外外线线，再再记记录录到到图图谱谱上上呈呈现现吸吸收收峰峰。通通过过计计算算机机模模拟拟，可可以以得得知知各各吸吸收收峰峰是是由由哪哪一一个个化化学学键键、哪哪种种振振动动方

4、方式式引引起起的的，综合这些信息，可分析出分子的立体结构。综合这些信息，可分析出分子的立体结构。科学视野科学视野分子的立体结构是怎样测定的分子的立体结构是怎样测定的？（指导阅读（指导阅读P39P39）第10页/共70页测分子体结构：红外光谱仪测分子体结构：红外光谱仪吸收峰吸收峰分析。分析。第11页/共70页 同为三原子分子，CO2 和 H2O 分子的空间结构却不同，什么原因？直线形V形第12页/共70页 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？三角锥形平面三角形第13页/共70页二、价层电子对互斥模型二、价层电子对互斥模型 1、一类是中心原子上的价电子都用于形成共

5、价键，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、CCl4 n=5 三角双锥形 PCl5 n=6 正八面体形 SCl6第14页/共70页二、价层电子对互斥模型二、价层电子对互斥模型 在1940年，希吉维克和坡维尔在总结实验事实的基础上提出了一种简单的理论模型，用以预测简单分子和离子的立体结构。这种理论后经吉列斯比和尼霍尔姆在20世纪50年代加以发展，定名为价层电子对互斥模型，简称VSEPR(Valence Shell

6、 Electron Pair Repulsion).第15页/共70页分子分子CO2CH2OCH4电子式电子式结构式结构式中心原子中心原子有无有无孤对电子孤对电子空间结构空间结构O C O:H C H:HHO=C=OH-C-H=OH-C-H-HH无无无直线形 平面三角形 正四面体:H C H:O:第16页/共70页2 2、另一类是中心原子上有孤对电子(未用于形成共价键的电子对)的分子。ABn 立体结构 范例 n=2 V形 H2O n=3 三角锥形 NH3第17页/共70页原因：中心原子上的孤对电子也要占据中心原子周围的空间，并参与互相排斥。例如，H2O和NH3的中心原子分别有2对和l对孤对电子

7、，跟中心原子周围的键加起来都是4，它们相互排斥，形成四面体，因而H2O分子呈V形，NH3分子呈三角锥形。第18页/共70页第19页/共70页中心原子中心原子代表物代表物中心原子中心原子结合的原子数结合的原子数分子分子类型类型空间构型空间构型无孤对电子无孤对电子CO22AB2CH2O3AB3CH44AB4有孤对电子有孤对电子H2O2AB2NH33AB3直线形平面三角形正四面体V 形三角锥形小结:价层电子对互斥模型第20页/共70页应用反馈:化学式化学式 中心原子中心原子 孤对电子数孤对电子数中心原子结中心原子结合的原子数合的原子数空间构型空间构型HCNSO2NH2BF3H3O+SiCl4CHCl

8、3NH4+0120100022233444直线形 V 形V形平面三角形三角锥形四面体正四面体正四面体第21页/共70页课堂练习1.下列物质中，分子的立体结构与水分子相似的是 （）A.CO2 B.H2S C.PCl3 D.SiCl42.下列分子的立体结构，其中属于直线型分子的是 （）A.H2O B.CO2 C.C2H2 D.P4BBC第22页/共70页3.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

9、确课堂练习C第23页/共70页美国著名化学家鲍林（L.Pauling,19011994）教授具有独特的化学想象力：只要给他物质的分子式，他就能通过“毛估”法，大体上想象出这种物质的分子结构模型。请你根据价层电子对互斥理论，“毛估”出下列分子的空间构型。PCl5 PCl3 SO3 SiCl4 课堂练习三角双锥形三角锥形平面三角形正四面体第24页/共70页【选修3物质结构与性质】第第 二二 章章分子结构与性质分子结构与性质第二节第二节 分子的立体结构分子的立体结构课时2第25页/共70页 值得注意的是价得注意的是价层电子子对互斥模型只能解互斥模型只能解释化合物分子化合物分子的空的空间构形，却无法解

10、构形，却无法解释许多深多深层次的次的问题，如无法解，如无法解释甲甲烷中四个中四个 C-H的的键长、键能相同及能相同及HC H的的键角角为109 28。因。因为按照我按照我们已已经学学过的价的价键理理论，甲，甲烷的的4个个C H单键都都应该是是键，然而，碳原子的，然而，碳原子的4个价个价层原子原子轨道是道是3个个相互垂直的相互垂直的2p轨道和道和1个球形的个球形的2s轨道，用它道，用它们跟跟4个个氢原子原子的的1s原子原子轨道重叠，不可能得到四面体构型的甲道重叠，不可能得到四面体构型的甲烷分子。分子。碳原子:为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论，第26页/共70页杂化轨道理论杂化：原子内部能

11、量相近的原子轨道，在外界条件影响下重新组合的过程叫原子轨道的杂化杂化轨道：原子轨道组合杂化后形成的一组新轨道杂化轨道类型：sp、sp2、sp3、sp3d2杂化结果：重新分配能量和空间方向，组成数目相等成键能力更强的原子轨道杂化轨道用于容纳键和孤对电子第27页/共70页第28页/共70页学习价层电子互斥理论知道:NH3和H2O的模型和甲烷分子一样,也是正四面体的,因此它们的中心原子也是sp3杂化的.不同的是NH3和H2O的中心原子的4个杂化轨道分别用于键和孤对电子对，这样的4个杂化轨道显然有差别第29页/共70页sp 杂化 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

12、组合成两个新的 sp 杂化轨道。例：BeCl2分子形成分子形成激发2s2pBe基态2s2p激发态杂化键合直线形sp杂化态直线形化合态Cl Be Cl180 除sp3杂化轨道外，还有sp杂化轨道和sp2杂化轨道。sp杂化轨道由1个s轨道和1个p轨道杂化而得；sp2杂化轨道由1个s轨道和2个p轨道杂化而得，第30页/共70页碳的sp杂化轨道spsp杂化：夹角为杂化：夹角为180180的直线形杂化轨道。的直线形杂化轨道。第31页/共70页乙炔的成键第32页/共70页sp2 杂化sp2 杂化轨道间的夹角是120度，分子的几何构型为平面正三角形2s2pB的基态2s2p激发态正三角形sp2 杂化态例：BF

13、3分子形成分子形成BFFFClBCl1200Cl第33页/共70页碳的sp2杂化轨道spsp2 2杂化：三个夹角为杂化：三个夹角为120120的平面三角形杂化轨道的平面三角形杂化轨道。第34页/共70页思考题：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？第35页/共70页已知：杂化轨道只用于形成键或者用来容纳孤对电子杂化轨道数0+2=2SP直线形0+3=3SP2平面三角形0+4=4SP3正四面体形1+2=3SP2V形1+3=4SP3三角锥形2+2=4SP3V形代表物杂化轨道数 杂化轨道类型 分子结构CO2CH2OCH4SO2NH3H2O结合上述信息完成下表：中心原子孤对电子对数中

14、心原子结合的原子数第36页/共70页练习：在学习价层电子对互斥模型和杂化轨道理论的基础上描述化合物中每个化学键是怎样形成的？C原子发生SP杂化生成了两个SP轨道分别与两个O原子的一个P轨道形成两个键；C原子剩余的两个P轨道分别与两个O原子剩余的1个P轨道形成两个键。2 H2OO原子发生SP3杂化生成了四个SP3杂化轨道，其中的两个分别与两个H原子的S轨道形成两个键；O原子剩余的两个SP3杂化轨道分别被两对孤对电子占据。1CO2O：1S22S 2PO C O提示：C：1S22S 2P激发C：1S22S 2PSP杂化第37页/共70页探究练习探究练习 1 1、写出、写出HCNHCN分子和分子和CH

15、CH2 20 0分子的结构式。分子的结构式。2 2用用VSEPRVSEPR模模型型对对HCNHCN分分子子和和CHCH2 2O O分分子子的的立立体体结结构构进行预测进行预测(用立体结构模型表示用立体结构模型表示)3 3写出写出HCNHCN分子和分子和CHCH2 20 0分子的中心原子的杂化类型。分子的中心原子的杂化类型。4 4分析分析HCNHCN分子和分子和CHCH2 2O O分子中的分子中的键。键。第38页/共70页例题三：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39页/

16、共70页例题五：写出下列分子的路易斯结构式(是用短线表示键合电子,小黑点表示未键合的价电子的结构式)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)PCI3 (2)BCl3 (3)CS2 (4)C12O(1)PCI3：SP3 三角锥形.PCICI解析：.CI.CI.(2)BCl3：SP2 平面三角形BCI.Cl.(3)CS2：SP 直线形C=S=S.(4)C12O：SP3 V形O.Cl.CI.第40页/共70页第41页/共70页第42页/共70页乙炔的成键第43页/共70页第44页/共70页C2H4(sp2杂化）第45页/共70页大 键 C6H6第46页/共70页C6H6的大

17、键（离域键）第47页/共70页第48页/共70页第49页/共70页 作业：1、整理学案。2、完成课后习题第50页/共70页第三课时第二节 分子的立体结构第51页/共70页例题一：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第52页/共70页例题二：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53页/共70页例题三：写出下列分子的路易斯结构式(是用短线表示键合电子,小黑点表示未键合的价电子的结构式)并

18、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 (4)C12O(1)PCl3：SP3 三角锥形.PCICI解析：.CI.CI.(2)BCl3：SP2 平面三角形BCI.Cl.(3)CS2：SP 直线形C=S=S.(4)C12O：SP3 V形O.Cl.CI.第54页/共70页天蓝色天蓝色天蓝色无色无色无色配合物理论简介：实验2-1 固体颜色溶液颜色CuSO4CuCl2.2H2O CuBr2NaClK2SO4KBr白色绿色深褐色白色白色白色思考：前三种溶液呈天蓝色大概与什么物质有关？依据是什么？CuOH2H2OH2OH2O2+配位化合物，简称

19、配合物，通常是由中心离子（或原子）与配位体(某些分子或阴离子)以配位键的形式结合而成的复杂离子或分子。第55页/共70页2+CuNH3H3NNH3NH3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Cu(NH3)42+，其结构简式为：试写出实验中发生的两个反应的离子方程式？Cu 2+2NH3.H2O Cu（OH）2 +2 NH4+Cu（OH）2+4NH3.H2O Cu(NH3)42+2OH+4H2O蓝色沉淀深蓝色溶液第56页/共70页实验2-3Fe 3+SCN Fe(SCN)2+硫氰酸根血红色由于该离子的颜色极似血液，常被用于电影特技和魔术表演。练习书写：向硝酸银溶液中逐渐滴加氨水的离

20、子方程式第57页/共70页配合物理论简介一、配合物的组成第58页/共70页 1.1.中心离子或中心离子或原子原子(也称形成体也称形成体)有空轨道有空轨道 n 主要是一些过渡金属，如铁、钴、镍、铜、银、金、铂等金 属元素的离子；n 或是具有高氧化数的非金属元素，硼，硅、磷等，如NaBF4 中的B()、K2SiF6中的Si()和NH4PF6中的P()；n 或是不带电荷的中性原子，如Ni(CO)4,Fe(CO)5中的Ni,Fe都是中性原子，n 碱金属、碱土金属等可作为螯合物的形成体。第59页/共70页 Cu(NH3)4SO4中，NH3是配位体，N为配位原子。2.配位体和配位原子配位体和配位原子 有孤

21、对电子有孤对电子a.单齿配位体(一个配位体中只有一个配位原子)含氮配位体 NH3,NCS-;含硫配位体 SCN-;含卤素配位体 F-,Cl-,Br-,I-;含碳配位体 CN-,CO 含氧配位体 H2O,OH-，羧酸，醇，醚等b.多齿配位体(有两个或两个以上的配位原子)乙二胺 NH2一CH2一CH2一NH2 简写为en，乙二胺四乙酸根（EDTA）等。第60页/共70页 3 3配位数配位数与中心离子直接以配位键结合的配位原子个数。例：AlF63-配位数6、Cu(NH3)4SO4 配位数4、Co(NH3)2(en)2(NO3)3 配位数6*中心离子的电荷高，对配位体的吸引力较强，有利于形成配位数较高

22、的配合物。常见的配位数与中心离子的电荷数有如下的关系：中心离子的电荷：+1 +2 +3 +4 常见的配位数：2 4(或6)6(或4)6(或8)*中心离子半径越大，其周围可容纳配体就越多，配位数越大。第61页/共70页AlF63-AlCl4-BF4-AgI2-AgI42-从这些配离子你看出配位数有什么规律？第62页/共70页 4.4.配离子的电荷配离子的电荷配离子的电荷等于中心离子电荷与配位体总电荷的代数和。如 K2PtCl4 第63页/共70页 配位化合物的命名配位化合物的命名配位数配位体名称合中心离子(用罗马数字表示氧化数)，用二、三、四等数字表示配位体数。不同配位名称之间用圆点“”分开。阴

23、离子次序为：简单离子复杂离子有机酸根离子。中性分子次序为：NH3H2O有机分子。第64页/共70页 1配位阴离子配合物-配位阴离子“酸”外界 2配位阳离子配合物“某化某”或“某酸某”3中性配合物K2SiF6 六氟合硅()酸钾KPtCl5(NH3)五氯一氨合铂()酸钾Co(NH3)6Br3 三溴化六氨合钴()Co(NH3)2(en)2(NO3)3 硝酸二氨二（乙二胺）合钴（）PtCl2(NH3)2 二氯二氨合铂()Ni(CO)4 四羰基合镍(0)第65页/共70页 配合物的盐与复盐的比较n 复盐,能电离出两种或两种以上阳离子的盐如明矾 KAl(SO4)212H2O、光卤石 KCl MgCl2 6

24、H2O等，仅在固态时稳定存在，一旦溶于水，几乎全部解离成各组分离子：KAl(SO4)212H2O(溶于水)K+Al3+2SO42-+12 H2O KCl MgCl2 6H2O(溶于水)K+Mg2+3Cl-+6H2On 配合物盐，是在配合物的溶液或晶体中，十分明确地存在着 含有配位键的、能独立存在的复杂组成的离子：Cu(NH3)4SO4H2O Cu(NH3)42+SO42-+H2O第66页/共70页形成配合物时性质的改变1、颜色的改变Fe3+nNCS-=Fe(NCS)n(n-3)-2、溶解度的改变：AgCl HCl AgCl2-+H+AgCl+2NH3=Ag(NH3)2+Cl-Au+HNO3+4HCl=HAuCl4+NO+2H2O 3Pt+4HNO3+18HCl=3H2PtCl6+4NO+8H2O 第67页/共70页例题一：下列分子或离子中都存在着配位键的是 ()ANH3、H2O BNH4+、H3O+CN2、HClO D Cu(NH3)42+、PCI3B 第68页/共70页例题二：下列各种说法中错误的是（）A、形成配位键的条件是一方有空轨道一方有孤对电子。B、配位键是一种特殊的共价键。C、配位化合物中的配体可以是分子也可以是阴离子。D、共价键的形成条件是成键原子必须有未成对电子。D第69页/共70页感谢您的观看！第70页/共70页