《分子的立體結(jié)構(gòu)》：課件三(33張PPT

1、第二章第二章 分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第二節(jié)第二節(jié) 分子的立體結(jié)構(gòu)分子的立體結(jié)構(gòu)復(fù)復(fù) 習(xí)習(xí) 回回 顧顧共價(jià)鍵共價(jià)鍵鍵鍵鍵鍵鍵參數(shù)鍵參數(shù)鍵能鍵能鍵長鍵長鍵角鍵角衡量化學(xué)鍵穩(wěn)定性衡量化學(xué)鍵穩(wěn)定性描述分子的立體結(jié)構(gòu)的重要因素描述分子的立體結(jié)構(gòu)的重要因素成鍵方式成鍵方式 “頭碰頭頭碰頭”,呈軸對(duì)稱呈軸對(duì)稱成鍵方式成鍵方式 “肩并肩肩并肩”,呈鏡像對(duì)稱呈鏡像對(duì)稱活動(dòng)：活動(dòng)：1、利用幾何知識(shí)分析一下，空間分布的兩個(gè)點(diǎn)、利用幾何知識(shí)分析一下，空間分布的兩個(gè)點(diǎn)是否一定在同一直線？是否一定在同一直線？遷移遷移:兩個(gè)原子構(gòu)成的分子，將這兩個(gè)原子構(gòu)成的分子，將這2個(gè)原子看成兩個(gè)原子看成兩個(gè)點(diǎn)，則它們?cè)诳臻g上可能

2、構(gòu)成幾種形狀？分別個(gè)點(diǎn)，則它們?cè)诳臻g上可能構(gòu)成幾種形狀？分別是什么？是什么？O2HCl活動(dòng)：活動(dòng)：2、利用幾何知識(shí)分析一下，空間分布的三個(gè)點(diǎn)、利用幾何知識(shí)分析一下，空間分布的三個(gè)點(diǎn)是否一定在同一直線上？是否一定在同一直線上？遷移：三個(gè)原子構(gòu)成的分子，將這遷移：三個(gè)原子構(gòu)成的分子，將這3個(gè)原子看成個(gè)原子看成三個(gè)點(diǎn)，則它們?cè)诳臻g上可能構(gòu)成幾種形狀？分三個(gè)點(diǎn)，則它們?cè)诳臻g上可能構(gòu)成幾種形狀？分別是什么？別是什么？在多原子構(gòu)成的分子中，由于原子間排列的空間順序不一樣，使得分子有不同的結(jié)構(gòu)，這就是所謂的分子的立體構(gòu)型。一、形形色色的分子一、形形色色的分子O2HClH2OCO2思考思考:在在O2、HCl這

3、樣這樣的雙原子分子中存在的雙原子分子中存在分子的立體結(jié)構(gòu)問題分子的立體結(jié)構(gòu)問題嗎？何謂嗎？何謂“分子的立分子的立體結(jié)構(gòu)體結(jié)構(gòu)”？所謂所謂“分子的立體結(jié)分子的立體結(jié)構(gòu)構(gòu)”指多原子構(gòu)成的指多原子構(gòu)成的共價(jià)分子中的原子的共價(jià)分子中的原子的空間關(guān)系問題?？臻g關(guān)系問題。C2H2CH2OCOCl2NH3P4CH4CH3CH2OHCH3COOHC6H6C8H8CH3OHC60C20C40C70 肉眼不能看到分子，那么，科學(xué)家是怎樣知道分子的肉眼不能看到分子，那么，科學(xué)家是怎樣知道分子的形狀的呢形狀的呢? ?早年的科學(xué)家主要靠對(duì)物質(zhì)的宏觀性質(zhì)進(jìn)行系早年的科學(xué)家主要靠對(duì)物質(zhì)的宏觀性質(zhì)進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)得出規(guī)律后進(jìn)行推

4、測，如今，科學(xué)家已經(jīng)創(chuàng)造了許統(tǒng)總結(jié)得出規(guī)律后進(jìn)行推測，如今，科學(xué)家已經(jīng)創(chuàng)造了許許多多測定分子結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代儀器，紅外光譜就是其中的一許多多測定分子結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代儀器，紅外光譜就是其中的一種。種。 分子中的原子不是固定不動(dòng)的，而是不斷地振動(dòng)著的分子中的原子不是固定不動(dòng)的，而是不斷地振動(dòng)著的。所謂分子立體結(jié)構(gòu)所謂分子立體結(jié)構(gòu)其實(shí)只是其實(shí)只是分子中的原子處于平衡位置分子中的原子處于平衡位置時(shí)的模型時(shí)的模型。當(dāng)一束紅外線透過分子時(shí)，分子會(huì)吸收跟它的。當(dāng)一束紅外線透過分子時(shí)，分子會(huì)吸收跟它的某些化學(xué)鍵的振動(dòng)頻率相同的紅外線，再記錄到圖譜上呈某些化學(xué)鍵的振動(dòng)頻率相同的紅外線，再記錄到圖譜上呈現(xiàn)吸收峰。通過計(jì)算機(jī)模

5、擬，可以得知各吸收峰是由哪一現(xiàn)吸收峰。通過計(jì)算機(jī)模擬，可以得知各吸收峰是由哪一個(gè)化學(xué)鍵、哪種振動(dòng)方式引起的，綜合這些信息，可分析個(gè)化學(xué)鍵、哪種振動(dòng)方式引起的，綜合這些信息，可分析出分子的立體結(jié)構(gòu)。出分子的立體結(jié)構(gòu)?？茖W(xué)視野科學(xué)視野分子的立體結(jié)構(gòu)是怎樣測定的分子的立體結(jié)構(gòu)是怎樣測定的？測分子體結(jié)構(gòu)：測分子體結(jié)構(gòu)：紅外光譜儀紅外光譜儀吸收峰吸收峰分析分析。科學(xué)視野科學(xué)視野分子的立體結(jié)構(gòu)是怎樣測定的分子的立體結(jié)構(gòu)是怎樣測定的？C. .H. .H. .HH. .C HHHH40正四面體形正四面體形OHH2O. .HH. . . .2V形形. .N. . . .HHHN HHH31三角錐形三角錐形CHH

6、O= =30平面三角形平面三角形HH. .C. . .O. . . .C = =O= =O20直線形直線形C. . . . .OO.代表物代表物思考并填寫下列表格：思考并填寫下列表格：電子式電子式結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)式中心原子結(jié)中心原子結(jié)合的原子數(shù)合的原子數(shù)中心原子中心原子孤孤對(duì)電子對(duì)電子對(duì)數(shù)對(duì)數(shù)空間構(gòu)型空間構(gòu)型CO2CH2OCH4H2ONH3 形，如形，如CO2 形，如形，如H20 形，如形，如HCHO、BF3 形，如形，如NH3分子分子的立的立體結(jié)體結(jié)構(gòu)構(gòu)最常見的是最常見的是 形，如形，如CH4五原子分子五原子分子 三原子分子三原子分子四原子分子四原子分子一、形形色色的分子一、形形色色的分子表格一表

7、格一直線直線V平面三角平面三角三角錐三角錐正四面體正四面體通過填表，你能發(fā)現(xiàn)什么問題？通過填表，你能發(fā)現(xiàn)什么問題？ 同為三原子分子，同為三原子分子，CO2 和和 H2O 分子的空間結(jié)分子的空間結(jié)構(gòu)卻不同，什么原因？構(gòu)卻不同，什么原因？直線形直線形V形形 同為四原子分子，同為四原子分子，CH2O與與 NH3 分子的的空分子的的空間結(jié)構(gòu)也不同，什么原因？間結(jié)構(gòu)也不同，什么原因？三角錐形三角錐形平面三角形平面三角形原子原子HCNO電子式電子式可形成可形成共用電子對(duì)數(shù)共用電子對(duì)數(shù)1)寫出寫出H、C、N、O原子的電子式：原子的電子式：表格二表格二HO：1234N：C探究：同為三原子分子或四原子分子，分探

8、究：同為三原子分子或四原子分子，分子的空間構(gòu)型為什么不同？子的空間構(gòu)型為什么不同？ 2)寫出寫出CO2、H2O、NH3、CH2O、CH4等分子的電等分子的電子式、結(jié)構(gòu)式及分子的空間構(gòu)型：子式、結(jié)構(gòu)式及分子的空間構(gòu)型：表格三表格三分子分子CO2H2ONH3CH2OCH4電子式電子式結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)式分子的空間構(gòu)分子的空間構(gòu)型型O C O: : :H O H:H N H:H:H C H:HHO=C=OH-O-HH-N-H-HH-C-H=OH-C-H-HH直線形直線形倒倒V 形形三角三角錐錐 形形 平面平面三角形三角形 正正四面體四面體HH. .C. . .O. . . .對(duì)對(duì)ABn型分子，型分子，B圍繞

9、圍繞A成鍵，則成鍵，則A為為中心原子中心原子，n值值為中心原子結(jié)合的原子數(shù)。為中心原子結(jié)合的原子數(shù)。孤對(duì)電子：孤對(duì)電子：未用于形成共價(jià)鍵的電子對(duì)，例未用于形成共價(jià)鍵的電子對(duì)，例氮原子和氫原子形成氨分子時(shí)，氮原子和氫原子形成氨分子時(shí)，N提供提供3個(gè)未個(gè)未成對(duì)電子與成對(duì)電子與3個(gè)個(gè)H形成形成3對(duì)共用電子對(duì)，還有對(duì)共用電子對(duì)，還有1對(duì)電子未與其他原子共用，這對(duì)電子就稱為對(duì)電子未與其他原子共用，這對(duì)電子就稱為孤對(duì)電子孤對(duì)電子,例如例如 黑點(diǎn)表示中心原黑點(diǎn)表示中心原子子N與與O的孤對(duì)電子，而的孤對(duì)電子，而 中心原子中心原子C無孤對(duì)電子無孤對(duì)電子3)分析分析CO2 ， H2O，NH3 ，CH2O，CH4電

10、電子式的中心原子價(jià)電子層電子對(duì)成鍵情況。子式的中心原子價(jià)電子層電子對(duì)成鍵情況。:H N H:H:H O H:O C O: : :H C H:HHHH. .C. . .O. . . .分成鍵電子對(duì)和分成鍵電子對(duì)和 孤對(duì)電子對(duì)孤對(duì)電子對(duì)結(jié)論結(jié)論：成鍵電子對(duì)和孤對(duì)電子對(duì)會(huì)影響分子的成鍵電子對(duì)和孤對(duì)電子對(duì)會(huì)影響分子的空間構(gòu)型空間構(gòu)型中心原子含孤對(duì)電中心原子含孤對(duì)電子對(duì)數(shù)子對(duì)數(shù)代表代表物物中心原子結(jié)合的中心原子結(jié)合的原子數(shù)原子數(shù)(n值）值）鍵角鍵角分子的空分子的空間構(gòu)型間構(gòu)型CO2CH2OCH4H2ONH3直線形直線形平面三角形平面三角形正四面體正四面體V 形形三角錐形三角錐形105107180 021

11、4)填寫孤對(duì)電子與分子的空間構(gòu)型關(guān)系，中填寫孤對(duì)電子與分子的空間構(gòu)型關(guān)系，中心原子結(jié)合的原子數(shù)心原子結(jié)合的原子數(shù)(n值）與分子的空間構(gòu)值）與分子的空間構(gòu)型關(guān)系。型關(guān)系。 120109282233400O C O: : :H O H:H N H:HHH. .C. . .O. . . .:H C H:HH中心無孤對(duì)電子中心無孤對(duì)電子中心存在孤對(duì)電子中心存在孤對(duì)電子請(qǐng)你試總結(jié)分子的空間構(gòu)型各不同的原因。請(qǐng)你試總結(jié)分子的空間構(gòu)型各不同的原因。 總結(jié)總結(jié):由于分子中的成鍵電子對(duì)及中心原由于分子中的成鍵電子對(duì)及中心原子上的孤對(duì)電子對(duì)相互排斥，結(jié)果趨向盡可子上的孤對(duì)電子對(duì)相互排斥，結(jié)果趨向盡可能彼此遠(yuǎn)離，以

12、減小斥力，從而影響了分子能彼此遠(yuǎn)離，以減小斥力，從而影響了分子的空間構(gòu)型。的空間構(gòu)型。1、內(nèi)容：、內(nèi)容：中心原子價(jià)電子層電子對(duì)（包括中心原子價(jià)電子層電子對(duì)（包括 電子對(duì)和電子對(duì)和 的孤對(duì)電子對(duì)）的孤對(duì)電子對(duì)）的互相的互相 作用，使分子的幾何構(gòu)型總是采作用，使分子的幾何構(gòu)型總是采取電子對(duì)相互取電子對(duì)相互 的那種構(gòu)型，即分子的那種構(gòu)型，即分子盡可能采取對(duì)稱的空間構(gòu)型盡可能采取對(duì)稱的空間構(gòu)型。（VSEPR模型）模型）成鍵成鍵未成鍵未成鍵排斥排斥排斥最小排斥最小二、價(jià)層電子對(duì)互斥模型二、價(jià)層電子對(duì)互斥模型友情提醒友情提醒價(jià)層電子對(duì)相互排斥作用的大小，決定于電價(jià)層電子對(duì)相互排斥作用的大小，決定于電子對(duì)之

13、間的夾角和電子對(duì)的成鍵情況。子對(duì)之間的夾角和電子對(duì)的成鍵情況。一般規(guī)律：一般規(guī)律： 電子對(duì)之間的夾角越小，排斥力越大；電子對(duì)之間的夾角越小，排斥力越大； 成鍵電子對(duì)受兩個(gè)原子核的吸引，電子云比較成鍵電子對(duì)受兩個(gè)原子核的吸引，電子云比較緊縮；孤對(duì)電子對(duì)只受中心原子的吸引，電子云較緊縮；孤對(duì)電子對(duì)只受中心原子的吸引，電子云較“肥大肥大”，對(duì)鄰近電子對(duì)的斥力較大。，對(duì)鄰近電子對(duì)的斥力較大。電子對(duì)之間斥電子對(duì)之間斥力大小的順序：力大小的順序：孤對(duì)電子對(duì)孤對(duì)電子對(duì)孤對(duì)電子對(duì)孤對(duì)電子孤對(duì)電子對(duì)孤對(duì)電子對(duì)對(duì)成鍵電子對(duì)成鍵電子對(duì)成鍵電子對(duì)成鍵電子對(duì)成鍵電子對(duì)。成鍵電子對(duì)。 三鍵、雙鍵比單鍵包含的電子數(shù)目多，所

14、以其斥三鍵、雙鍵比單鍵包含的電子數(shù)目多，所以其斥力大小順序?yàn)椋毫Υ笮№樞驗(yàn)椋喝I雙鍵單鍵三鍵雙鍵單鍵只有一種角度，只有一種角度，120。 只有一種角度，只有一種角度，10928。 5 對(duì)電子對(duì)電子 三角雙錐三角雙錐 3 對(duì)電子對(duì)電子 正三角形正三角形 A 4 對(duì)電子對(duì)電子 正四面體正四面體A電子對(duì)數(shù)和電子對(duì)空間構(gòu)型的關(guān)系電子對(duì)數(shù)和電子對(duì)空間構(gòu)型的關(guān)系 電子對(duì)相互排斥，在空間達(dá)到平衡取向。電子對(duì)相互排斥，在空間達(dá)到平衡取向。 2 對(duì)電子對(duì)電子 直線形直線形 A 6 對(duì)電子對(duì)電子 正八面體正八面體(3) 分子構(gòu)型與電子對(duì)空間構(gòu)型的關(guān)系分子構(gòu)型與電子對(duì)空間構(gòu)型的關(guān)系: 分子分子 H2O NH3 CH

15、4構(gòu)型構(gòu)型 角形角形 三角錐體三角錐體 正四面體正四面體 電子對(duì)數(shù)電子對(duì)數(shù) 配體數(shù)配體數(shù) 孤電子對(duì)數(shù)孤電子對(duì)數(shù) 電子對(duì)構(gòu)型電子對(duì)構(gòu)型 分子構(gòu)型分子構(gòu)型 ( m ) ( n ) ( m n ) 3 2 1 三角形三角形 “ V ” 字形字形 ABBA 4 3 1 正四面體正四面體 三角錐三角錐 ABBBA 4 2 2 正四面體正四面體 “ V ” 字形字形 AABB 補(bǔ)充說明補(bǔ)充說明對(duì)于分子中有雙鍵、叁鍵等多重鍵時(shí)，對(duì)于分子中有雙鍵、叁鍵等多重鍵時(shí)，使用價(jià)層電子對(duì)理論判斷其分子構(gòu)型時(shí)，雙鍵的兩對(duì)使用價(jià)層電子對(duì)理論判斷其分子構(gòu)型時(shí)，雙鍵的兩對(duì)電子和叁鍵的三對(duì)電子只能作為一對(duì)電子來處理?；螂娮雍腿I

16、的三對(duì)電子只能作為一對(duì)電子來處理?；蛘哒f在確定中心原子的價(jià)電子層電子對(duì)總數(shù)時(shí)，不包者說在確定中心原子的價(jià)電子層電子對(duì)總數(shù)時(shí)，不包括括鍵電子。鍵電子。二、價(jià)層電子對(duì)互斥模型二、價(jià)層電子對(duì)互斥模型 一類是中心原子上的價(jià)電子都用于形成共價(jià)鍵，一類是中心原子上的價(jià)電子都用于形成共價(jià)鍵，如如CO2、CH2O、CH4等分子中的碳原子，它們的立等分子中的碳原子，它們的立體結(jié)構(gòu)可用中心原子周圍的原子數(shù)體結(jié)構(gòu)可用中心原子周圍的原子數(shù)n來預(yù)測，概括來預(yù)測，概括如下：如下： ABn 立體結(jié)構(gòu)立體結(jié)構(gòu) 范例范例 n=2 直線形直線形 CO2 n=3 平面三角形平面三角形 CH2O n=4 正四面體形正四面體形 CH4

17、3、應(yīng)用：預(yù)測分子構(gòu)型預(yù)測分子構(gòu)型 另一類是中心原子上有孤對(duì)電子另一類是中心原子上有孤對(duì)電子(未用于形成共未用于形成共價(jià)鍵的電子對(duì)價(jià)鍵的電子對(duì))的分子，如的分子，如H2O和和NH3，中心原子上的，中心原子上的孤對(duì)電子也要占據(jù)中心原子周圍的空間，并參與互相孤對(duì)電子也要占據(jù)中心原子周圍的空間，并參與互相排斥。例如，排斥。例如，H2O和和NH3的中心原子分別有的中心原子分別有2對(duì)和對(duì)和l對(duì)對(duì)孤對(duì)電子，跟中心原子周圍的孤對(duì)電子，跟中心原子周圍的鍵加起來都是鍵加起來都是4，它們，它們相互排斥，形成四面體，因而相互排斥，形成四面體，因而H2O分子呈分子呈V形，形，NH3分子呈三角錐形。分子呈三角錐形。表格

18、四 項(xiàng)目分子式ABn型分子( n值)VSEPR模型價(jià)層電子對(duì)的空間構(gòu)型分子的立體結(jié)構(gòu)模型分子的空間構(gòu)型CO2H2O NH3CH2OCH4直線形直線形四面體四面體正四面體正四面體直線形直線形形形三角錐形三角錐形平面三角形平面三角形正四面體正四面體四面體四面體平面三角形平面三角形22334中心原子所含孤對(duì)電子對(duì)數(shù) 02100分子或離子分子或離子結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)式VSEPR模型模型分子或離子的立體結(jié)構(gòu)分子或離子的立體結(jié)構(gòu)HCNNH4 +H3O+SO2 BF3N HHHH+HCNBFFFS = =O= = OOHHH+規(guī)律總結(jié)規(guī)律總結(jié)(1)中心原子的價(jià)電子都用于成鍵（無孤對(duì)電子），其構(gòu)型可用 預(yù)測；n=2,為 n=3,為 n=4,(2)中心原子有孤對(duì)電子，其要占據(jù)中心原子周圍的空間，并與 ，使分子呈現(xiàn)不同的立體構(gòu)型。中心原子周圍的原子數(shù)中心原子周圍的原子數(shù)n n互相排斥互相排斥直線形直線形平面三角平面三角形形四面體形四面體形課堂練習(xí)：課堂練習(xí)：1、多原子分子的立體結(jié)構(gòu)有多種，三原子分子的立體結(jié)構(gòu)有、多原子分子的立體結(jié)構(gòu)有多種，三原子分子的立體結(jié)構(gòu)有 形和形和 形，大多數(shù)四原子分子采取形，大多數(shù)四原子分子采取 形和形和 形兩種立體結(jié)構(gòu)，五原子分子的立體結(jié)構(gòu)中最常見的是形兩種立體結(jié)構(gòu)，五原子分子的立體結(jié)構(gòu)中最常見的是 形。形。 2 、下列分子或離子中，不含有孤對(duì)電