【化學(xué)課件】多樣的分子空間結(jié)構(gòu) 2022-2023學(xué)年高二下學(xué)期化學(xué)人教版（2019）選擇性必修2

第二章分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第二節(jié)

分子的空間結(jié)構(gòu)第1課時(shí)

多樣的分子空間結(jié)構(gòu)鍵參數(shù)鍵能鍵長(zhǎng)鍵角決定共價(jià)鍵的穩(wěn)定性決定分子的空間結(jié)構(gòu)決定分子的性質(zhì)知識(shí)回顧H2OCO2NH3CH4P4分子的世界形形色色，異彩紛呈，美不勝收，常使人流連忘返。那么分子結(jié)構(gòu)又是怎么測(cè)定的呢？一、分子結(jié)構(gòu)的測(cè)定

早年的科學(xué)家主要靠對(duì)物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)得出規(guī)律后推測(cè)分子的結(jié)構(gòu)。如今，科學(xué)家應(yīng)用了許多測(cè)定分子結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代儀器和方法，如紅外光譜、晶體X射線(xiàn)衍射等。紅外光譜儀

X射線(xiàn)衍射儀

測(cè)定化學(xué)鍵或官能團(tuán)測(cè)定鍵長(zhǎng)、鍵角等分子中的原子不是固定不動(dòng)的，而是不斷地振動(dòng)著的，共價(jià)鍵也有細(xì)微的伸縮。分子的空間結(jié)構(gòu)是分子中的原子處于平衡位置時(shí)的模型。

分子振動(dòng)需要能量，當(dāng)一束紅外線(xiàn)透過(guò)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(xiàn)，記錄到圖譜上呈現(xiàn)吸收峰。1、紅外光譜

通過(guò)和已有譜圖庫(kù)比對(duì)，或通過(guò)量子化學(xué)計(jì)算，可以得知分子中含有何種化學(xué)鍵或官能團(tuán)的信息。例如：某未知物分子式為C2H6O，可能為乙醇CH3CH2OH，或者二甲醚CH3OCH3，通過(guò)紅外光譜，可以推測(cè)其結(jié)構(gòu)。通過(guò)紅外光譜圖，發(fā)現(xiàn)未知物中含有O-H、C-H和C-O的振動(dòng)吸收，可初步推測(cè)該未知物中含有羥基，應(yīng)為乙醇。二甲醚乙醇

有機(jī)物的同分異構(gòu)現(xiàn)象是普遍且復(fù)雜的，知道分子式后可以通過(guò)紅外光譜進(jìn)一步知道其中含有怎樣的官能團(tuán)。那如何測(cè)定分子的相對(duì)分子質(zhì)量呢？閱讀課本42頁(yè)：用質(zhì)譜法測(cè)定分子的相對(duì)分子質(zhì)量。質(zhì)譜儀2、質(zhì)譜質(zhì)譜儀使分子失去電子變成帶正電荷的分子離子和碎片離子等粒子。由于生成的各種離子具有不同的質(zhì)荷比，在磁場(chǎng)作用下達(dá)到檢測(cè)器的時(shí)間有差異，其結(jié)果被記錄為質(zhì)譜圖。質(zhì)譜圖中最大的質(zhì)荷比=樣品分子的相對(duì)分子質(zhì)量1、某有機(jī)化合物分子的質(zhì)譜圖如下，則該分子的相對(duì)分子質(zhì)量為(

)A．27

B．31

C．45

D．46D2、某有機(jī)化合物由碳、氫、氧三種元素組成，其紅外光譜圖只有C—H、O—H、C—O的振動(dòng)吸收，質(zhì)譜顯示該有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量是60，則該有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是（）A.CH3CH2OCH3 B.CH3CH(OH)CH3C.CH3CH2OH D.CH3COOHB3、下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（

）A、原子光譜上的特征譜線(xiàn)可以確定組成分子元素B、紅外光譜法是用高能電子流等轟擊樣品分子，使分子失去電子變成帶正電荷的分子離子和碎片離子等微粒C、質(zhì)譜法具有快速、微量、精確的測(cè)定有機(jī)物相對(duì)分子質(zhì)量的物理方法D、通過(guò)紅外光譜法可以測(cè)知有機(jī)物所含的官能團(tuán)B

大多數(shù)分子是由兩個(gè)以上原子構(gòu)成的，于是分子就有了原子的幾何學(xué)關(guān)系和形狀，這就是分子的空間結(jié)構(gòu)。二、多樣的分子空間結(jié)構(gòu)1、單原子分子(主要指稀有氣體)：不存在分子的空間結(jié)構(gòu)問(wèn)題。2、雙原子分子的空間結(jié)構(gòu)：直線(xiàn)形，例如O2、HCl等。O2HCl化學(xué)式電子式結(jié)構(gòu)式鍵角分子的空間結(jié)構(gòu)模型空間結(jié)構(gòu)空間填充模型球棍模型CO2

H2O

O=C=O180°直線(xiàn)形V形105°3、三原子分子的空間結(jié)構(gòu)：直線(xiàn)形或V形化學(xué)式電子式結(jié)構(gòu)式鍵角分子的空間結(jié)構(gòu)模型空間結(jié)構(gòu)空間填充模型球棍模型甲醛CH2O

NH3

4、四原子分子的空間結(jié)構(gòu)：平面三角形或三角錐形平面三角形三角錐形107°BF3平面正三角形

120°四原子分子的其他空間結(jié)構(gòu)

乙炔H-C≡C-H直線(xiàn)形

鍵角180°白磷P4正四面體形60°H2O2

H-O-O-HH2O2分子不是直線(xiàn)形，兩個(gè)H原子猶如在半展開(kāi)的書(shū)的兩頁(yè)上，兩個(gè)氧原子則在書(shū)的夾縫上。5、五原子分子的空間結(jié)構(gòu)：四面體形化學(xué)式電子式結(jié)構(gòu)式鍵角分子的空間結(jié)構(gòu)模型空間結(jié)構(gòu)空間填充模型球棍模型CH4

正四面體形CH4、CX4和SiH4分子的空間結(jié)構(gòu)都是正四面體形，CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3則是四面體形。109°28'H:CH:::HHC6H6C60其他多原子分子正八面體形PCl5三角雙錐形分子空間結(jié)構(gòu)與其穩(wěn)定性有關(guān)。又如，椅式C6H12比

船式C6H12穩(wěn)定。108°例如，S8像頂皇冠，如果把其中一個(gè)向上的硫原子倒轉(zhuǎn)向下，盡管也可以存在，卻不如皇冠式穩(wěn)定。問(wèn)題：根據(jù)元素周期律并結(jié)合本節(jié)所學(xué)知識(shí)，你能推斷出PCl3、SiCl4分子的空間結(jié)構(gòu)嗎？等電子體原理：原子總數(shù)、價(jià)電子總數(shù)相同的分子或離子具有相似的化學(xué)鍵特征，形成分子的空間結(jié)構(gòu)相似。①同主族變換：如CO2與CS2、CF4與CCl4的等電子體。②左右移位補(bǔ)償：如N2與CO，CO32-、NO3-與SO3是等電子體。

PCl3分子的空間結(jié)構(gòu)為三角錐形，SiCl4分子的空間結(jié)構(gòu)為正四面體形。下列