中學化學 分子的立體結(jié)構(gòu) 課件

第二節(jié)分子的立體結(jié)構(gòu)一、形形色色的分子

1.雙原子分子(直線型)O2HCl2.三原子分子立體結(jié)構(gòu)(有V形和直線形)H2OCO23.四原子分子立體結(jié)構(gòu)（直線形、平面三角形、三角錐形、正四面體）C2H2CH2O(甲醛)COCl2NH3P44.五原子分子立體結(jié)構(gòu)最常見的是正四面體CH4CH3CH2OHCH3COOHC6H6C8H8CH3OH5.其它分子C60C40C70資料卡片：形形色色的分子

同為三原子分子，CO2和H2O分子的空間結(jié)構(gòu)卻不同，什么原因？

同為四原子分子，CH2O與NH3分子的的空間結(jié)構(gòu)也不同，什么原因？問題思考二、價層電子對互斥理論

1.基本要點：(1)分子的立體構(gòu)型是價層電子對相互排斥的結(jié)果。價層電子對是指分子中的中心原子上的電子對，包括σ鍵電子對和中心原子上的孤對電子分子的共價鍵（單鍵、雙鍵、三鍵中）的電子對以及孤對電子對由于相互排斥作用,而趨向盡可能彼此遠離，分子盡可能采取對稱的空間構(gòu)型。(2)分子或離子的空間構(gòu)型與中心原子的價層電子對數(shù)目和孤對電子數(shù)有關。價層電子對價層電子對互斥模型(VSEPR模型)分子空間構(gòu)型相互排斥略去孤對電子2.推斷分子或離子的空間構(gòu)型的具體步驟：

(1)確定中心原子的價層電子對數(shù)價層電子對數(shù)=σ鍵電子對數(shù)+孤對電子對數(shù)

(VP)(BP)(LP)σ鍵電子對數(shù)=與中心原子成鍵的配位原子數(shù)中心原子上的孤電子對數(shù)=(a-xb)/2a：中心原子的價電子數(shù)

正離子應減去電荷數(shù),負離子應加上電荷數(shù)

x：與中心原子結(jié)合的原子數(shù)

b：與中心原子結(jié)合的原子最多能接受的電子數(shù)分子或離子中心原子axb中心原子的孤對電子數(shù)SO2SCO2CNH4+NH3O+OCO32-CPO43-P62241225-1=40146-1=501334+2=65+3=8120420

幾種分子或離子的中心原子的孤電子對數(shù)VP=2直線形VP=3平面三角形VP=4正四面體VP=5三角雙錐VP=6正八面體(2)確定電子對的空間構(gòu)型（VSEPR模型）：分子的空間構(gòu)型=電子對的空間構(gòu)型(VSEPR模型)例如：分子或離子VPLP空間構(gòu)型

CO220直線形

BeCl220直線形

BF330平面三角形

CO32-30平面三角形

CH440正四面體形

NH4+40正四面體形(3)結(jié)合中心原子的孤對電子對數(shù)，推斷分子的空間構(gòu)型。

①中心原子無孤對電子LP=0分子的空間構(gòu)型不同于電子對的空間構(gòu)型(VSEPR模型)。VPLPVSEPR模型分子的空間構(gòu)型例31平面三角形V形SnCl241四面體三角錐NH342四面體V形H2O61八面體四方錐IF562八面體平面正方形XeF4原因：中心原子上的孤對電子也要占據(jù)中心原子周圍的空間，并參與互相排斥。例如，H2O和NH3的中心原子分別有2對和l對孤對電子，跟中心原子周圍的σ鍵加起來都是4，它們相互排斥，形成四面體，因而H2O分子呈V形，NH3分子呈三角錐形。②中心原子有孤對電子LP≠0：如CO2、CH2O、CH4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)n來預測，概括如下：

ABn

立體結(jié)構(gòu)范例

n=2直線形CO2、CS2n=3平面三角形CH2O、BF3n=4正四面體形CH4、

CCl4n=5三角雙錐形PCl5

n=6正八面體形SCl63.價層電子對互斥模型判斷分子空間構(gòu)型規(guī)律

(1)一類是中心原子上的價電子都用于形成共價鍵。圖形示例(2)另一類是中心原子上有孤對電子的分子

ABn

立體結(jié)構(gòu)范例

n=2V形H2On=3三角錐形NH3化學式

中心原子孤對電子數(shù)中心原子結(jié)合的原子數(shù)空間構(gòu)型HCNSO2NH2－BF3H3O+SiCl4CHCl3NH4+0120100022233444直線形V形V形平面三角形三角錐形四面體正四面體正四面體應用反饋1應用反饋2分子中心原子的價電子對數(shù)電子對的空間排布中心原子的孤對電子對分子的空間構(gòu)型SiCl4CS2BF3PCl3OF2SO2423443正四面體0正四面體直線直線0平面三角形2平面三角形正四面體正四面體平面三角形011三角錐形V形V形課堂練習1.下列物質(zhì)中，分子的立體結(jié)構(gòu)與水分子相似的是A.CO2B.H2SC.PCl3D.SiCl42.下列分子的立體結(jié)構(gòu)，其中屬于直線型分子的是A.H2OB.CO2C.C2H2D.P43.若ABn型分子的中心原子A上沒有未用于形成共價鍵的孤對電子，運用價層電子對互斥模型，下列說法正確的A.若n=2，則分子的立體構(gòu)型為V形B.若n=3，則分子的立體構(gòu)型為三角錐形C.若n=4，則分子的立體構(gòu)型為正四面體形D.以上說法都不正確1B、2BC、3C思考與交流1.CH4中C原子形成幾個共價鍵？分子空間構(gòu)型怎樣？2.寫出基態(tài)C原子價電子的電子排布圖,并推測：CH4分子的C原子怎樣才能形成四個共價鍵？3.如果C原子就以１個2s軌道和3個2p軌道上的單電子，分別與四個Ｈ原子的1s軌道上的單電子重疊成鍵，所形成的四個共價鍵能否完全相同？這與CH4分子的實際情況是否吻合？2s2px2py2pz三、雜化軌道理論簡介為了解決這一矛盾，鮑林提出了雜化軌道理論，它的要點是：當碳原子與4個氫原子形成甲烷分子時，碳原子的2s軌道和3個2p軌道會發(fā)生混雜，混雜時保持軌道總數(shù)不變，得到4個相同的sp3雜化軌道，夾角109

28’,正四面體形。2s2pC的基態(tài)2s2p激發(fā)態(tài)正四面體形sp3雜化態(tài)激發(fā)雜化為了四個雜化軌道在空間盡可能遠離，使軌道間的排斥最小，4個雜化軌道的伸展方向分別指向正四面體的四個頂點。sp3雜化C原子由1個2s軌道和3個2p軌道混雜并重新組合成4個能量與形狀完全相同的軌道。由于每個軌道中都含有1/4的s軌道成分和3/4的p軌道成分，因此我們把這種軌道稱之為sp3雜化軌道。思考與交流通過以上的學習，以CH4為例，談談你對“雜化”及“雜化軌道”的理解。1.C原子為什么要進行“雜化”？2.什么是雜化？C原子是如何進行“雜化”的？3.“雜化軌道”有哪些特點？109

28’四個H原子分別以1s軌道與C原子上的四個sp3雜化軌道相互重疊后，就形成了四個性質(zhì)、能量和鍵角都完全相同的s-sp3σ鍵，形成一個正四面體構(gòu)型的分子。在形成分子時，由于原子的相互影響，同一原子中的若干不同類型、能量相近的原子軌道混合起來，重新分配能量和調(diào)整空間方向組成數(shù)目相同、能量相等的新的原子軌道這種軌道重新組合的過程稱為原子軌道的“雜化”（混合平均化）1.雜化軌道概念(1)發(fā)生軌道雜化的原子一定是中心原子。(2)參加雜化的各原子軌道能量要相近

(同一能級組或相近能級組的軌道，一般為s,p)。(3)雜化軌道的能量、形狀完全相同。(4)雜化前后原子軌道數(shù)目不變：參加雜化的軌道數(shù)目等于形成的雜化軌道數(shù)目；(5)雜化后原子軌道方向改變，雜化軌道在成鍵時更有利于軌道間的重疊(可以理解為為什么會雜化)(6)雜化軌道在空間構(gòu)型上都具有一定的對稱性(以便減小化學鍵之間的排斥力)。(7)分子的構(gòu)型主要取決于原子軌道的雜化類型。2.雜化軌道理論的要點180°實驗測得:兩個共價鍵，直線形分子（鍵角180°）

Cl—Be—ClBe原子價電子排布式：2s2

沒有未成對電子ClClBe探究1：BeCl2分子的形成一個2s和一個2p軌道雜化,形成sp雜化軌道1個s軌道與1個p軌道進行的雜化,形成2個sp

雜化軌道。每個sp雜化軌道的形狀為一頭大，一頭?。缓?/2s

軌道和1/2p

軌道的成分；為使軌道間的排斥最小，軌道間夾角為180

，呈直線型。sp雜化——BeCl2分子的形成ClClsppxpx規(guī)律：第ⅡA族、ⅡB族元素與第ⅦA族元素所形成的MX2型共價化合物，中心原子采取sp雜化。如BeBr2、HgCl2。實驗測得，三個共價鍵，平面三角形分子(鍵角120

)。B原子價電子排布式：2s22p1，有一個未成對電子120

FFFB探究2：BF3分子的形成

1個2s軌道與2個2p軌道進行的雜化,形成3個sp2雜化軌道。sp2雜化軌道的形成和空間取向示意圖1個s軌道與2個p軌道進行的雜化,形成3個sp2雜化軌道。每個sp2雜化軌道的形狀也為一頭大，一頭小，每兩個軌道間的夾角為120

，呈平面三角形。規(guī)律：第ⅢA族元素與第ⅦA族元素所形成的MX3型共價化合物，中心原子采取sp2雜化。如BBr3。

sp3雜化：1個s軌道與3個p軌道進行的雜化,形成4個sp3雜化軌道。每個sp3雜化軌道的形狀也為一頭大，一頭小，含有1/4s

軌道和3/4p

軌道的成分，每兩個軌道間的夾角為109

28’，正四面體形規(guī)律：第ⅣA族元素與第ⅠA族、ⅦA族元素所形成的MX4型共價化合物，中心原子采取sp3雜化。如CCl4、SiF4、CHCl3。探究3：sp3雜化——CH4分子的形成雜化類型spsp2sp3參與雜化的原子軌道

雜化軌道數(shù)

雜化軌道間夾角

空

間

構(gòu)

型

實

例

1個s+2個p1個s+1個p1個s+3個p2個sp雜化軌道3個sp2雜化軌道4個sp3雜化軌道180°120°109

28’直線形平面三角形正四面體形BeCl2

BF3

CH4

3.三種sp雜化軌道類型的比較用雜化軌道理論分析下列物質(zhì)的雜化類型、成鍵情況和分子的空間構(gòu)型。(1)CH2=CH2(2)CH≡CH提醒：雜化軌道只能用于形成σ鍵或容納孤對電子，剩余的未雜化p軌道還可形成∏鍵。應用反饋乙炔的雜化乙烯的雜化雜化分析根據(jù)以下事實總結(jié)：如何判斷一個化合物的中心原子的雜化類型？C－Csp3sp2spC＝CC≡C注意：雜化軌道只用于形成σ鍵或者用來容納孤對電子問題探究4.中心原子雜化類型判斷的一般方法代表物價層電子對雜化軌道類型軌道數(shù)分子結(jié)構(gòu)CO20+2=2sp2直線形CH2O0+3=3sp23平面三角形SO21+2=3sp23V形CH40+4=4sp34正四面體形NH31+3=4sp34三角錐形H2O2+2=4sp34V形雜化軌道數(shù)=中心原子價層電子對數(shù)(VP=BP+LP)雜化軌道數(shù)：4(sp3雜化)，3(sp2雜化)，2(sp雜化)1.下列分子中的中心原子雜化軌道的類型相同的是A.CO2與SO2B.CH4與NH3C.BeCl2與BF3D.C2H2與C2H42.對SO2與CO2說法正確的是A．都是直線形結(jié)構(gòu)B．中心原子都采取sp雜化軌道C．S原子和C原子上都沒有孤對電子D．SO2為V形結(jié)構(gòu)，CO2為直線形結(jié)構(gòu)3.下列微粒中心元素以sp3雜化的是A．ICl4-B．ClO4-C．BrF4+D．SF44.指出中心原子可能采用的雜化軌道類型，并預測分子的幾何構(gòu)型。(1)PCl3

(2)BCl3

(3)CS2

(4)C12O課堂練習BDB(1)概念：成鍵的兩個原子一方提供孤對電子，另一方提供空軌道而形成的共價鍵。(2)形成條件：一方提供孤對電子，一方提供空軌道注意：①是一種特殊的共價鍵。②具有飽和性和方向性。(3)配位鍵的表示方法A→BA.表示提供孤對電子的原子或分子(電子對給予體)B.表示接受電子對的原子、分子或離子(電子對接受體)四、配合物理論簡介

1.配位鍵H2O

↓[H2O→Cu←OH2]2+

↑H2O練習：請你表示出NH4+的配位鍵？[H-O-H]+↓H中心離子(或原子)與配位體(某些分子或離子)以配位鍵的形式結(jié)合而成的化合物?；虬呀饘匐x子(或原子)與某些分子或離子(稱為配體)以配位鍵結(jié)合形成的化合物。注：金屬離子(或原子)一方有空軌道；接受孤對電子；中性分子或者陰離子一方提供孤對電子。如：[Cu(H2O)4]2＋中存在配位鍵。2.配位化合物(配合物)練習：下列不屬于配合物的是A.[Cu(H2O)4]SO4·H2OB.[Ag(NH3)2]OHC.Na2CO3·10H2OD.Na[Al(OH)4]E.NH4ClF.CuSO4·5H2OC、EH2O

↓[H2O→Cu←OH2]2+

↑H2O[Cu(NH3)4]

SO4中心原子配位體配位數(shù)內(nèi)界外界配離子3.配合物的組成能提供空軌道接受孤對電子的原子主要是一些過渡金屬，如鐵、鈷、鎳、銅、銀、金、鉑等金屬元素的陽離子；具有高氧化數(shù)的非金屬元素，硼，硅、磷等，如:Na[BF4]中的B(Ⅲ)、K2[SiF6]中的Si(Ⅳ)和NH4[PF6]中的P(V)；不帶電荷的中性原子，如[Ni(CO)4],[Fe(CO)5]中的Ni,Fe都是中性原子。常見的中心離子——過渡金屬原子或離子

(1)中心離子或原子(也稱形成體)

(2)配體配體—提供孤對電子的分子或離子。配位原子—配體中直接同中心原子配位的原子。例：[Cu(NH3)4]SO4中，NH3是配體，N為配位原子。常見的配位體———H2O、NH3、X-、CO、CN-、SCN-

練習題:有Fe2+、Cu2+、Zn2+、Ag+、H2O、NH3、CH4、Cl-、CO、CN-、CO2微?？梢宰鳛橹行碾x子的是可以作為配體的是Fe2+、Cu2+、Zn2+、Ag+H2O、NH3、

Cl-、CO、CN-配體直接與中心原子(離子)結(jié)合的離子或分子的個數(shù)，即形成的配位鍵的數(shù)目。例：[AlF6]3-

配位數(shù)6、[Cu(NH3)4]SO4

配位數(shù)4、規(guī)律：中心離子的電荷高，對配位體的吸引力較強，有利于形成配位數(shù)較高的配合物。