第二章第二节 分子的立体构型ppt课件.ppt

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1、O2,HCl,1.双原子分子立体结构,（直线形）,一、形形色色的分子,H2O,CO2,2.三原子分子立体结构,（有直线形和V形）,直线形180,V形105,3.四原子分子立体结构,HCHO,NH3,）,平面三角形120,三角锥形107,（常见的是平面三角形、三角锥形）,4.五原子分子立体结构,最常见的是正四面体,CH4,正四面体 10928,5.其它,P4,正四面体 60,C2H2,直线形 180,C60,C20,C40,C70,资料卡片：,形形色色的分子,早年的科学家主要靠对物质的宏观性质进行系统总结得出规律后进行推测，如今，科学家已经创造了许许多多测定分子结构的现代仪器，红外光谱就是其中的

2、一种。分子中的原子不是固定不动的，而是不断地振动着的。所谓分子立体结构其实只是分子中的原子处于平衡位置时的模型。当一束红外线透过分子时，分子会吸收跟它的某些化学键的振动频率相同的红外线，再记录到图谱上呈现吸收峰。通过计算机模拟，可以得知各吸收峰是由哪一个化学键、哪种振动方式引起的，综合这些信息，可分析出分子的立体结构。,科学视野分子的立体结构是怎样测定的？,测分子立体结构：红外光谱仪吸收峰分析。,科学视野分子的立体结构是怎样测定的？,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？,思考:,同为三原子分子，CO2 和 H2O 分子的空间结构却不同，什么原因？,为探究其原因

3、，发展了许多结构理论。有一种十分简单的理论叫做价层电子对互斥理论(VSEPR)，这种简单的理论可以用来预测分子的立体结构。,二、价层电子对互斥理论,1.定义,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。,以S和P为例，说明如何根据主族元素在周期表上的位置确定它的价电子数。以N和Cl为例，说明如何根据主族元素在周期表上的位置确定它最多能接受的电子数。,【思考与交流】,2.价层电子对（键电子对和未成键的孤对电子对）,H2O,NH3,CO

4、2,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数=(a-xb),6,1,5-1=4,0,4+2=6,0,2,2,4,1,3,2,6,2,2,1,3.价电子对的空间构型即VSEPR模型,价层电子对互斥模型,价层电子对数,VSEPR模型：,直线,平面三角形,正四面体,2,3,4,4.VSEPR模型应用预测分子立体构型,2,3,2,0,0,1,2,3,3,直线形,直线形,平面三角形,平面三角形,V形,平面三角形,4.VSEPR模型应用预测分子立体构型,4,3,2,0

5、,1,2,正四面体,正四面体,四面体,三角锥形,四面体,V形,4,4,4,规律：常见分子离子的VSEPR模型和立体构型,4,0,4,4,4,4,正四面体,正四面体,四面体,四面体,四面体,3,1,3,1,2,2,三角锥形,三角锥形,V形,3,0,3,平面三角形,平面三角形,3,3,0,平面三角形,平面三角形,2,1,3,平面三角形,V形,2,2,0,直线形,直线形,2,2,0,直线形,直线形,如何确定ABn型分子的立体结构？,1）先确定中心原子A的价层电子对数价层电子对数=键电子对数+中心原子上的孤电子对数2）确定VSEPR模型的立体结构价层电子对数 n与VSEPR模型的立体结构的关系 n=2

6、 n=3 n=4 n=5 n=6直线型 平面三角形 四面体 三角双锥体 八面体3）略去VSEPR模型中心原子上的孤电子对，便得到了实际的立体结构,C原子与H原子结合形成的分子为什么是CH4，而不是CH2或CH3？CH4分子为什么具有正四面体的空间构型（键长、键能相同，键角相同为10928）？,2s 2px 2py 2pz,问题：,为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论,三、杂化轨道理论：,2.基本要点：能量相近：数量不变：排斥力最小：,3.杂化过程：,在同一个原子中能量相近的不同类型的几个原子轨道（S、P）可以相互叠加而组成同等数目的能量完全相等的杂化原子轨道。,参与杂化的各原子轨道能量要相

7、近(同一能级组成或相近能级组的轨道),参与杂化的轨道数目等于形成的杂化轨道数目。,杂化轨道在空间取得最大夹角分布，且不同的杂化轨道伸展方向不同,1.概念：,sp3杂化,中心碳原子(C)价电子排布式：,CH4的空间构型,4.杂化轨道的分类,2s22p2,中心碳原子(C)价电子排布图：,等性杂化：,参与杂化的各原子轨道进行成分的均匀混合,正四面体,sp3杂化过程：,C采用sp3杂化生成CH4的过程,2s22p1,sp2杂化,BF3的空间构型,平面三角形,中心硼原子(B)价电子排布式：,中心硼原子(B)价电子排布图：,B采用sp2杂化生成BF3的过程,sp2杂化过程：,2s2,sp杂化,BeCl2空

8、间构型,直线形,中心铍原子(Be)价电子排布式：,中心铍原子(Be)价电子排布图：,Be采用sp杂化生成BeCl2的过程,sp杂化过程：,等性杂化：,杂化轨道类型与分子空间构型的关系,sp,sp2,sp3,1/2 s，1/2 p,1/3 s，2/3 p,1/4 s，3/4 p,180,120,10928,直线形,平面三角形,正四面体形,CO2、C2H2,BF3,CCl4、CH4,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,某个杂化轨道有孤电子对，如NH3的氮原子的sp3杂化,sp3,sp3,sp3,sp3,sp2,sp2,sp2,sp,sp,四、配位物理论简介,概念：,形成条件：

9、,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,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,一方提供孤对电子，一方提供空轨道,表示方法：可用AB表示 A.表示提供孤对电子的原子，叫电子给予体或配体，常为N、O、P、S、卤素的原子或离子 B.表示接受电子的离子或原子，叫接受体，一般为过渡金属的离子,1.配位键,实验2-1.将下表中少量固体溶于足量的水，观察实验现象并填写表格。,CuSO4、CuCl22H2O、CuBr2等固体的水溶液呈天蓝色,Cu(H2O)42+离子呈天蓝色，而K+、Na+、Cl-、Br-、SO42-等离子均为无色

10、,Cu(H2O)42+,平面正方形结构,实验2-2.向盛有硫酸铜溶液的试管中加入氨水，首先形成蓝色沉淀，继续添加氨水，沉淀溶解，得到深蓝色的透明溶液；若加入极性较小的溶剂（如乙醇），将析出深蓝色的晶体。,Cu2+2NH3H2O=Cu(OH)2+2NH4+,Cu(OH)2+4NH3=Cu(NH3)42+2OH-,Cu(NH3)42+离子,深蓝色的晶体:Cu(NH3)4SO4H2O,实验2-3.向氯化铁溶液（或任何含有Fe3+的溶液）的试管中先加入2-3滴硫氰化钾（KSCN）溶液，观察实验现象。,现象：出现血红色溶液,化学方程式：FeCl3+3KSCN=Fe(SCN)3+3KCl,离子方程式：Fe

11、3+3SCN-=Fe(SCN)3,作用：,1.可鉴定溶液中存在的Fe3+；,2.该离子的颜色极似血液，常被用于电影特技和魔术表演；,补充：银镜反应,【实验】在洁净的试管中加入1mL2%的AgNO3溶液，然后边振荡试管边逐滴滴入2%的稀氨水，至最初产生的沉淀恰好溶解为止，制得银氨溶液。再滴入3滴乙醛，振荡后将试管放在热水浴中温热。观察并记录实验现象。,AgNO3+NH3H2O=AgOH+NH4NO3,AgOH+2NH3H2O=Ag(NH3)2OH+2H2O,银氨溶液的制备：,银镜反应：,现象：,试管内壁上附着银形成银镜。,2.配位化合物,概念：,形成条件：,金属离子（或原子）与某些分子或离子（称

12、为配体）以配位键结合形成的化合物。,配体有孤电子对中心原子有空轨道,配合物的组成,中心离子或原子(也称形成体)有空轨道,主要是一些过渡金属的离子，如铁、钴、镍、铜、银、金、铂的离子；,或是具有高氧化数的非金属元素硼、硅、磷 如NaBF4 中的B()、K2SiF6中的Si()、NH4PF6中的P()；,或是不带电荷的中性原子，如 Ni(CO)4、Fe(CO)5 中Ni、Fe都是中性原子,常见的配位体,配位数,Cu(NH3)4SO4中，NH3是配位体，N为配位原子。,配位体和配位原子 有孤对电子,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

13、6)6(或4)6(或8),可以作为中心离子的是,可以作为配体的是,Fe2+,Cu2+,Zn2+,H2O,NH3,CN-,CO,Ag+,Cl-,课堂反馈,2.下列不属于配合物的是 A.Cu(H2O)4SO4H2O B.Ag(NH3)2OH C.Na2CO310H2O D.NaAl(OH)4 E.NH4Cl F.CuSO45H2O,C、E,思考辨析:价电子对之间的夹角越小，排斥力越小。()NH3分子的VSEPR模型与分子构型不一致。()五原子分子的立体结构都是正四面体形。()任意能级的s轨道和p轨道都可以形成杂化轨道。()凡通过sp3杂化形成的分子，其立体构型一定为正四面体形。()杂化轨道中一定有

14、一个电子。()两种分子的杂化方式一样，但是分子构型却不一定相同。()硫酸铜溶液呈蓝色的原因是Cu2+在水中形成了配离子。()NH4+中的配位键的性质和其他共价键的性质有差别。(),P23.针对训练2.氨气分子的空间构型为三角锥形，甲烷分子的空间构型为正四面体，这是因为()A.氨气分子是极性分子而甲烷是非极性分子B.NH3分子中有一对未成键的孤电子对，它对成键电子的排斥作用较强C.NH3分子中氮原子形成三个杂化轨道，CH4分子中碳原子形成4个杂化轨道D.两种分子的中心原子杂化轨道类型不同，NH3为sp2型杂化，而CH4是sp3型杂化,B,P23.1.下列分子中所有原子都满足最外层8电子结构的是(

15、)光气(COCl2)六氟化硫HCHO三氟化硼PCl3PCl5NO2二氟化氙N2CH4 A.B.C.D.P24.9.下列描述中正确的是()A.CS2为V形的极性分子 B.NCl3的空间构型为平面三角形 C.SF6中有4对完全相同的成键电子对 D.SiF4和H2S的中心原子均为sp3杂化,B,D,P24.10.已知在CH4中，CH键间的键角为10928，NH3中，NH键间的键角为107，H2O中，OH键间的键角为105，则下列说法中正确的是()A.孤电子对与成键电子对间的斥力大于成键电子对与成键电子对间的斥力B.孤电子对与成键电子对间的斥力小于成键电子对与成键电子对间的斥力C.孤电子对与成键电子对

16、间的斥力等于成键电子对与成键电子对间的斥力D.题干中的数据不能说明孤电子对与成键电子对间的斥力和成键电子对与成键电子对间的斥力之间的大小关系,A,P27.自主导练2.关于Cr(H2O)4Br2Br2H2O的说法正确的是()A.配体为H2O，外界为Br-B.中心离子的配位数为6 C.中心离子Cr3+提供孤电子对 D.中心离子的化合价为+2P27.针对训练.关于下列关于配合物的叙述中，不正确的是()A.配合物中必定存在配位键B.配合物中只有配位键C.Cu(H2O)62+中的Cu2+提供空轨道,H2O中的氧原子提供孤电子对形成配位键D.配合物在半导体等尖端技术、医学科学、催化反应和材料化学等领域都有

17、着广泛的应用,B,B,P27.2.有下列物质:白磷；金刚石；石墨；二氧化硅；甲烷；四氯化碳；单质硅；铵根离子。其分子结构或晶体结构单元中存在正四面体的是()A.除外B.C.除外D.除P27.3.某物质的实验式为PtCl42NH3，其水溶液不导电，加入AgNO3溶液也不产生沉淀，以强碱处理并没有NH3放出，则关于此化合物的说法中正确的是()A.配合物中中心原子的电荷数和配位数均为6B.该配合物可能是平面正方形结构C.Cl-和NH3分子均与Pt4+配位D.配合物中Cl-与Pt4+配位，而NH3分子不配位,A,C,P24.12.20世纪50年代科学家提出价层电子对互斥模型(简称VSEPR模型)，用于

18、预测简单分子立体结构。其要点可以概括为.用AXnEm表示只含一个中心原子的分子组成,A为中心原子，X为与中心原子相结合的原子，E为中心原子最外层未参与成键的电子对(称为孤电子对)，(n+m)称为价层电子对数。分子中的价层电子对总是互相排斥，均匀地分布在中心原子周围的空间;.分子的立体构型是指分子中的原子在空间的排布，不包括中心原子未成键的孤电子对;(1)根据要点可以画出AXnEm的VSEPR理想模型，请填写下表:,4,直线形,180,请用VSEPR模型解释CO2为直线形分子的原因：H2O分子的立体构型为。请你预测水分子中HOH的大小范围并解释原因,CO2中C的价层电子对数为2，由VSEPR模型

19、知：两对电子对应尽量远离，故为直线形结构。,V形结构,HOH的大小应略小于10928，因为H2O分子中中心氧原子价层电子对数为4，电子对共有4对，分占不同的位置，它们同样要尽量远离，故它的构型为四面体形，但是由于两个未成键电子对的排斥作用，导致HOH略小于10928。,.分子中价层电子对之间的斥力主要顺序为：.孤电子对之间的斥力孤电子对与共用电子对之间的斥力共用电子对之间的斥力；.双键与双键之间的斥力双键与单键之间的斥力单键与单键之间的斥力；.X原子得电子能力越弱，AX形成的共用电子对之间的斥力越强；.其他。请仔细阅读上述材料，回答下列问题:SO2Cl2和SO2F2都属AX4E0型分子，S=O

20、之间以双键结合，SCl、SF之间以单键结合。请你预测SO2Cl2和SO2F2分子的立体构型:，SO2Cl2分子中ClSCl(选填“”或“=”)SO2F2分子中FSF。,变形的四面体结构,P26.自主导练1.过渡金属在生产生活中的应用十分广泛。.铬元素形成的氯化铬酰(CrO2Cl2)有重要用途，在有机合成中可作氧化剂或氯化剂，能与许多有机物反应。.Cu可形成多种配合物,根据下列信息回答问题:向盛有硫酸铜水溶液的试管里逐滴加入氨水，首先出现蓝色沉淀，继续滴加氨水，蓝色沉淀溶解，得到深蓝色的透明溶液，请写出先后发生反应的离子方程式：深蓝色溶液中配离子的立体构型为：再向深蓝色透明溶液中加入乙醇，析出深

21、蓝色的晶体。深蓝色晶体的化学式为:,Cu2+2NH3H2O=Cu(OH)2+2NH4+,Cu(OH)2+4NH3=Cu(NH3)42+2OH-,Cu(NH3)4SO4H2O,平面四边形,P26.自主导练1.根据以上实验过程：判断NH3和H2O与Cu2+的配位能力:NH3_H2O(填“”“=”或“”)。.Ni(CO)6为正八面体结构，其中的镍原子位于正八面体的中心，配位体CO分子则在正八面体的六个顶点上。若把其中两个CO配位体换成NH3得到新的配合物，则以下物质中互为同分异构体的是。(填字母编号，任填一组。图中黑点为NH3，圆圈为CO，Ni略去),A(或E)与B、C、D的任意组合,P28.9.已

22、知:红磷在氯气中燃烧可以生成两种化合物PCl3和PCl5，氮与氢也可形成两种化合物NH3和NH5。PCl5分子中，磷原子的1个3s轨道、3个3p轨道和1个3d轨道发生杂化形成5个sp3d杂化轨道，PCl5分子呈三角双锥形：NH3、PCl3和PCl5分子中，所有原子的最外层电子数都是8个的是(填分子式)，该分子的形状是。有同学认为，NH5与PCl5类似，氮原子的1个2s轨道、3个2p轨道和1个2d轨道可能发生sp3d杂化。请你对该同学的观点进行评价：经测定，NH5中存在离子键，氮原子最外层电子数是8，所有氢原子的最外层电子数都是2，则NH5的电子式是,PCl3,三角锥形,不对，因为氮原子没有2d

23、轨道,P28.11.钛(Ti)被誉为“21世纪的金属”。工业上将TiO2与焦炭混合，通入Cl2高温下制得TiCl4;再将TiCl4提纯后，在氩气保护下与镁高温反应制得Ti。其反应如下:TiO2+2Cl2+2C=TiCl4+2COTiCl4+2Mg=Ti+2MgCl2回答下列问题:(1)钛元素原子的电子排布式为:(2)已知TiCl4在通常情况下是无色液体，熔点为-37,沸点为136；TiCl4在潮湿空气中易水解产生白雾，同时产生H2TiO3固体。TiCl4为化合物(填“离子”或“共价”)(已知电负性:Ti-1.5，Cl-3.0)；TiCl4分子为正四面体形，则Ti为杂化；配离子TiCl(H2O)

24、52+的中心离子化合价为，中心离子配位数为；,Ar3d24s2,共价,sp3,+3,6,P28.10.A、B、C、D、E五种短周期元素,原子序数依次增大，B与C能层数相同，D与E能层数相同，C与D价电子结构相同，基态时B、C、D原子核外皆有2个未成对电子，A、E只有1个未成对电子，A能分别与B、C、D、E形成不同的分子。写出基态时B的价电子排布图：E-的原子结构示意图为：写出BCD的电子式：E2C的结构式。根据题目要求完成以下填空:EC3-中心原子杂化方式；DC3中心原子杂化方式；,ClOCl,sp3,sp2,P28.10.A、B、C、D、E五种短周期元素,原子序数依次增大，B与C能层数相同，D与E能层数相同，C与D价电子结构相同，基态时B、C、D原子核外皆有2个未成对电子，A、E只有1个未成对电子，A能分别与B、C、D、E形成不同的分子。根据题目要求完成以下填空:EC4-微粒的键角；BC32-微粒的键角；DE2分子的立体构型；B2A2分子的立体构型。(4)一种由A、B、C三种元素组成的分子A2BC2，该分子中键数目为，键数目为。(5)根据等电子原理，指出与BC2互为等电子体的离子(一种即可)。,10928,120,V形,直线形,4,1,N3-、AlO2-、SCN-、CNO-等任意一种即可,