第二章第二节分子的立体构型ppt课件.ppt

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1、第二章 分子的结构与性质,第二节 分子的立体结构,一、形形色色的分子,1、双原子分子（直线型）例如HCl、O2,直线型：CO2、HCN、CS2,V型：H2O、SO2,2、三原子分子的空间结构,4、五原子分子的空间结构,正四面体：CCl4、CH4,3、四原子分子的空间结构,平面三角型：SO3、HCHO,三角锥型：NH3,直线型：C2H2,正四面体：P4,二、价层电子对互斥（VSEPR）理论,（Valence Shell Electron Pair Repulsion）,共价分子中，中心原子周围电子对排布的几何构型主要取决于中心原子的价层电子对的数目。价层电子对各自占据的位置倾向于彼此分离得尽可能

2、的远，此时电子对之间的斥力最小，整个分子最稳定。,1、理论要点,价层电子对包括成键的电子对和孤电子对,不包括成键的电子对！,2、价层电子对数计算,确定中心原子价层电子对数目,a为中心原子价电子数，x为与中心原子结合的原子数，b为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数。,价层电子对数配位原子数孤电子对数,键电子对数孤电子对数,离子计算孤电子对数目时，阳离子的a为中心原子的价电子数减去离子的电荷数，阴离子的a为中心原子的价电子数加上离子的电荷数（绝对值）,孤电子对数(a-xb),0,1,2,0,1,0,0,0,2,2,2,3,3,4,4,4,0,4,2,3,4,3,4,4,4,4,4,2,0,1,

3、0,1,0,0,1,2,3,3,2,4,6,5,3,0,4,4,3,4,2,5,6,5,4,4,确定价层电子对构型,3、确定分子构型,在价层电子对构型的基础上，去掉孤电子对就是分子的构型,注意：孤对电子的存在会改变键合电子对 的分布方向，从而改变化合物的键角,电子间排斥力大小：孤对电子间孤对电子与键合电子间键合电子间,1.下列物质中分子立体结构与水分子相似的是 ACO2 BH2S CPCl3 DSiCl42.下列分子立体结构其中属于直线型分子的是 AH2O BCO2 CC2H2 DP43.下列分子立体结构其中属正八面体型分子的 AH3O+BCO32 CPCl5 DSF6,B,BC,D,本节重点

4、：,会利用VSEPR理论得出孤电子对数价层电子对构型分子构型,三、杂化轨道理论,1、理论要点,同一原子中能量相近的不同种原子轨道 在成键过程中重新组合，形成一系列能量相等的新轨道的过程叫杂化。形成的新轨道叫杂化轨道,用于形成键或容纳孤对电子,杂化轨道数目等于各参与杂化的原子轨道 数目之和,杂化轨道成键能力强，有利于成键,杂化轨道成键时，满足化学键间最小排斥原理，不同的杂化方式，键角大小不同,杂化轨道又分为等性和不等性杂化两种,2、杂化类型,sp3杂化,基态,激发态,以C原子为例,1个s轨道和3个p轨道杂化形成4个sp3杂化轨道,构型 10928 正四面体型,4个sp3杂化轨道可形成4个键,价层

5、电子对数为4的中心原子采用sp3杂化方式,sp2杂化,基态,激发态,以C原子为例,1个s轨道和2个p轨道杂化形成3个sp2杂化轨道,构型 120 平面三角形,剩下的一个未参与杂化的p轨道用于形成键,3个sp2杂化轨道可形成3个键,价层电子对数为3的中心原子采用sp2杂化方式,sp杂化,基态,激发态,以C原子为例,1个s轨道和1个p轨道杂化形成2个sp杂化轨道,构型 180 直线型,剩下的两个未参与杂化的p轨道用于形成键,2个sp杂化轨道可形成2个键,价层电子对数为2的中心原子采用sp杂化方式,除C原子外，N、O原子均有以上杂化,当发生sp2杂化时，孤对电子优先参与杂化单电子所在轨道优先不杂化，

6、以利于形成键,N、O原子杂化时，因为有孤对电子的存在称为不等性杂化,其它杂化方式,dsp2杂化、sp3d杂化、sp3d2杂化、d2sp3杂化、sp3d2杂化,例如：sp3d2杂化：SF6,构型：四棱双锥 正八面体,此类杂化一般是金属作为中心原子用于形成配位化合物,四、配合物理论简介,1、配位键,定义：共用电子对由一个原子单方 提供给另一个原子共用所形成的共价键称配位键。,表示方法,形成条件,AB,一个原子有孤对电子，另一个原子有空轨道。,？H3O+,2、配位化合物,配合物的形成,天蓝色溶液,蓝色沉淀,深蓝色溶液,Cu(OH)2,深蓝色晶体,Cu(NH3)4 SO4H2O,加乙醇并静置,CuSO

7、4溶液,滴加氨水,继续滴加氨水,Cu(OH)2+4NH3=Cu(NH3)42+2OH,蓝色沉淀,深蓝色溶液,Cu2+2NH3H2O=Cu(OH)2+2NH4+,蓝色溶液,蓝色沉淀,配合物概念,通常把某些金属离子（或原子）与某些分子或离子（称为配体）以配位键结合形成的化合物称为配合物。,配合物的组成,Ag(NH3)2 OH,内界,外界,（配离子）,Ag(NH3)2+,Ag+中心离子,（有时可能是中心原子）,NH3配体：其中N为配位原子,配体：NH3、H2O、X、CO、CN、S CN,主要是铁、钴、镍、铜、银、金、铂等 过渡金属,如Ni(CO)4和Fe(CO)5,配位数：配体的个数,Fe2+的检验

8、：,K3Fe(CN)6铁氰化钾,配体(CN),内界Fe(CN)6 3,外界K+,中心离子Fe 3+,(CN)6,配位原子,配位数,Co(NH3)4Cl2 Cl,?,常见配合物,Fe3+3SCN=Fe(SCN)3,黄色,血红色,Fe3+nSCN=Fe(SCN)n 3-n(n=1-6),Fe3+的检验,血红色,银氨溶液的配制,AgOH+2NH3H2O=Ag(NH3)2+OH+2H2O,Ag+NH3H2O=AgOH+NH4+,白色沉淀,二氨合银离子无色,冰晶石,冰晶石(六氟合铝酸钠)：Na3AlF6,配合物的空间结构,配位数是2时:直线形,如Ag(NH3)2+,配位数是3时:平面三角形,如HgI3,

9、配位数是4时,四面体,如ZnCl4 2,平面正方形,如 Cu(NH3)42+,1个Cu2+与4个O形成的结构为平面正方形,1个Cu 2+与4个N形成的结构为平面正方形,第二章 分子的结构与性质,第三节 分子的性质,一、键的极性和分子的极性,1、键的极性,非极性共价键（非极性键）,按共用电子对的偏移,极性共价键,非极性共价键,由同种原子形成化学键,原子带相同电性，化合价相同,极性共价键（极性键）,+,-,由不同种原子形成化学键,电负性大（非金属性强）的原子带负电，显负价,2、分子的极性,非极性分子,正负电荷中心重合的分子,a.大部分单质分子,O3除外！,b.对称性很好的分子,直线形AB2,正三角

10、形AB3,正四面体形AB4,其他正多面体形、对称性好的平面形,例：CO2,例：BF3、SO3,例：CH4、CCl4,例：C60、C6H6、C2H4、C2H2,极性分子,正负电荷中心不重合的分子,大部分化合物分子,是,是,是,是,是,是,是,是,是,否,否,否,否,否,否,否,否,否,键的极性与分子极性的关系：,A、由非极性键构成的分子一般是非极性分子 B、极性键结合形成的分子不一定为极性分子,二、范德华力及其对物质性质的影响,1、范德华力,把分子聚集在一起的作用力叫做分子间作用力又叫范德华力,相对分子质量,分子的极性,相对分子质量越大范德华力越大,2、影响范德华力的因素,分子极性越大范德华力越

11、大,3、范德华力对物质性质的影响,化学键影响的是分子的稳定性（化学性质）,范德华力影响的是分子熔沸点等（物理性质）,三、氢键,1、氢键的定义,由已经与电负性很大的原子形成共价键的氢原子与另一个电负性很大的原子之间的作用力,除范德华力以外的另一种分子间作用力，不是化学键,2、表示方法,AHB,A、B为N、O、F,“”表示共价键,“”表示形成的氢键,例如：氨水中的氢键,NHN,NHO,OHN,OHO,3、氢键的分类,分子内氢键,分子间氢键,4、氢键的特征,饱和性,方向性,一个氢原子只能形成一个氢键,分子间氢键为直线型,分子内氢键成一定角度,中心原子有几对孤对电子就可以形成几条氢键,5、对物质性质的

12、影响,氢键一种分子间作用力，影响的是物理性质,熔、沸点,溶解性,分子间氢键使物质熔点升高分子内氢键使物质熔点降低,若可以形成氢键，则能增大物质溶解度,其他方面,冰的密度小于水,形成缔合分子,四、溶解性,1、温度,溶解性的影响因素,2、压强,3、相似相溶,4、氢键,5、化学反应,非极性溶质一般能溶于非极性溶剂，极性溶质一般能溶于极性溶剂。,五、手性,连有四个不同的原子或原子团的碳原子。,手性碳原子：,手性异构体：具有完全相同的组成和原子排列的一对分子。又称为对映异构体。,手性分子：有手性异构体的分子。,1下列化合物中含有手性碳原子的是()A.CCl2F2 B.CH3CHCOOHC.CH3CH2O

13、H D.CHOH,练习：,1下列化合物中含有手性碳原子的是()A.CCl2F2 B.CH3CHCOOHC.CH3CH2OH D.CHOH,六、无机含氧酸分子的酸性,1、利用规律,无机含氧酸可以写成(HO)mROn，含氧酸的强度随着分子中连接在中心原子上的非羟基氧的个数增大而增大，即(HO)mROn中，n值越大，酸性越强。,2、最高价含氧酸酸性,非金属性强的元素，其最高价含氧酸酸性强,第三章 晶体的结构与性质,第一节 晶体的常识,一、晶体与非晶体,1、晶体与非晶体,晶体具有规则几何外形的固体,非晶体没有规则几何外形的固体 又称玻璃体,2、晶体与非晶体性质对比,有,无,原子在三维空间里呈周期性有序

14、排列,原子排列相对无序,强度、导热性、光学性质等,无,有固定熔沸点,无固定熔沸点,自范性,晶体能自发地呈现多面体外形的性质,自范性前提：晶体生长的速率适当,本质差异,各向异性,不同方向上，性质有差异,3、晶体形成的途径,熔融态物质凝固,气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华),溶质从溶液中析出,3、晶体的鉴别,物理性质差异 如：外形、硬度、熔点、折光率,最科学的方法是对固体进行X-射线衍射实验,1、下列关于晶体与非晶体的说法正确的是 A、晶体一定比非晶体的熔点高 B、晶体有自范性但排列无序 C、非晶体无自范性而且排列无序 D、固体SiO2一定是晶体2、区别晶体与非晶体最可靠的科学方法是 A、熔沸点

15、 B、硬度 C、颜色 D、x-射线衍射实验,C,D,课堂练习,二、晶胞,1、晶胞:描述晶体结构的基本单元,晶胞是无形的，是人为划定的,2、晶胞特征,一般是平行六面体,晶体由晶胞“无隙并置”而成,平行六面体,无隙并置,3、三种典型立方晶体结构,4.晶胞中原子个数的计算,晶胞顶角原子为8个晶胞共用，每个晶胞占1/8,晶胞棱上原子为4个晶胞共用，每个晶胞占1/4,晶胞面上原子为2个晶胞共用，每个晶胞占1/2,晶胞内部的原子为1个晶胞独自占有，即为1,1、现有甲、乙、丙、丁四种晶胞,可推知：甲晶体中A与B的离子个数比为；乙晶体的化学式为；丙晶体的化学式为_；丁晶体可能的化学式为_。,1：1,C2D,E

16、F,XY3Z,2、下图依次是金属钠(Na)、金属锌(Zn)、碘(12)、金刚石(C)晶胞的示意图，数一数，它们分别平均含有几个原子?,Na,Zn,I2,金刚石,3、钙-钛矿晶胞结构如图所示。观察钙-钛矿晶胞结构，求该晶体中，钙、钛、氧的微粒个数比为多少？,(8+6)3=12,4、下图是CO2分子晶体的晶胞结构示意图，其中有多少个原子？,5、最近发现一种由钛原子和碳原子构成的气态团簇分子，如下图所示，顶角和面心的原子是钛原子，棱的中心和体心的原子是碳原子，它的化学式是。,Ti14C13,第三章 晶体的结构与性质,第二节 分子晶体与原子晶体,一、分子晶体,1、分子晶体,概念：,只含分子的晶体,组成

17、微粒：,分子,粒子间作用力：,分子内原子间以共价键结合相邻分子间靠分子间作用力（范德华力、氢键）相互吸引,化学式就是分子式,2、常见的分子晶体,所有非金属氢化物,部分非金属单质,部分非金属氧化物,几乎所有的酸,绝大多数有机物的晶体,3、结构特征,分子间作用力,范德华力,氢键,若分子间只有范德华力时,以1个分子为中心，周围有12个紧邻分子，即分子密堆积结构,CO2干冰晶胞,若分子间主要为氢键时,以1个分子为中心，周围有4个相邻分子，即分子非密堆积结构。如：HF、NH3、冰等,氢键具有方向性,4、物理性质,熔沸点较低;易升华,硬度很小,固态和熔融状态时都不导电只有酸的水溶液中有的导电,相似相溶原理

18、,1.下列性质适合于分子晶体的是()A.熔点1070，易溶于水，水溶液导电 B.熔点10.31，液态不导电、水溶液能导电 C.易溶于CS2、熔点112.8，沸点444.6 D.熔点97.81，质软、导电、密度0.97gcm3,BC,2.共价键、离子键和范德华力是构成物质粒子间的不同作用方式，下列物质中，只含有上述一种作用的是()A.干冰 B.氯化钠 C.氢氧化钠 D.碘,B,练习:,3.下列分子晶体：H2O HCl HBr HI CO N2 H2熔沸点由高到低的顺序是()A.B.C.D.,C,5下列过程中，共价键被破坏的是()A碘升华 B溴蒸气被木炭吸附 C酒精溶于水 DHCl气体溶于水,4.

19、当S03晶体熔化或气化时，下述各项中发生变化的是()A.分子内化学键 B.分子间距离 C.分子构型 D.分子间作用力,BD,D,6.下列有关共价化合物的说法：具有较低的熔、沸点 不是电解质 固态时是分子晶体 都是由分子构成 液态时不导电，其中一定正确的是()A.B.C.D.,D,7已知氯化铝的熔点为190(2202lO5Pa)，但它在180即开始升华。(1)氯化铝是_。(填“离子化合物”“共价化合物”)(2)无水氯化铝在空气中强烈的“发烟”，其原因是_。(3)设计一个可靠的实验，判断氧化铝是离子化合物还是共价化合物。你设计的实验是_。(4)在500K和1.01105Pa时，它的蒸气密度(换算为

20、标准状况时)为11.92gL1，试确定氯化铝在蒸气状态时的化学式为_。,共价化合物,Al2Cl6,氯化铝与空气中的水蒸气发生水解反应产生HCl气体，HCl在空气中形成酸雾而“发烟”。,在其熔融状态下，试验其是否导电；若不导电是共价化合物。,1、下列物质属于分子晶体的化合物是（）A、石英 B、硫磺 C、干冰 D、食盐,C,练习,2、干冰气化时，下列所述内容发生变化的是A、分子内共价键 B、分子间作用力C、分子键距离 D、分子间的氢键,BC,3、冰醋酸固体中不存在的作用力是（）A、离子键 B、极性键 C、非极性键 D、范德华力,A,4、水分子间存在着氢键的作用，使水分子彼此结合而成（H2O）n。在

21、冰中每个水分子被4个水分子包围形成变形的正四面体，通过“氢键”相互连接成庞大的分子晶体，其结构如图：试分析：1mol 冰中有 mol氢键？H2O的熔沸点比H2S高还是低？为什么？,2,氢键,二、原子晶体,1、原子晶体,概念：,原子间以共价键相结合而形成空间网状结构的晶体，又称共价晶体,组成微粒：,原子,粒子间作用力：,共价键,无分子式化学式表示原子最简整数比,2、常见原子晶体,某些非金属单质：,某些非金属化合物：,硼（B）、硅（Si）锗（Ge）、金刚石（C）等,SiC、BN、SiO2、Al2O3等,3、结构特征,晶体中只存在共价键，无单个分子存在；晶体为空间网状结构。,金刚石,二氧化硅,4、原

22、子晶体的物理性质,熔沸点高,硬度大,一般不导电,难溶于溶剂,在SiO2晶体中，每个Si原子和（）个O原子形成（）个共价键即每个Si原子周围结合（）个O原子；同时，每个O 原子和（）个Si原子相结合。在SiO2晶体中，最小的环是（）元环。()单个的SiO2分子存在。,4,4,4,2,12,没有,第三章 晶体的结构与性质,第三节 金属晶体,一、金属键,1、金属键,金属离子与自由电子之间强烈的相互作用,定义,本质,电子气理论,金属原子的价电子发生脱落，形成金属阳离子和自由电子,自由电子被所有原子所共用从而把所有的金属原子维系在一起,无饱和性无方向性,2、金属晶体,金属离子与自由电子通过金属键结合而成

23、的晶体叫做金属晶体,粒子间的作用力：,金属键,构成金属晶体的粒子：,金属离子、自由电子,常见金属晶体：金属、合金,3、金属性质与电子气理论,金属导电性,电子气的运动是没有一定方向的，但在外加电场的条件下，自由电子定向运动形成电流，所以金属容易导电,金属的导热性,自由电子在运动时与金属离子碰撞，把能量从温度高的部分传到温度低的部分，从而使整块金属达到相同的温度。,高温下热运动剧烈，因此电子的定向移动程度减弱，所以，随着温度的升高，金属的导电性减弱,金属的延展性,金属离子和自由电子间相互作用没有方向性，在外力作用下各原子层就会发生相对滑动，但不会改变原来的排列方式，而且弥漫在金属原子间的电子气可以

24、起到类似轴承中滚珠之间润滑剂的作用,金属键的强弱与离子半径、离子电荷有关,金属的熔点、硬度,金属的熔点、硬度与金属键的强弱有关,离子半径越小或离子所带电荷越多，则金属键越强，金属的熔沸点越高、硬度越大。,二、金属晶体的原子堆积模型,1、几个概念,配位数：在晶体中与每个微粒紧密相邻 且距离相等的微粒个数,空间利用率：晶体的空间被微粒占满的体积百分数用来表示紧密堆积程度,金属的二维堆积方式,非密置层,配位数为4,密置层,配位数为6,2、金属的三维堆积方式,简单立方堆积,唯一金属钋,简单立方堆积的配位数,=6,简单立方堆积的空间占有率,=52%,球半径为r,正方体边长为a,=2r,体心立方堆积（钾型

25、）,K、Na、Fe,体心立方堆积的配位数,=8,体心立方堆积的空间占有率,=68%,体对角线长为c,面对角线长为b,棱线长为a,球半径为r,c2=b2+a2,b2=a2+a2,c=4r,(4r)2=3a2,六方最密堆积（镁型）,Mg、Zn、Ti,A,六方最密堆积的配位数,=12,六方最密堆积的晶胞,六方最密堆积的晶胞,六方最密堆积的空间占有率,=74%,上下面为菱形边长为半径的2倍2r,高为2倍正四面体的高,面心立方最密堆积（铜型）,Cu、Ag、Au,A,立方面心最密堆积的配位数,=12,立方面心最密堆积的空间占有率,=74%,第三章 晶体的结构与性质,第四节 离子晶体,一、离子晶体,1、离子

26、晶体,概念：,由阳离子和阴离子通过离子键结合而成的晶体叫做离子晶体,组成微粒：,阴阳离子,粒子间作用力：,离子键,无分子式化学式表示离子最简整数比,配位数（缩写为C.N.）,一个离子周围最邻近的异电性离子的数目,2、常见离子晶体,强碱、金属氧化物、部分盐类,NaCl 晶体,阴离子配位数,阳离子配位数,6,6,NaCl 晶体,每个Cl 周围最近且等距离的Cl有 个 每个Na+周围最近且等距离的Na+有 个,12,12,每个晶胞中Cl有 个 Na+有 个,4,4,CsCl 晶体,阴离子配位数,阳离子配位数,8,8,每个Cl 周围最近且等距离的Cl有 个 每个Cs+周围最近且等距离的Cs+有 个,6

27、,6,每个晶胞中Cl有 个 Cs+有 个,1,1,CsCl晶胞,NaCl晶胞,阴离子配位数,阳离子配位数,4,8,CaF2晶体,CaF2晶胞,每个F 周围最近且等距离的F有 个 每个Ca2+周围最近且等距离的Ca2+有 个,6,12,每个晶胞中F有 个 Ca2+有 个,8,4,CaF2晶胞,3、影响离子晶体配位数的因素,几何因素：晶体中正负离子的半径比,电荷因素：正负离子的电荷比,键性因素：离子键的纯粹程度,4、离子晶体的物理性质,熔沸点较高，硬度较大，难挥发难压缩。,一般易溶于水，而难溶于非极性溶剂,固态不导电，水溶液或者熔融状态下能导电,二、晶格能,1、定义：,气态离子形成1摩离子晶体时释放的能量,2、晶格能的大小的影响因素,电荷、离子半径,随着离子电荷的增加或者核间距离的缩短晶格能增大,晶格能越大，离子晶体越稳定熔点越高，硬度越大,复习回忆,共价键特征,饱和性,共价键类型（按电子云重叠方式分）,键,键,s-s,s-p,p-p,方向性,p-p,d-p,头碰头,轴对称,肩并肩,镜面对称,