选修三分子的立体构型.ppt

《选修三分子的立体构型.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《选修三分子的立体构型.ppt（74页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、第二节分子的立体构型,复 习 回 顾,共价键,键,键,键参数,键能,键长,键角,衡量化学键稳定性,描述分子的立体结构的重要因素,成键方式“头碰头”,呈轴对称,成键方式“肩并肩”,呈镜像对称,一、形形色色的分子,O2,HCl,H2O,CO2,思考:在O2、HCl这样的双原子分子中存在分子的立体结构问题吗？何谓“分子的立体结构”？,所谓“分子的立体结构”指多原子构成的共价分子中的原子的空间关系问题。,C2H2,CH2O,COCl2,NH3,P4,CH4,CH3CH2OH,CH3COOH,C6H6,C8H8,CH3OH,C60,C20,C40,C70,肉眼不能看到分子，那么，科学家是怎样知道分子的形

2、状的呢?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？,形，如CO2 形，

3、如H20,形，如HCHO、BF3 形，如NH3,分子的立体结构,最常见的是 形，如CH4,五原子分子,三原子分子,四原子分子,一、形形色色的分子,表格一,直线,V,平面三角,三角锥,正四面体,通过填表，你能发现什么问题？,同为三原子分子，CO2 和 H2O 分子的空间结构却不同，什么原因？,思考:,直线形,V形,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:,三角锥形,平面三角形,1)写出H、C、N、O原子的电子式：表格二,1,2,3,4,探究：同为三原子分子或四原子分子，分子的空间构型为什么不同？,2)写出CO2、H2O、NH3、CH2O、CH4等分子的电子式

4、、结构式及分子的空间构型：表格三,O=C=O,H-O-H,直线形,倒V 形,三角锥 形,平面三角形,正四面体,对ABn型分子，B围绕A成键，则A为中心原子，n值为中心原子结合的原子数。,孤对电子：未用于形成共价键的电子对，例氮原子和氢原子形成氨分子时，N提供3个未成对电子与3个H形成3对共用电子对，还有1对电子未与其他原子共用，这对电子就称为孤对电子,例如 黑点表示中心原子N与O的孤对电子，而 中心原子C无孤对电子,3)分析CO2，H2O，NH3，CH2O，CH4电子式的中心原子价电子层电子对成键情况。,分成键电子对和,孤对电子对,结论：,成键电子对和孤对电子对会影响分子的空间构型,直线形,平

5、面三角形,正四面体,V 形,三角锥形,105,107,180,0,2,1,4)填写孤对电子与分子的空间构型关系，中心原子结合的原子数(n值）与分子的空间构型关系。,120,10928,2,2,3,3,4,0,0,中心无孤对电子,中心存在孤对电子,请你试总结分子的空间构型各不同的原因。,总结:由于分子中的成键电子对及中心原子上的孤对电子对相互排斥，结果趋向尽可能彼此远离，以减小斥力，从而影响了分子的空间构型。,1、内容：中心原子价电子层电子对（包括 电子对和 的孤对电子对）的互相 作用，使分子的几何构型总是采取电子对相互 的那种构型，即分子尽可能采取对称的空间构型。,（VSEPR模型）,成键,未

6、成键,排斥,排斥最小,二、价层电子对互斥模型,友情提醒价层电子对相互排斥作用的大小，决定于电子对之间的夹角和电子对的成键情况。一般规律：电子对之间的夹角越小，排斥力越大；成键电子对受两个原子核的吸引，电子云比较紧缩；孤对电子对只受中心原子的吸引，电子云较“肥大”，对邻近电子对的斥力较大。电子对之间斥力大小的顺序：孤对电子对孤对电子对孤对电子对成键电子对成键电子对成键电子对。三键、双键比单键包含的电子数目多，所以其斥力大小顺序为：三键双键单键,只有一种角度，120。,只有一种角度，10928。,电子对数和电子对空间构型的关系 电子对相互排斥，在空间达到平衡取向。,2 对电子 直线形,(3)分子构

7、型与电子对空间构型的关系:分子 H2O NH3 CH4构型 角形 三角锥体 正四面体,电子对数 配体数 孤电子对数 电子对构型 分子构型(m)(n)(m n)3 2 1 三角形“V”字形,补充说明对于分子中有双键、叁键等多重键时，使用价层电子对理论判断其分子构型时，双键的两对电子和叁键的三对电子只能作为一对电子来处理。或者说在确定中心原子的价电子层电子对总数时，不包括键电子。,(VSEPR models),二、价层电子对互斥模型,一类是中心原子上的价电子都用于形成共价键，如CO2、CH2O、CH4等分子中的碳原子，它们的立体结构可用中心原子周围的原子数n来预测，概括如下：ABn 立体结构 范例

8、 n=2 直线形 CO2 n=3 平面三角形 CH2O n=4 正四面体形 CH4,3、应用：,预测分子构型,另一类是中心原子上有孤对电子(未用于形成共价键的电子对)的分子，如H2O和NH3，中心原子上的孤对电子也要占据中心原子周围的空间，并参与互相排斥。例如，H2O和NH3的中心原子分别有2对和l对孤对电子，跟中心原子周围的键加起来都是4，它们相互排斥，形成四面体，因而H2O分子呈V形，NH3分子呈三角锥形。,表格四,直线形,四面体,正四面体,直线形,形,三角锥形,平面三角形,正四面体,四面体,平面三角形,2,2,3,3,4,中心原子所含孤对电子对数,0,2,1,0,0,规律总结(1)中心原

9、子的价电子都用于成键（无孤对电子），其构型可用 预测；n=2,为 n=3,为 n=4,(2)中心原子有孤对电子，其要占据中心原子周围的空间，并与，使分子呈现不同的立体构型。,中心原子周围的原子数n,互相排斥,直线形,平面三角形,四面体形,课堂练习：1、多原子分子的立体结构有多种，三原子分子的立体结构有 形和 形，大多数四原子分子采取 形和 形两种立体结构，五原子分子的立体结构中最常见的是 形。2、下列分子或离子中，不含有孤对电子的是 A、H2O、B、H3O+、C、NH3、D、NH4+3、下列分子BCl3、CCl4、H2S、CS2中,其键角由小到大的顺序为 4、以下分子或离子的结构为正四面体，且

10、键角为10928 的是 CH4 NH4+CH3Cl P4 SO42-A、B、C、D、5、用价层电子对互斥模型判断SO3的分子构型 A、正四面体形 B、V形 C、三角锥形 D、平面三角形,直线,V,平面三角,三角锥,D,C,D,正四面体,思考：请根据价层电子对互斥理论分析CH4的立体构型,1.写出碳原子的核外电子排布图，思考为什么碳原子与氢原子结合形成CH4，而不是CH2？,问题：,按照我们已经学过的价键理论，甲烷的4个C H单键都应该是键，然而，碳原子的4个价层原子轨道是3个相互垂直的2p 轨道和1个球形的2s轨道，用它们跟4个氢原子的1s原子轨道重叠，不可能得到四面体构型的甲烷分子,C,为了

11、解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论,问题：,C：2s22p2,由1个s轨道和3个p轨道混杂并重新组合成4个能量与形状完全相同的轨道。我们把这种轨道称之为 sp3杂化轨道。,为了四个杂化轨道在空间尽可能远离，使轨道间的排斥最小，4个杂化轨道的伸展方向成什么立体构型?,四个H原子分别以4个s轨道与C原子上的四个sp3杂化轨道相互重叠后，就形成了四个性质、能量和键角都完全相同的S-SP3键，从而构成一个正四面体构型的分子。,三、杂化理论简介,1.概念：在形成分子时，在外界条件影响下若干不同类型能量相近的原子轨道混合起来，重新组合成一组新轨道的过程叫做原子轨道的杂化，所形成的新轨道就称为杂化轨道。,

12、三、杂化理论简介,2.要点：,（1）参与参加杂化的各原子轨道能量要相近（同一能级组或相近能级组的轨道）；,（2）杂化前后原子轨道数目不变：参加杂化的轨道数目等于形成的杂化轨道数目；但杂化轨道改变了原子轨道的形状方向，在成键时更有利于轨道间的重叠；,（3）杂化前后原子轨道为使相互间排斥力最小，故在空间取最大夹角分布，不同的杂化轨道伸展方向不同；,sp杂化轨道的形成过程,180,sp 杂化：1个s 轨道与1个p 轨道进行的杂化,形成2个sp杂化轨道。两个轨道间夹角是180,Cl,Cl,Be,例如：Sp 杂化 BeCl2分子的形成,Be原子：1s22s2 没有单个电子，,sp2杂化轨道的形成过程,1

13、20,sp2杂化：1个s 轨道与2个p 轨道进行的杂化,形成3个sp2 杂化轨道。每两个轨道间的夹角为120，呈平面三角形,例如：Sp2 杂化 BF3分子的形成,B：1s22s22p1没有3个成单电子,sp3杂化轨道的形成过程,sp3杂化：1个s 轨道与3个p 轨道进行的杂化，形成4个sp3 杂化轨道。每两个轨道间的夹角为10928 空间构型为正四面体形,例如：Sp3 杂化 CH4分子的形成,C：2s22p2,三、杂化理论简介,4.杂化类型判断：,因为杂化轨道只能用于形成键或用来容纳孤电子对，故有杂化轨道数=中心原,中心原子结合的原子数,子价层电子对数=中心原子孤对电子对数,三、杂化理论简介,

14、4.杂化类型判断：,对于ABm型分子或离子，其中心原子A的杂化轨道数恰好与A的价电子对数相等。,2,3,4,sp,sp2,sp3,直线型,平面三角形,正四面体,直线型,平面三角形,正四面体,直线型,平面三角形或V形,正四面体三角锥形或V形,例1：计算下列分子或离子中的价电子对数，并根据已学填写下表,2,2,3,4,4,4,4,4,sp,sp,sp2,sp3,直线形,直线形,平面三角形,(正)四面体,180,180,120,109.5,直线形,直线形,平面三角形,正四面体,V形,三角锥形,180,180,120,109.5,109.5,104.5,107.3,107.3,课堂练习,例题二：对SO

15、2与CO2说法正确的是()A都是直线形结构 B中心原子都采取sp杂化轨道 C S原子和C原子上都没有孤对电子 D SO2为V形结构，CO2为直线形结构,D,试用杂化轨道理论分析乙烯和乙炔分子的成键情况,交流讨论,C原子在形成乙烯分子时，碳原子的2s轨道与2个2p轨道发生杂化，形成3个sp2杂化轨道，伸向平面正三角形的三个顶点。每个C原子的2个sp2杂化轨道分别与2个H原子的1s轨道形成2个相同的键，各自剩余的1个sp2杂化轨道相互形成一个键，各自没有杂化的l个2p轨道则垂直于杂化轨道所在的平面，彼此肩并肩重叠形成键。所以，在乙烯分子中双键由一个键和一个键构成。,C原子在形成乙炔分子时发生sp杂

16、化，两个碳原子以sp杂化轨道与氢原子的1s轨道结合形成键。各自剩余的1个sp杂化轨道相互形成1个键，两个碳原子的未杂化2p轨道分别在Y轴和Z轴方向重叠形成键。所以乙炔分子中碳原子间以叁键相结合。,四、配合物理论简介,四、配合物理论简介,Cu(H2O)42+,SO42,天蓝色,天蓝色,天蓝色,无色,无色,无色,Na+,Cl-,K+,Br-,K+,为什么CuSO4 5H2O晶体是蓝色而无水CuSO4 是白色？,Cu2+与H2O是如何结合的呢？,1、在强酸溶液电离的过程中，H2O能与H+结合形成H3O+，请用电子式表示H与O形成H2O的过程，比较H2O和H3O+的电子式，讨论H2O与H+是如何形成H

17、3O+？,+,1、配位键,（1）定义,（2）配位键的形成条件,（3）配位键的表示方法,一方提供孤电子对,一方提供空轨道,提供孤电子对的原子与接受孤电子对的原子之间形成的共价键，,（4）配位键的键参数,同其他相同原子形成的共价键键参数完全相同,即“电子对给予接受键”,Cu2+与H2O是如何结合的呢？,Cu2+,H+,提供空轨道接受孤对电子,H2O,提供孤电子对,H2O,2、请根据H3O+的形成提出Cu(H2O)42+中 Cu2+与H2O结合方式的设想，并将你的想法与同学交流。,2、配合物,(2)配合物的组成,内界,外界,中心离子,配体,配位数,(1)定义,通常把接受孤电子对的金属离子（或原子）与

18、某些提供孤电子对的分子或离子以配位键结合形成的化合物称为配位化合物，简称配合物,(配离子),天蓝色溶液,蓝色沉淀,深蓝色溶液,除水外，是否有其他电子给予体？,实验探究22（取实验2-1所得硫酸铜溶液1/3实验）根据现象分析溶液成分的变化并说明你的推断依据，写出相关的离子方程式,Cu(OH)2,深蓝色晶体,Cu(NH3)4 SO4H2O,+乙醇,静置,Fe3+3SCN-=Fe(SCN)3,配位数可为16,Fe3+是如何检验的？,思考,能形成配合物的离子不能大量共存,血红色,2、有Fe2+Cu2+Zn2+Ag+H2O NH3,CO,可以作为中心离子的是,可以作为配体的是,Fe2+,Cu2+,Zn2

19、+,H2O,NH3,CO,Ag+,CH4,CO2,微粒,常见的配位体,常见的中心离子,过渡金属原子或离子,X-,CO,H2O,NH3,SCN-,配位数,一般中心离子所结合的配体个数,实验探究24,向实验22深蓝色溶液中滴加硫酸，观察实验现象，由此现象变化说明了什么,天蓝色溶液,+硫酸,配位键的稳定性,配合物具有一定的稳定性，配位键越强，配合物越稳定。过渡金属配合物远比主族金属易形成配合物,配合物的性质,（4）配合物的应用,a 在生命体中的应用,b 在医药中的应用,c 配合物与生物固氮,d 在生产生活中的应用,王水溶金,叶绿素,血红蛋白,抗癌药物,酶,维生素B12,钴配合物,含锌的配合物,含锌酶

20、有80多种,固氮酶,照相技术的定影,电解氧化铝的助熔剂Na3AlF6,热水瓶胆镀银,HAuCl4,（5）配合物的命名,（1）配离子（从左向右，配位数配体合中心原子或中心离子化合物）（2）配合物类似于酸、碱、盐,六氰合铁（）酸钾,氢氧化二氨合银（）,三氯一氨合铂（）酸钾,硫酸四氨合铜（）,Cu(NH3)4 SO4,K3Fe(CN)6,Ag(NH3)2OH,KPt(NH3)Cl3,练习：,气态氯化铝（Al2Cl6）是具有配位键的化合物，分子中原子间成键关系如图所示，请将下列结构中你认为是配位键的斜线上加上箭头,向下列配合物的水溶液中加入AgNO3溶液，不能生成AgCl沉淀的是（）,A:Co(NH3

21、)4Cl2 Cl,B:Co(NH3)3Cl3,C:Co(NH3)6 Cl3,D:Co(NH3)5Cl Cl2,B,3、人体内血红蛋白是Fe2+卟林配合物，Fe2+与O2结合形成配合物，而CO与血红蛋白中的Fe2+也能生成配合物，根据生活常识，比较说明其配合物的稳定性。若发生CO使人中毒事故，首先该如何处理？还有哪种氧化物也可与血红蛋白中的Fe2+结合？,血红蛋白CO形成的配合物更稳定,发生CO中毒事故，应首先将病人移至通风处，必要时送医院抢救。,NO中毒原理同CO,1、配位键,定义,配位键的形成条件,一方提供孤电子对,一方提供空轨道,“电子对给予接受键”,2、配合物,配合物的组成,定义,配合物的应用,配合物的性质,叶绿素结构示意图,血红素(Fe2+)结构示意图,O,C,NH3,CH2,Pt2+,第二代铂类抗癌药（碳铂）,固氮酶中FeMo中心结构示意图,