《分子的立体构型》课件.ppt

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1、新课标人教版选修三 物质结构与性质,第二章 分子结构与性质,第二节 分子的立体构型,三、杂化轨道理论简介,二、价层电子对互斥理论（VSEPR模型）,一、形形色色的分子,第二节 分子的立体结构,四、配合物理论简介,目 录,分子的立体结构多种多样,红外光谱仪：测分子立体结构,无孤对电子分子的立体结构与VSEPR模型相同,有孤对电子分子的立体结构为VSEPR模型去掉孤对电子占据位置后的立体结构学.科.网,配位健一种特殊的共价键,配位化合物，含配位键的复杂离子或分子,复盐、混盐、配合物盐,教学目标,、认识共价分子的多样性和复杂性；、初步认识价层电子对互斥模型；、能用VSEPR模型预测简单分子或离子的立

2、体结构；、培养学生严谨认真的科学态度和空间想象能力。、认识杂化轨道理论的要点、进一步了解有机化合物中碳的成键特征、能根据杂化轨道理论判断简单分子或离子的构型、配位键、配位化合物的概念、配位键、配位化合物的表示方法 10、采用图表、比较、讨论、归纳、综合的方法进行教学,教学重点：分子的立体结构；利用价层电子对互斥模型预测分子的立体结构；杂化轨道理论的要点；配位键、配位化合物的概念教学难点：分子的立体结构，杂化轨道理论；配位键、配位化合物的概念,复习回顾,共价键,键,键,键参数,键能,键长,键角,衡量共价键的稳定性学.科.网,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

3、并肩”,呈镜像对称,一、形形色色的分子,O2,HCl,H2O,CO2,C2H2,NH3,CH2O,P4,一、形形色色的分子,CH4,CH3CH2OH,CH3COOH,C6H6,C8H8,CH3OH,一、形形色色的分子,C60,C20,C40,C70,一、形形色色的分子,写出CO2、H2O、NH3、CH2O、CH4等分子的电子式、结构式及分子的空间结构：,O=C=O,H-O-H,无,有,有,无,无,直线形,V 形,三角锥 形,平面三角形,正四面体,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。,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

4、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。,思考：,同为三原子分子，CO2 和 H2O 分子的空间结构却不同，为什么？,同为四原子分子，CH2O与 NH3 分子的空间结构也不同，为什么？,二、价层电子对互斥理论（VSEPR模型）,价层电子对互斥理论可判断,二、价层电子对互斥理论（VSEPR模型）,1、要点：对ABn型的分子或离子，中心原子A价层电子对（包括用于形成共价键的共用电子对和没有成键的孤

5、对电子）之间存在排斥力，将使分子中的原子处于尽可能远的相对位置上，以使彼此之间斥力最小，分子体系能量最低。,预测分子结构的简单理论,对称分布(原子的位置对称分布)VSEPR模型,价层电子对数求算方法：,对于ABn分子，成键电子对数=n孤对电子对数=（原子价电子数离子电荷数|化合价|n）价层电子对数=成键电子对数+孤对电子对数(双键、叁键均按单键计算),二、价层电子对互斥理论（VSEPR模型）,价层电子对互斥理论时，首先求算价层电子对数，确定VSEPR模型。然后再根据中心原子上有没有孤对电子，就可以判断分子的空间构型,二、价层电子对互斥理论（VSEPR模型）,无孤对电子分子立体结构与VSEPR模

6、型相同,有孤对电子分子立体结构为VSEPR模型略去孤对电子占据位置后的立体结构,2、价层电子对互斥模型把分子分成两类：,(1)中心原子上的价电子都用于成键(无孤对电子),在这类分子中，由于价层电子对之间的相互排斥作用，它们趋向于尽可能的相互远离，成键原子的几何构型总是采取电子对排斥最小的那种结构。它们的立体结构可用中心原子周围的原子数来预测。,二、价层电子对互斥理论（VSEPR模型）,无孤对电子分子立体结构与VSEPR模型相同,直线形,平面三角形,正四面体,BeCl2,BF3,CH4、CCl4,二、价层电子对互斥理论（VSEPR模型）,三角双锥,正八面体,PCl5,SF6,二、价层电子对互斥理

7、论（VSEPR模型）,（2）中心原子上有孤对电子的分子,孤对电子也要占据中心原子周围的空间，并参与互相排斥,二、价层电子对互斥理论（VSEPR模型）,分子立体结构为VSEPR模型略去孤对电子占据位置后的立体结构,V型,三角锥形,V型,PbCl2,NH3,H2O,略去1对孤对电子占据位置后的立体结构为V型,略去1对孤对电子占据位置后的立体结构为三角锥形,略去2对孤对电子占据位置后的立体结构V型,计算:CO2、SO2、SO3、SO32-、SO42-价层电子对数、成键电子对数、孤对电子对数，并预测分子立体结构,二、价层电子对互斥理论（VSEPR模型）,详见表一,2,2,0,2,1,3,3,3,0,直

8、线形,V型,平面三角形,表一,无孤对电子与VSEPR模型相同为平面三角形,无孤对电子与VSEPR模型相同为直线形,略去1对孤对电子占据位置后的立体结构为V型,1,3,4,4,4,0,三角锥,正四面体,表一,无孤对电子与VSEPR模型相同为正四面体,略去1对孤对电子占据位置后的立体结构为三角锥形,2,3,2 0 AB2,直线形HgCl2,3 0 AB3,2 1 AB2,平面三角形 BF3,V形,SO2,二、价层电子对互斥理论（VSEPR模型）,4,4 0 AB4,3 1 AB3,2 2 AB2,正四面体 CH4,三角锥形 NH3,形,H2O,二、价层电子对互斥理论（VSEPR模型）,5,三角双锥

9、,50 AB5,4 1 AB4,3 2 AB3,2 3 AB2,三角双锥,变形四面体,T形,直线形,仅作了解,PCl5,SF4,ClF3,6,八面体,60 AB6,51 AB5,42 AB4,四方锥形,IF5,平面正方形,仅作了解,SF6,八面体,注：价层电子对互斥模型对少数化合物判断不准，不能适用于过渡金属化合物，除非金属具有全满、半满或全空的d轨道,二、价层电子对互斥理论（VSEPR模型）,2,3,4,2,3,0,0,0,2,1,代表物,思考并填写下列表格：,电子式,结构式,中心原子结合的原子数,中心原子孤对电子对数,CO2,CH2O,CH4,H2O,NH3,VR模型,立体结构,应用反馈:

10、,0,1,2,0,1,0,0,0,2,2,2,3,3,4,4,4,直线形,V 形,V 型,平面三角形,三角锥形,四面体,正四面体,正四面体,PO43,0,4,正四面体,思考与交流:,P38,1、下列物质中，分子的立体结构与水分子相似的是（）A、CO2 B、H2S C、PCl3 D、SiCl4,B,2、下列分子的立体结构，其中属于直线型分子的是（）A、H2O B、CO2 C、C2H2 D、P4,BC,3、为了解释和预测分子的空间构型，科学家在归纳了许多已知的分子空间构型的基础上，提出了一种十分简单的理论模型价层电子对互斥模型。这种模型把分子分成两类：一类是；另一类是是。BF3和NF3都是四个原子

11、的分 子，BF3的中心原子是，NF3的中心原子是；BF3分子的立体构型是平面三角形，而NF3分子的立体构型是三角锥形的原因是。,无孤对电子,有孤对电子,无孤对电子,有孤对电子,略去1对孤对电子占据位置后的立体结构为三角锥形,值得注意的是价层电子对互斥模型只能解释化合物分子的空间构形，却无法解释许多深层次的问题，如无法解释甲烷中四个 C-H的键长、键能相同及H-C-H的键角为109 28。因为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。

12、,三、杂化轨道理论简介,为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论，,10928,激发,(1)要点：当碳原子与4个氢原子形成甲烷分子时，碳原子的2s轨道和3个2p轨道会发生混杂，混杂时保持轨道总数不变，得到4个能量相等、成分相同的sp3杂化轨道，夹角109 28，表示这4个轨道是由1个s轨道和3个p轨道杂化形成的如下图所示：,三、杂化轨道理论简介,三、杂化轨道理论简介,杂化：原子内部能量相近的原子轨道，在外界条件影响下重新组合的过程叫原子轨道的杂化杂化轨道：原子轨道组合杂化后形成的一组新轨道杂化轨道类型：sp、sp2、sp3等杂化结果：重新分配能量和空间方向，组成数目相等成键能力更强的原子轨道杂

13、化轨道用于形成键和容纳孤对电子,(2)几个概念,10928,激发,sp3杂化,三、杂化轨道理论简介,sp3杂化,sp杂化：夹角为10928的正四面体形四个杂化轨道。,碳的sp2杂化轨道,sp2杂化：三个夹角为120的平面三角形杂化轨道。,sp2杂化,C2H4,sp2杂化,三、杂化轨道理论简介,sp杂化：夹角为180的直线形杂化轨道。,sp杂化,三、杂化轨道理论简介,乙炔的成键,三、杂化轨道理论简介,大 键 C6H6,sp杂化,三、杂化轨道理论简介,基态N的最外层电子构型为 2s22p3，在H影响下，N 的一个2s轨道和三个2p 轨道进行sp3 不等性杂化，形成四个sp3 杂化轨道。其中三个sp

14、3杂化轨道中各有一个未成对电子，另一个sp3 杂化轨道被孤对电子所占据。N 用三个各含一个未成对电子的sp3 杂化轨道分别与三个H 的1s 轨道重叠，形成三个 NH键。由于孤对电子的电子云密集在N 的周围，对三个NH键的电子云有比较大的排斥作用，使NH键之间的键角被压缩到，因此NH3 的空间构型为三角锥形。,1、看中心原子有没有形成双键或叁键，如果有1个叁键，则其中有2个键，用去了2个p轨道，形成的是sp杂化；如果有1个双键则其中有1个键，形成的是sp2杂化；如果全部是单键，则形成的是sp3杂化。2、没有填充电子的空轨道一般不参与杂化.,三、杂化轨道理论简介,根据以下事实总结：如何判断一个化合

15、物的中心原子的杂化类型？,CC,sp3,sp2,sp,CC,CC,杂化轨道只用于形成键或者用来容纳孤对电子,杂化轨道数=中心原子孤对电子对数中心原子结合的原子数,结合上述信息完成下表：,孤对电子数,0,0,0,1,1,2,科学探究,1、写出HCN分子和CH2O分子的路易斯结构式。2用VSEPR模型对HCN分子和CH2O分子的立体结构进行预测(用立体结构模型表示),HCN 价层电子对数 2，无孤对电子 直线型,CH2O 价层电子对数 3，无孤对电子 平面三角型,3写出HCN分子和CH2O分子的中心原子的杂化类型。4分析HCN分子和CH2O分子中的键。,科学探究,HCN：C原子sp杂化：直线型,C

16、H2O：C原子sp杂化：平面三角型,1、下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是()ACO2与SO2 BCH4与NH3 CBeCl2与BF3 DC2H2与C2H4,B,课堂练习,2、指出中心原子可能采用的杂化轨道类型，并预测分子的几何构型。(1)PCl3(2)BCl3(3)CS2,3、写出下列分子的路易斯结构式(是用短线表示键合电子,小黑点表示未键合的价电子的结构式)并指出中心原子可能采用的杂化轨道类型，并预测分子的几何构型。(1)PCI3(2)BCl3(3)CS2(4)C12O,直线形,平面三角形,正四面体,平面长方形,直线形,sp杂化,sp杂化,sp杂化,sp杂化,sp杂化,sp杂化,s

17、p杂化,sp杂化,sp杂化,sp杂化,正四面体,正四面体,平面三角形,V形,三角锥形,(1)配位健一种特殊的共价键,配位键：一方是能够提供孤对电子的原子，另一方是能够接受孤对电子的空轨道的原子间形成的“电子对给予-接受键”,四、配合物理论简介：,H3O+,蓝色,蓝色,蓝色,无色,无色,无色,四、配合物理论简介：,实验2-1,固体颜色,溶液颜色,CuSO4,CuCl2.2H2O,CuBr2,NaCl,K2SO4,KBr,白色,绿色,深褐色,白色,白色,白色,思考：前三种溶液呈天蓝色大概与什么物质有关？依据是什么？,(2)配位化合物，简称配合物，通常是由中心离子（或原子）与配位体(某些分子或阴离子

18、)以配位键的形式结合而成的复杂离子或分子。,四、配合物理论简介：,实验2-2 已知氢氧化铜与足量氨水反应后溶解是因为生成Cu(NH3)42+，其结构简式为：试写出实验中发生的两个反应的离子方程式？,四、配合物理论简介：,实验2-3,练习书写：向硝酸银溶液中逐渐滴加氨水的离子方程式,四、配合物理论简介：,配合物的组成,四、配合物理论简介：,复盐：由两种或两种以上的阳离子与一种酸根离子组成的盐叫做复盐。如:KAl(SO4)212H2O,混盐：是指一种金属离子与多种酸根离子所构成的盐。如氯化硝酸钙Ca(NO3)Cl,(3)复盐、混盐、配合物盐,四、配合物理论简介：,盐的种类很多，有正盐、酸式盐、碱式

19、盐、复盐、配合物盐、混盐等等。其中的混盐是由一种金属阳离子（包括NH4+）和两种酸根阴离子所组成的化合物。则下列物质属于混盐的是 A.KAl(SO4)212H2O B.CaOCl2 C.NaHSO4 D.Mg2(OH)2CO3,复盐、混盐、配合物盐,(B),形成配合物时性质的改变,1、颜色的改变Fe3+nSCN-=Fe(SCN)n(n-3)-,2、溶解度的改变：AgCl HCl AgCl2-+H+AgCl+2NH3=Ag(NH3)2+Cl-Au+HNO3+4HCl=HAuCl4+NO+2H2O3Pt+4HNO3+18HCl=3H2PtCl6+4NO+8H2O,3、酸碱性的改变：Cu(NH3)4

20、(OH)2 的碱性大于Cu(OH)2,三、杂化轨道理论简介,二、价层电子对互斥理论（VSEPR模型）,一、形形色色的分子,第二节 分子的立体结构,四、配合物理论简介,小 结,分子的立体结构多种多样,红外光谱仪：测分子立体结构,无孤对电子分子的立体结构与VSEPR模型相同,有孤对电子分子立体结构为VSEPR模型去掉孤对电子占据位置后的立体结构,配位健一种特殊的共价键,配位化合物，含配位键的复杂离子或分子,复盐、混盐、配合物盐,1.下列分子或离子中都存在着配位键的是 ANH3、H2O BNH4+、H3O+CN2、HClO D Cu(NH3)42+、PCI3,（B）,课堂练习,2.下列属于配合物的是

21、（）A.NH4Cl B.Na2CO310H2O C.CuSO45H2O D.Co（NH3）6Cl3,AD,3.下列各种说法中错误的是A、形成配位键的条件是一方有空轨道一方有孤对电子。B、配位键是一种特殊的共价键。C、配位化合物中的配体可以是分子也可以是阴离子。D、共价键的形成条件是成键原子必须有未成对电子。,（D）,4.配合物K3Fe(CN)6中，中心离子的化合价是A3B3 C6D65.配合物Zn(NH3)4Cl2的中心离子的配位数是A2B3 C4D5,(A),(C),6.0.01 mol氯化铬（CrCl36H2O）在水溶液中用过量硝酸银溶液处理，产生0.02 mol AgCl沉淀。此氯化铬最

22、可能是 ACr(H2O)6Cl3 BCr(H2O)5ClCl2H2OCCr(H2O)4Cl2Cl2H2ODCr(H2O)3Cl33H2O,（B）,7.若将NH3看成是一个整体，Ag(NH3)2的构型为直线型，中心原子Ag的杂化轨道类型是（）AspBSp2 CSp3 Ddsp3,A,8.已知Co(NH3)63呈正八面体结构：各NH3分子间距相等，Co3位于正八面的中心。若其中二个NH3分子被Cl取代，所形成的Co(NH3)4Cl2的同分异构体的种数有 A2种 B3种 C4种 D5种,（A）,9.如图是卟啉配合物叶绿素的结构示意图(部分)，有关的叙述正确的是（）A该叶绿素含有H、Mg、C、N元素

23、B该叶绿素是配合物，中心离子是镁离子C该叶绿素是配合物，其配体是N元素 D该叶绿素不是配合物，而是高分子化合物,B,10.Co(NH3)5BrSO4可形成两种钴的配合物，已知两种配合物的分子式分别为Co(NH3)5BrSO4 和Co(SO4)(NH3)5Br。(1)若在第一种配合物的溶液中加BaCl2 溶液时，产生 现象；(2)如果在第二种配合物的溶液中加入BaCl2溶液时，产生 现象，(3)若在第二种配合物的溶液中加入 AgNO3溶液时，产生 现象。,白色沉淀,无明显现象,浅黄色沉淀,11.把CoCl2溶解于水后加氨水，直到先生成的Co(OH)2沉淀又溶解后，再加氨水，使之生成Co(NH3)62+。此时向溶液中通入空气，得到的产物中有一种配合物其组成可用CoCl35NH3表示。把分离出的CoCl35NH3溶于水后立即加硝酸银溶液，则析出AgCl沉淀。经测定，每1mol CoCl35NH3只生成2molAgCl。通过计算，确定此配合物的化学式。,Co(NH3)5ClCl2,