分子的立体结构Z.ppt

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1、第二节 分子的立体结构,一、形形色色的分子,O2,HCl,H2O,CO2,C2H2,CH2O,COCl2,NH3,P4,CH4,CH3CH2OH,CH3COOH,C6H6,C8H8,CH3OH,C60,C20,C40,C70,直线形：C02、CS2等，V形：H2O、S02等。,1、三原子分子立体结构：,三角锥形：如氨分子等。平面三角形：如甲醛(CH20)分子等，,2、四原子分子立体结构：,正四面体形：甲烷、CCl4。,3、五原子分子立体结构：,思考：,同为三原子分子，CO2 和 H2O 分子的空间结构却不同，什么原因？,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？,写

2、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,价层电子对互斥模型(VSEPR模型)：是一种可以用来预测分子立体结构的理论模型，总的原则是分子的中心原子上孤对电子对与成键电子对之间的排斥力最小（注意：分子中的双键、叁键等多重键要作为一对电子看待）。这种理论把分子分为两类：一类是中心原子上的价电子都用于形成共价键，这种分子中，中心原子周围的原子数决定着分子的立体结构。另一类是中心原子上有孤对电子(未用于形成共价键的价电子对)的分子，由于中心原子上的孤对电子也要占据中心

3、原子周围的空间，并参与互相排斥。,直线形,平面三角形,正四面体,V 形,三角锥形,价层电子对互斥模型,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,SO42,0,4,正四面体,一类是中心原子上的价电子都用于形成共价键，这种分子中，中心原子周围的原子数决定着分子的立体结构。，如C02、CH20、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n=2 直线型 C02n=3 平面三角形 CH20n=4 正四面体型 CH4,小结：,另一类是中心原子上有孤对

4、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，H20和NH3的中心原子工分别有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H：O分子呈V形，NH3分子呈三角锥形。,第二节 分子的立体结构,一、形形色色的分子,二、价层电子对互斥模型,优点：预测化合物分子的空间构型。,碳原子:,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,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

5、、sp2、sp3、sp3d2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化轨道用于容纳键和孤对电子,1、sp3 杂化,思考：学习价层电子互斥模型知道:NH3和H2O的模型和甲烷分子一样,也是四面体形的,它们的中心原子是不是sp3杂化呢？,不同的是NH3和H2O的中心原子的4个杂化轨道分别用于键和孤对电子对，这样的4个杂化轨道显然有差别,2、sp 杂化：同一原子中 ns-np 杂化成新轨道；一个s 轨道和一个p 轨道杂化组合成两个新的 sp 杂化轨道。,sp杂化：夹角为180的直线形杂化轨道。,例：,BeCl2分子形成,碳的sp杂化轨道,乙炔的成键,3、sp2 杂化,

6、sp2 杂化轨道间的夹角是120度，分子的几何构型为平面正三角形,例：,BF3分子形成,Cl,碳的sp2杂化轨道,C2H4(sp2杂化）,思考：根据以下事实总结：如何判断一个 化合物的中心原子的杂化类型？,杂化轨道只用于形成键或者用来容纳孤对电子,中心原子孤对电子对数中心原子结合的原子数,科学探究：,1、写出HCN分子和CH20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)3写出HCN分子和CH20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。,2、对SO2与CO2说法正确的是()A都是直线形结构 B中心原子都采取s

7、p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,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C2H4,3、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,1、杂化轨道理论要点为了解释分子或离子的立体结构,泡林以量子力学为基础提出了杂化轨道理论。甲烷分子实测的和VSEPR模型预测的立体结构都是正四面体。若认为CH4分子里的中心原

8、子碳的4个价电子层原子轨道2s和2px,2py,2pz分别跟4个氢原子的1s原子轨道重叠形成键,无法解释甲烷的4个C-H键是等同的,因为碳原子的3个2p轨道是相互正交的(90夹角)，而2s轨道是球形的。泡林假设,甲烷的中心原子碳原子在形成化学键时,4个价电子层原子轨道并不维持原来的形状,而是发生所谓“杂化”，得到4个等同的轨道,总称sp3杂化轨道。,杂化轨道理论价键理论,2.杂化类型（1）sp3杂化凡属于VSEPR模型的AY4的分子的中心原子A都采取sp3杂化类型。例如，CH4、CCl4、NH4+、CH3Cl、NH3、H2O等等。与中心原子键合的是同一种原子，分子呈高度对称的正四面体构型，其中

9、的4个sp3杂化轨道自然没有差别，这种杂化类型叫做等性杂化。中心原子的4个sp3杂化轨道用于构建不同的s轨道，如CH3Cl中C-H键和C-Cl键的键长、键能都不相同，显然有差别，4个键的键角也有差别，又如NH3和H2O的中心原子的4个杂化轨道分别用于键和孤对电子对，这样的4个杂化轨道显然有差别，叫做不等性杂化。,（2）sp2杂化凡符合VSEPR模型的AY3通式的分子或离子中心原子大多数采取sp2杂化轨道。例如，BCl3、CO32-、NO3-、H2C=O、SO3等等。烯烃C=C结构中跟3个原子键合的碳原子也是以sp2杂化轨道为其骨架的。以sp2杂化轨道构建轨道的中心原子,必有一个垂直于sp2 骨

10、架的未参与杂化的p轨道，如果这个轨道跟邻近原子上的平行p轨道重叠，并填入电子，就会形成键。如，乙烯H2C=CH2、甲醛H2C=O的结构图：,（3）sp杂化 具有VSEPR模型的AY2通式的分子中的中心原子采取sp杂化轨道构建分子的骨架，例如CO2中的碳原子、H-CN:中的碳原子、BeCl2分子中的铍原子等等。炔烃中的CC的 骨架也是由sp杂化轨道构建的。当中心原子取sp杂化轨道形成直线形的骨架时，中心原子上有一对垂直于分子的骨架的未参与杂化的p轨道。例如乙炔分子：形成二个键。,共轭大键,苯分子中6个碳原子连接成环，每个碳原子上再连一个氢原子，所有原子处在同一个平面上。,苯的结构式里的碳-碳键有

11、单键和双键之分，这种结构满足了碳的四价，可是事实上苯分子的单键和双键的键长和键能并没有区别，苯的结构式并不能反映这个事实。苯形成p-p大键。,大 键 C6H6,C6H6的大键（离域键）,C原子发生SP杂化生成了两个SP轨道分别与两个O原子的一个P轨道形成两个键；C原子剩余的两个P轨道分别与两个O原子剩余的1个P轨道形成两个键。,CO2,O：2S2 2P4,CO2的碳原子取sp杂化轨道,它的两个未参加杂化的p轨道在空间的取向是跟sp杂化轨道的轴相互垂直。CO2分子里有两套3原子4电子符号为34的p-p大键。,（一）配位键和配位化合物 1、配位键 概念：共用电子对由一个原子单方向提供给另一原子共用

12、所形成的共价键。表示：A B 电子对给予体 电子对接受体 条件：其中一个原子必须提供孤对电子。另一原子必须有能接受孤对电子的空轨道。,H3O+,NH4+,举例：,四、配合物理论简介,天蓝色,天蓝色,天蓝色,无色,无色,无色,思考：前三种溶液呈天蓝色与什么物质有关？依据是什么？,2、配位化合物 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位化合物，简称配合物。,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：反应的离子方程式,由于该离子的颜色极似血液，常被用于电影特技和魔术表演。,还学过什么生成配合物的反应?,写出向硝酸银溶液中逐渐滴加氨水的离子方程式,补充实验:氯化银与氨水反应银氨络离子与HNO3反应,例题一：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,例题二：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,