高二化学课件：分子的空间构型

1、分子的空间构型,第一课时 价层互斥理论,一、形形色色的分子,H2O,CO2,1、三原子分子立体结构,直线形 180,V形 105,一、形形色色的分子,2、四原子分子立体结构,HCHO,NH3,平面三角形 120,三角锥形 107,3、五原子分子立体结构,一、形形色色的分子,CH4,正四面体,4、其它,一、形形色色的分子,P4,正四面体 60,C2H2,直线形 180,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:,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？,二、价层互斥理论,1.内容,对ABm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。,二、价层互斥理论,2.价层电子对（键电子对和未成键的孤对电子对）,H2O,NH3,CO2,CH4,2,3,4,2,2,2,4,3,1,4,4,0,4,2,0,2,=键个数+中心原子上的孤对电子对个数,价层电子对数,键电子对数 = 与中心原子结

2、合的原子数,配位原子中卤素原子、H原子提供1个价电子， 氧和硫作为配位原子按不提供电子计算。,分子中价层电子对数的确定:,以ABm为例 (A中心原子,B配位原子) ：,阳离子：中心原子的最外层电子数减去离子的电荷数；,阴离子： 中心原子的最外层电子数加上离子的电荷数）,二、价层互斥理论,剖析内容,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。,排斥力最小,A,3.价电子对的空间构型即VSEPR模型,电子对数目：2 3 4 VSEPR模型：,二、价层互斥理论,直线,平面三角形,正四面体,应用反馈,4,3,空间构型,V形,平面三角形,V 形,4,平面三角形,四面体,四面体,SO42-,ABn 型分子的VSEPR模型和立体结构,2,3,平面 三角 形,2 0 AB2,直线形,3 0 AB3,2 1 AB2,价,层,电,子,对,数,平面三角形,V形,SO2,小结:,直线形,CO2 BeCl2,CH2O BF3 CO32-,模型,4,正

3、四面 体,4 0 AB4,3 1 AB3,2 2 AB2,正四面体 CH4,三角锥形,V形,H2O H2S,NH3 NCl3 SO32-,CH4 SiCl4 NH4+,知识拓展二：,三.等电子原理,具有相同价电子数(价电子总数)和相同原子数的分子或离子具有相同的结构特征，这一原理称为“等电子原理”。,1.若ABn型分子的中心原子A上没有未用于形 成共价键的孤对电子，运用价层电子对互斥模 型，下列说法正确的（ ） A.若n=2，则分子的立体构型为V形 B.若n=3，则分子的立体构型为三角锥形 C.若n=4，则分子的立体构型为正四面体形 D.以上说法都不正确,C,牛刀小试,2.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,D,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

4、小到大的顺序为 4、以下分子或离子的结构为正四面体，且键角为10928 的是 CH4 NH4+ CH3Cl P4 SO42- A、 B、 C、 D、,直线,V,平面三角,三角锥, ,D,C,正四面体,分子的空间构型,第二课时杂化理论,写出碳原子的核外电子排布图，思考：,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？,新问题2：,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,为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论,例如： Sp3 杂化 CH4分子的形成,C：2s22p2,三、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。,2.要点：,（2）参与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）；,（1）只有在形成分子的过程中原子轨道才能进行杂化,孤立的原子不可能发生

5、杂化。,（5）组合得到的杂化轨道与其他原子形成键或排布孤对电子，而不会以空轨道的形式存在。,（4）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（一头大一头小，最大重叠原理），在成键时更有利于轨道间的重叠；故杂化轨道的成键能力比未杂化的原子轨道的成键能力强。,（3）轨道杂化时，通常有激发、杂化、轨道重叠等过程；,2.轨道杂化理论的基本要点：,（6）中心原子采取的杂化类型决定了杂化轨道分布形状（最小斥力原理）及所形成的分子的几何构型。,2.要点：,例如： Sp2 杂化 BF3分子的形成,B： 1s22s22p1没有3个成单电子,Cl,Cl,Be,例如： Sp 杂化 BeCl2分子的形成,Be原子：1s22s2 没有单个电子，,三、杂化理论简介,3.杂化轨道分类：,CH4原子轨道杂化,等性杂化：参与杂化的各原子轨道进行成分的均匀混合。 杂化轨道 每个轨道的成分 轨道间夹角( 键角) sp 1/2 s，1/2 p 180 sp2 1/3 s，2/3 p 120 sp3 1/4 s，3/4p 10928,3.杂化轨道分类：,三、杂化理论简

6、介,H2O原子轨道杂化,O原子：2s22p4 有2个单电子，可形成2个共价键，键角应当是90，Why?,杂化,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,排斥力：孤电子对-孤电子对孤电子对-成键电子对成键电子对-成键电子对,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,杂化类型的判断方法：先确定分子或离子的VSEPR模型，然后就可以比较方便地确定中心原子的杂化轨道类型。,=中心原子孤对电子对数中心原子结合的原子数,杂化轨道数=中心原子价层电子对数,三、杂化理论简介,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

7、,平面三角形,正四面体,V形,三角锥形,180,180,120,10928,10928,104.5,10718,10718,课堂练习,例题二：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。,大 键 C6H6,sp2杂化,第三课时,练习指出下

8、列物质中的共价键类型,1、O2 2 、CH4 3 、CO2 4、 H2O2 5 、Na2O2 6 、NaOH,非极性键,极性键,极性键,(H-O-O-H),极性键 非极性键,非极性键,极性键,分子的极性,极性分子,正电荷重心和负电荷重心不相重合的分子,非极性分子,正电荷重心和负电荷重心相重合的分子,分子极性的判断方法,双原子分子,取决于成键原子之间的共价键是否有极性,多原子分子(ABm型),取决于分子的空间构型,分子极性的判断,判断下列分子的极性，并交流你的判断依据：,双原子分子的极性：,单质分子的极性：,非极性,非极性,非极性,极性,极性,非极性,非极性,分子极性的判断,直 线形,正三角形,正四面体,V形,直线形,四面体,三角锥形,多原子分子的极性：,非极性,非极性,非极性,极性,极性,极性,极性,课本P72 活动与探究 实验1,实验现象：当摩擦带电的玻璃棒接近水滴时，水滴会随之运动。,实验结论：水是极性分子，正、负电荷重心不重合，水分子在外界电场的影响下，略显电性，受到外界电场的作用而运动。,分子的极性与物质物理性质的关系,分子的极性对物质的熔点、沸点、溶解性等物理性质有显著的影响

9、。 如“相似相溶规则”,完成课本 P73交流与讨论、问题解决,实验2 碘在水中和四氯化碳中的溶解情况,实验现象：当碘加入水中，碘固体沉在底部，水溶液略显黄色，无其他明显现象。 继续加入1mL CCl4后，振荡，静置后发现水层和四氯化碳分层，碘固体消失，下层的四氯化碳层呈紫红色，上层水溶液无色。,实验结论：碘单质难溶于水，易溶于四氯化碳。,C=O键是极性键，但从分子总体而言CO2是直线型分子，两个C=O键是对称排列的，两键的极性互相抵消（ F合=0），整个分子没有极性，电荷分布均匀，是非极性分子,180,F1,F2,F合=0,10430,F1,F2,F合0,O-H键是极性键，共用电子对偏O原子，由于分子是折线型构型，两个O-H键的极性不能抵消（ F合0），整个分子电荷分布不均匀，是极性分子,BF3：,NH3,120,10718,三角锥型, 不对称，键的极性不能抵消，是极性分子,F1,F2,F3,平面三角形，对称，键的极性互相抵消（ F合=0） ，是非极性分子,10928,正四面体型 ，对称结构，C-H键的极性互相抵消（ F合=0） ，是非极性分子,下列叙述正确的是（ ）：,凡是含有极性键的分子一定是极性分子。 极性分子中一定含有极性键。 非极性分子中一定含有非极性键。 非极性分子一定不含有极性键。 极性分子一定不含有非极性键。 凡是含有极性键的一定是极性分子。 非金属元素之间一定形成共价键。 离子化合物中一定不含有共价键。,无答案,巩固练习,手性分子,专题4 分子空间结构与物质性质,旋光性与对映异构

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