选修三第二节分子立体构型课件.ppt

人教版选修人教版选修3 3 物质结构与性质物质结构与性质第二章第二章 分子结构与性质分子结构与性质第二节第二节 分子的立体构型分子的立体构型第一课时第一课时复复 习习 回回 顾顾共价键共价键σ键键π键键键参数键参数键能键能键长键长键角键角衡量衡量化学键稳定化学键稳定性性 描述描述分子的立体结构分子的立体结构的的重要因素重要因素成键方式成键方式 ““头碰头头碰头””, ,呈轴对称呈轴对称成键方式成键方式 ““肩并肩肩并肩””, ,呈镜面对称呈镜面对称依据电子云依据电子云重叠方式重叠方式一、一、形形色色的分子形形色色的分子( (教材教材P35P35））O2HClH2OCO21、、双原子双原子分子（分子（直线型直线型））2 2、、三原子三原子分子立体结构分子立体结构直线形直线形V V形形３、３、四原子四原子分子立体结构分子立体结构（平面三角形，三角锥形）（平面三角形，三角锥形）C2H2HCHONH3P4直线形直线形平面三角形平面三角形三角锥形三角锥形正四面体正四面体４、４、五原子粒子五原子粒子立体结构立体结构最常见的是正四面体最常见的是正四面体CH4（（NH4+））CH3CH2OHCH3COOHC6H65 5、其它分子立体结构、其它分子立体结构C60C20C40C70资料卡片：资料卡片：形形色色的分子形形色色的分子那么分子结构又是怎么测定的呢那么分子结构又是怎么测定的呢测定分子结构的现代仪器之一测定分子结构的现代仪器之一————红外光谱仪红外光谱仪科学视野科学视野——（指导阅读（指导阅读P P3737））测测分分子子体体结结构构：：红红外外光光谱谱仪仪→→呈呈现现的的吸吸收收峰峰→→分析分子立体构型。

分析分子立体构型确定化学键及官能团的种类及数目 同为四原子分子，同为四原子分子，HCHO或或BF3与与 NH3 分子的空间结构也不同，什么原因？分子的空间结构也不同，什么原因？ 同为三原子分子，同为三原子分子，CO2 和和 H2O 分子的分子的空间结构不同，什么原因？空间结构不同，什么原因？ 价层电子对互斥理论价层电子对互斥理论可以用来解释可以用来解释或预测分子的立体结构或预测分子的立体结构直线型直线型V V型型平面三角型平面三角型三角锥型三角锥型1 1、分子的立体结构是、分子的立体结构是 的结果的结果 2、价层电子对、价层电子对指指 ，， 包括包括 3、、 σ键电子对数依据键电子对数依据 确定二、价层电子对互斥理论（教材二、价层电子对互斥理论（教材P37））““价层电子对价层电子对””相互排斥相互排斥分子中的中心原子上的电子对分子中的中心原子上的电子对(σ键电子对键电子对+中心原子上的孤电子对中心原子上的孤电子对)H2O中的中心原子为中的中心原子为O，，O有有2对对σ键电子对键电子对NH3中的中心原子为中的中心原子为N，，N有有3对对σ键电子对键电子对CO2中的中心原子为中的中心原子为C，，C有有2对对σ键电子对键电子对分子式分子式即中心原子结合的原子数目即中心原子结合的原子数目中心原子上的孤电子对数中心原子上的孤电子对数＝＝ (a-xb)214、、中心原子上的孤对电子数的确定方法：中心原子上的孤对电子数的确定方法：中心原子的价电子数中心原子的价电子数与中心原子结合的原子数与中心原子结合的原子数（即（即σ键电子对数键电子对数）） 与中心原子结合的原子最多能再接受的电子数，与中心原子结合的原子最多能再接受的电子数，一般为（一般为（8-8-该原子的价电子数）该原子的价电子数）已参与成键的已参与成键的价电子数价电子数思考与交流思考与交流( (教材教材P38P38））§1、、以以S和和P为例，说明如何根据主族元素为例，说明如何根据主族元素在周期表上的位置确定它的价电子数。

在周期表上的位置确定它的价电子数§2 2、以、以N和和Cl为例为例, ,说明如何根据主族元素说明如何根据主族元素在周期表上的位置确定它最多能接受的电在周期表上的位置确定它最多能接受的电子数价电子数价电子数= =最外层电子数最外层电子数= =主族序数主族序数最多能接受的电子数最多能接受的电子数=8-=8-该原子的价电子数（该原子的价电子数（H除外）分析教材分析教材P38P38表表2-42-4分析下表中分子或离子的孤电子对数分析下表中分子或离子的孤电子对数分子或离子分子或离子 中心中心 原子原子 a x b中心原中心原子上的子上的孤电子孤电子对数对数 SO2 NH4+ CO32- CO2 SO42-SNCCS0145-1=412264+2=646+2=8324200220中心原子的价电子数中心原子的价电子数中心原子结合原子数中心原子结合原子数 与中心原子结合的原子最多能接受的电与中心原子结合的原子最多能接受的电子数，一般为（子数，一般为（8-8-该原子的价电子数）该原子的价电子数）分子或离分子或离子子 中心中心 原子原子 中心中心原子原子价电价电子数子数 σ键键电子电子对对 中心原子上中心原子上的孤电子对的孤电子对数数 BF3 NH3 SO32- H3O+BNSO135033853311价层电子对价层电子对=σ键电子对键电子对+中心原子上的孤电子对中心原子上的孤电子对3 价层电价层电 子对子对444分析下表中分子或离子的孤电子对数分析下表中分子或离子的孤电子对数分子或离子分子或离子 中心中心 原子原子 a x b中心原中心原子上的子上的孤电子孤电子对数对数 SO2 NH4+ CO32- CO2 SO42-SNCCS0145-1=412264+2=646+2=8324200220 价层电价层电 子对子对34324价层电子对互斥构型价层电子对互斥构型(VSEPR(VSEPR模型模型) )价层价层电子对数目电子对数目：：2 3 4VSEPR模型模型：： 直线平面三角形 正四面体价层价层电子对数目：电子对数目：5 6VSEPRVSEPR模型：模型： 三角双锥形三角双锥形 正八面体形正八面体形 价层电子对数价层电子对数=σ键电子对键电子对+中心原子上的孤电子对中心原子上的孤电子对 VSEPR模型模型 2 3 4 5 6直线直线平面三角形平面三角形正四面体正四面体三角双锥形三角双锥形 正八面体形正八面体形优化指导优化指导P26P26例例1 ：：SO21）中心原子）中心原子S的的σ键电子对数为键电子对数为 ；；孤电子对数为孤电子对数为 ，价层电子对数为，价层电子对数为 。

2））VSEPR模型模型3））实际的立体构型实际的立体构型1 2 31 1、先确定中心原子的价层电子对数、先确定中心原子的价层电子对数2、确定含孤电子对的、确定含孤电子对的VSEPR模型的立体结构模型的立体结构§价层电子对数价层电子对数 n与与VSEPR模型的关系模型的关系 n=2 n=3 n=4 n=5 n=6直线型直线型 平面三角形平面三角形 四面体四面体 三角双锥体三角双锥体 八面体八面体3、、略去略去VSEPRVSEPR模型中心原子上的孤电子对，便模型中心原子上的孤电子对，便得到了实际的立体结构得到了实际的立体结构 利用价层电子对互斥理论确定分子的立体利用价层电子对互斥理论确定分子的立体结构的方法（优化指导结构的方法（优化指导P25P25））价层电子对价层电子对=σ键电子对键电子对+中心原子上的孤电子对中心原子上的孤电子对例例2：： NH32））VSEPR模型模型3 3）实际的立体构型）实际的立体构型1）中心原子）中心原子N的的σ键电子对数为键电子对数为 ；；孤电子对数为孤电子对数为 ，价层电子对数为，价层电子对数为 。

134例例3：： CH42））VSEPR模型模型3））实际的立体构型实际的立体构型1）中心原子）中心原子C的的σ键电子对数为键电子对数为 ；；孤电子对数为孤电子对数为 ，价层电子对数为，价层电子对数为 404教材教材P44~1P44~1价层电子对数=σ键电子对数（与中心原子结合的原子数）分子或离分子或离子子中心原子中心原子上孤电子上孤电子对数对数σ键电键电子对数子对数价层电价层电子对数子对数VSEPR模型模型的立体的立体结构结构实际的实际的立体结立体结构构 SO2 CO2 CO32- SO32- NH3 CH434322332平面三角形平面三角形平面三角形平面三角形平面三平面三角形角形V形形直线形直线形直线形直线形四面体四面体三角锥形三角锥形114四面体四面体三角锥形三角锥形044四面体四面体正四面体正四面体3100 H2O ______ NH3 ______ CH4 __________105°107.3°109°28’思考：以上三种分子价层电子对数分别为多少？思考：以上三种分子价层电子对数分别为多少？VSEPR模型？实际分子构型是什么？模型？实际分子构型是什么？思考：为什么实际分子构型中键角不同？思考：为什么实际分子构型中键角不同？VSEPR模型立体结构优化指导优化指导P25P25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-成键电子对均为4均为正四面体因孤电子对数不同故...本节内容小结：优化指导本节内容小结：优化指导P27作业：教材作业：教材P39P39思考与交流思考与交流分子或离子分子或离子 价层电子价层电子对数对数VSEPR模模型型的立体结构的立体结构实际的实际的立体结立体结构构 PCl5 NH4+ SO32-优化指导优化指导P27P27达标测试达标测试1~61~6第二节 分子的立体构型第二课时第二课时————杂化轨道理论杂化轨道理论 请根据价层电子对互斥理论分析请根据价层电子对互斥理论分析CH4的的立体构型立体构型? ?能从中心原子的价电子排布情况分析原因吗？能从中心原子的价电子排布情况分析原因吗？共价键类型及数目？共价键类型及数目？键角？键角？1s1s2 22s2s2 22p2p2 2H原子电子排布图原子电子排布图1s1C C且两个且两个C—H的的键角为键角为109°28’，，为何与分析的不为何与分析的不一致？一致？为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论C实际甲烷中有实际甲烷中有4个个C — H单键，都是单键，都是σ键键，，C原子电子排布图原子电子排布图 原子在形成分子时原子在形成分子时, ,为了增强成键能力为了增强成键能力, ,趋向趋向于将不同类型的于将不同类型的 的原子轨道重新组合的原子轨道重新组合成能量、形状和方向与原来不同的新原子轨道成能量、形状和方向与原来不同的新原子轨道; ;这样过程称为这样过程称为 ; ; 杂化后的原子轨道称为杂化后的原子轨道称为 . . 一一. .杂化轨道理论简介（优化指导杂化轨道理论简介（优化指导P28P28））能量相近能量相近原子轨道的杂化原子轨道的杂化杂化轨道杂化轨道sp3C：：2s22p2由由1 1个个s s轨道和轨道和3 3个个p p轨道轨道混杂混杂并重新组合成并重新组合成4 4个能量与形状个能量与形状完全相同的轨道。

我们把这种轨道称之为完全相同的轨道我们把这种轨道称之为 spsp3 3杂化轨道杂化轨道 为了四个为了四个杂化轨道在空间尽可能远离杂化轨道在空间尽可能远离，使轨道间的，使轨道间的排斥最小排斥最小，，4 4个杂化轨道的伸展方向成什么立体构型个杂化轨道的伸展方向成什么立体构型? ?spsp杂化轨道的形成过程杂化轨道的形成过程 x y z x y z z x y z x y z 180° 每个每个sp杂化轨道的形状为一头大，一头小，杂化轨道的形状为一头大，一头小，含有含有1/2 s 轨道和轨道和1/2 p 轨道的成分轨道的成分两个轨道间的夹角为两个轨道间的夹角为180°，呈，呈直线型直线型(排斥力最小）排斥力最小） sp 杂化杂化：：1个个s 轨道与轨道与1个个p 轨道进行的杂化轨道进行的杂化,形成形成2个个sp杂化轨道杂化轨道180°ClClBe例如：例如： Sp 杂化杂化 —— BeCl2分子的形成分子的形成Be原子：原子：1s22s2 没有单个电子，没有单个电子，spsp杂化ClClsppxpx形成形成2个个P— Sp σ键键sp2杂化轨道的形成过程杂化轨道的形成过程 x y z x y z z x y z x y z 120° 每个每个sp2杂化轨道的形状也为一头大，一头小，杂化轨道的形状也为一头大，一头小， 含有含有 1/3 s 轨道和轨道和 2/3 p 轨道的成分轨道的成分 每两个轨道间的夹角为每两个轨道间的夹角为120°，，呈呈平面三角形平面三角形 sp2杂化杂化：：1个个s 轨道与轨道与2个个p 轨道进行的杂化轨道进行的杂化, 形成形成3个个sp2 杂化轨道。

杂化轨道120°FFFB例如：例如： Sp2 杂化杂化 —— BF3分子的形成分子的形成B：： 1s22s22p1没有没有3个成单电子个成单电子sp2sp2杂化形成形成3个个P— Sp2 σ键键sp3杂化轨道的形成过程杂化轨道的形成过程 x y z x y z z x y z x y z 109°28′ sp3杂化杂化：：1个个s 轨道与轨道与3个个p 轨道进行的杂化轨道进行的杂化, 形成形成4个个sp3 杂化轨道杂化轨道 每个每个sp3杂化轨道的形状也为一头大，一头小，杂化轨道的形状也为一头大，一头小， 含有含有 1/4 s 轨道和轨道和 3/4 p 轨道的成分轨道的成分 每两个轨道间的夹角为每两个轨道间的夹角为109.5°，， 空间构型为空间构型为正四面体型正四面体型例如：例如： Sp3 杂化杂化 —— CH4分子的形成分子的形成sp3C：：2s22p2sp3杂化杂化形成形成4个个S— Sp3 σ键键回顾要点：回顾要点：(1)(1)只有能量只有能量相近相近的轨道才能参与杂化的轨道才能参与杂化。

2)(2)所得杂化轨道数目等于参与杂化的原子轨道所得杂化轨道数目等于参与杂化的原子轨道数目3)(3)杂化后所得轨道的空间分布取最大夹角，使杂化后所得轨道的空间分布取最大夹角，使轨道间排斥力最小，且方向不同轨道间排斥力最小，且方向不同4 4））原子轨道的杂化只有在形成分子的过程中原子轨道的杂化只有在形成分子的过程中才会发生；才会发生；杂化后的轨道杂化后的轨道杂化后的轨道杂化后的轨道只能形成只能形成只能形成只能形成σ键，键，不能形成不能形成不能形成不能形成π键SP杂化：2个；SP2杂化：3个；SP3杂化：4个直线型，键角1800平面三角型，键角1200正四面体型，键角109028/优化指导优化指导P27P27达标测试达标测试3 3、、4 4 试用杂化轨道理论分析乙烷、乙烯和乙炔试用杂化轨道理论分析乙烷、乙烯和乙炔分子的成键情况分子的成键情况以上分子中，每个C原子能形成几个σ键键？C：：2s22p2乙烷分子中键的形成乙烷分子中键的形成  键可以绕键的对称轴键可以绕键的对称轴旋转，其键不会发生旋转，其键不会发生断裂，旋转时所需的能量很少断裂，旋转时所需的能量很少。

请用杂化轨道理论分析请用杂化轨道理论分析乙烯乙烯的成键情况的成键情况碳的碳的sp2杂化轨道杂化轨道请用杂化轨道理论分析请用杂化轨道理论分析乙炔乙炔的成键情况的成键情况碳的碳的sp杂化轨道杂化轨道如何较快确定轨道杂化方式？（即哪些电子云或能级参与杂化）及数目？杂化类型判断：（优化指导杂化类型判断：（优化指导P29一、一、1）） 杂化类型的判断技巧：先确定粒子的杂化类型的判断技巧：先确定粒子的VSEPRVSEPR模型（或价层电子对数），然后确定杂化轨道数，模型（或价层电子对数），然后确定杂化轨道数，再中心原子的杂化轨道类型再中心原子的杂化轨道类型 （优化指导（优化指导P29P29方法技巧）方法技巧）= =中心原子孤对电子对数＋中心原子结合的原子数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杂化轨道数= =中心原子价层电子对数中心原子价层电子对数σσ键数键数VSEPR模型与中心原子的杂化轨道类型模型与中心原子的杂化轨道类型σ键键电子对电子对孤孤电子对电子对价层价层电子对电子对VSEPR模型名称模型名称实际立体实际立体构型构型杂化轨道杂化轨道类型类型CO2SO2H2OSO3NH3CH4直线形直线形平面三角形平面三角形平面三角形平面三角形sp3杂化杂化依据价层电子对数判断依据价层电子对数判断杂化类型杂化类型。

222233410010234344sp杂化杂化sp2杂化杂化sp2杂化杂化sp3杂化杂化sp3杂化杂化V形形V形形正四面体形正四面体形三角锥形三角锥形正四面体形正四面体形正四面体形正四面体形正四面体形正四面体形直线形直线形平面三角形平面三角形CH2O303平面三角形平面三角形平面三角形平面三角形sp2杂化杂化杂化轨道数（可确定类型）杂化轨道数（可确定类型）=价层电子对数价层电子对数σ键键电子对电子对孤孤电子对电子对价层价层电子对电子对VSEPR模型名称模型名称立体构型立体构型名称名称杂化杂化轨道类型轨道类型BO2-NO2-ClO2-NO3-SO32-NH4+222334021324010344直线形直线形平面三角形平面三角形平面三角形平面三角形正四面体形正四面体形正四面体形正四面体形正四面体形正四面体形sp杂化杂化sp2杂化杂化sp3杂化杂化sp2杂化杂化sp3杂化杂化sp3杂化杂化直线形直线形V V形形V V形形平面三角形平面三角形三角锥型三角锥型正四面体形正四面体形教材教材P41思考与交流思考与交流作业作业;教材教材P44~2、、3教材习题教材习题2 2教材习题教材习题3 3图图2 2——2424碳原子采取碳原子采取SP2杂化，形成三个杂化，形成三个SP2杂化轨道。

杂化轨道 分子中含两个分子中含两个S—SP2σ键，一个键，一个SP2—SP2σ键，键，一个一个P—P π键￿[ [归纳总结归纳总结] ](1)(1)利利用用价价层层电电子子对对互互斥斥理理论论、、杂杂化化轨轨道道理理论论判判断断分子构型分子构型2)(2)杂化轨道只形成杂化轨道只形成σ键键3)(3)分分子子的的实实际际立立体体构构型型不不考考虑虑孤孤电电子子对对占占据据的的空空间4)(4)有机物中碳原子杂化类型的判断：有机物中碳原子杂化类型的判断： 饱饱和和碳碳原原子子采采取取spsp3 3杂杂化化，，连连接接双双键键的的碳碳原原子子采取采取spsp2 2杂化，连接三键的碳原子采取杂化，连接三键的碳原子采取spsp杂化优化指导优化指导P31达标测试达标测试小结：小结：判断分子或离子空间构型的常用方判断分子或离子空间构型的常用方法法 （优化指导（优化指导P31专题大舞台）专题大舞台）C第二节第二节 分子的立体构型分子的立体构型第三课时第三课时————配合物理论简介配合物理论简介[Cu(H2O)4]2+ 四水合铜离子四水合铜离子SO42 – √√无无无无无无Na+Cl-K +Br -实验探究实验探究[2—1]固体固体哪些溶液哪些溶液呈天蓝色呈天蓝色无色离子：无色离子：CuSO4CuCl2•2H2O CuBr2NaClK2SO4KBr什么离子什么离子呈天蓝色呈天蓝色：白色白色白色白色白色白色白色白色绿色绿色深褐色深褐色思考与交流1 为什么为什么CuSO4 •5H2O晶体是晶体是蓝色而无水蓝色而无水CuSO4 是白色？是白色？√√√√[Cu(H2O)4]2+中中Cu2+与与H2O是如何结合的是如何结合的呢？（教材呢？（教材P41倒数第二段）倒数第二段） Cu2+与与H2O是如何结合的呢？是如何结合的呢？思考与交流2Cu2+提供提供空轨道接空轨道接受孤对电子受孤对电子提供提供孤电子对孤电子对H2O 通过配位键（属于共价键）结合！通过配位键（属于共价键）结合！ 其中含有多少个配位键？其中含有多少个配位键？配体中心粒子配位键表示方法配位键表示方法（自主能力测评（自主能力测评P24自学教材自学教材））配合物配合物①①定义定义: :（教材（教材P41~42P41~42）） 通常把通常把 的金属离子的金属离子（或原子）与某些（或原子）与某些 的的分子或离子以分子或离子以 键结合形成的化合键结合形成的化合物称为物称为配位化合物配位化合物，简称，简称配合物配合物接受孤电子对接受孤电子对提供孤电子对提供孤电子对配位配位实验2-2 天蓝色天蓝色溶液溶液蓝色蓝色沉淀沉淀深蓝色深蓝色溶液溶液静置+乙醇深蓝色深蓝色晶体晶体[Cu(NH3) 4 ]SO4•H2O蓝色沉淀蓝色沉淀深蓝色溶液深蓝色溶液配位键的配位键的稳定性稳定性? ?教材P43[Cu(H2O)4]2+少氨水过氨水以以配配离离子子[Cu(NH3)4]2＋＋为为例例，，NH3分分子子中中氮氮原原子子的的孤孤电电子子对对 进进入入Cu2＋＋的的空空轨轨道道 ，，Cu2＋＋与与NH3分分子子中中的的氮氮原原子子通通过过共共用用氮氮原原子子提提供供的的孤孤电电子对子对 形成配位键。

配离子形成配位键配离子[Cu(NH3)4]2＋＋可表示为可表示为②.②.配配合物的形成条件合物的形成条件 配离子的电荷数等于中心离子电荷数与配位配离子的电荷数等于中心离子电荷数与配位体总电荷数的代数和体总电荷数的代数和 ①①配体有孤电子对；配体有孤电子对；②②中心粒子有空轨道中心粒子有空轨道配体中心粒子自主能力测评自主能力测评P25小试身手小试身手2[Cu(NH3)4]2+ SO42-配配 体体配配配配 合合合合 物物物物内内 界界（（配离子配离子））配位原子配位原子配离子的电荷数配离子的电荷数外外 界界外界离子外界离子配位数配位数中心离子中心离子配位体配位体 提供提供孤电子对孤电子对的分子或离子的分子或离子 如：如：X-、、OH-、、CN-、、SCN-、、H2O、、NH3、、CO中心原子（离子）中心原子（离子） 能够提供能够提供空轨道空轨道接受接受孤电子对孤电子对的金属原子或离子的金属原子或离子 如：如：Fe、、Co、、Ni、、Cu、、Zn、、Ag、、Pt、、Au及离子及离子配位原子配位原子 配位体中配位体中提供提供孤电子对孤电子对的原子，的原子，常见的配位原常见的配位原子子有有X、、O、、S、、N、、P等等配位数配位数 配位体的数目，即配位键的数目配位体的数目，即配位键的数目内界内界由中心原子（离子）与配体结合而构成由中心原子（离子）与配体结合而构成配离子的电荷数配离子的电荷数配离子的电荷数等于中心离子和配体电荷数的代数和配离子的电荷数等于中心离子和配体电荷数的代数和配合物的组成（自主能力测评配合物的组成（自主能力测评P24师生互动师生互动））外界外界与内界发生电性匹配的阴离子或阳离子。

与内界发生电性匹配的阴离子或阳离子如如K4[Fe(CN)6]的外界为的外界为(K+)4，，Ni[(CO)4]无外界外界能完全电离，而内界离子很难电离外界能完全电离，而内界离子很难电离完全电离：[Cu(NH3)4]SO4=[Cu(NH3)4]2++SO42-很难电离：[Cu(NH3)4]2+ ⇋⇋ Cu2++4NH3配位化合物的组成配位化合物的组成[Co(NH3)6]Cl3内界内界(配位离子配位离子)外界外界配体配体中心离子中心离子配位原子配位原子配位数配位数巩固练习巩固练习向下列配合物的水溶液中加入向下列配合物的水溶液中加入AgNO3溶液，溶液，不能生成不能生成AgCl沉淀的是（沉淀的是（ ））A:[Co(NH3) 4Cl2] ClB:[Co(NH3) 3Cl3] C:[Co(NH3) 6] Cl3D:[Co(NH3) 5Cl] Cl2B。