,专题四 分子空间结构与物质性质,第一单元 分子构型与物质的性质,分子的空间构型,辽宁省建平县二高中化学组 谢晓东,2008.5.5,高考资源网,专题四 分子空间结构与物质性质第一单元 分子构型与物质,教学目标,1,、,了解杂化轨道的类型，并能运用杂化轨道理论及价层电子对互斥理论判断分子或离子的空间构型；,2,、初步认识分子的空间构型、键角等概念；,3,、能结合实例说明等电子体原理的应用。,教学目标1、了解杂化轨道的类型，并能运用杂化轨道理论及价层电,复习回顾,共价键,键,键,键参数,键能,键长,键角,衡量化学键的强弱,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,复习回顾共价键键键键参数键能键长键角衡量化学键的强弱描述,形形色色的分子,O,2,HCl,H,2,O,CO,2,形形色色的分子O2HClH2OCO2,C,2,H,2,CH,2,O,COCl,2,NH,3,P,4,C2H2CH2OCOCl2NH3P4,CH,4,CH,3,CH,2,OH,CH,3,COOH,C,6,H,6,C,8,H,8,CH,3,OH,CH4CH3CH2OHCH3COOHC6H6C8H8CH3O,思考：,同为三原子分子，,CO,2,和,H,2,O,分子的空间结构却不同，什么原因？,同为四原子分子，,CH,2,O,与,NH,3,分子的的空间结构也不同，什么原因？,思考：同为三原子分子，CO2 和 H2O 分子的,探究与讨论：,1,、用轨道表示式写出,H,、,C,、,N,、,O,等原子的最外层电子的排布情况：,探究与讨论：1、用轨道表示式写出H、C、N、O等原子的最外层,大家有疑问的，可以询问和交流,可以互相讨论下，但要小声点,大家有疑问的，可以询问和交流可以互相讨论下，但要小声点,2,、写出,CO,2,、,H,2,O,、,NH,3,、,CH,2,O,、,CH,4,等分子的电子式、结构式及分子的空间结构：,O C O,:,:,:,:,:,:,:,:,:,H O H,:,:,:,:,H N H,:,H,:,:,:,H C H,:,H,H,O=C=O,H-O-H,H-N-H,-,H,H-C-H,=,O,H-C-H,-,-,H,H,无,有,有,无,无,直线形,角形,三角,锥 形,平面,三角形,正,四面体,:,:,H C H,:,O:,:,:,2、写出CO2、H2O、NH3、CH2O、CH4等分,C,原子与,H,原子结合形成的分子为什么是,CH,4,，而不是,CH,2,或,CH,3,？,CH,4,分子为什么具有正四面体的空间构型（键长、键能相同，键角相同为,10928,）？,2s 2p,x,2p,y,2p,z,问题：,2s 2p,x,2p,y,2p,z,C,C原子与H原子结合形成的分子为什么是CH4，而不是CH2,为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论，,1.,杂化轨道理论简介,2,s,2,p,C,的基态,2,s,2,p,激发态,正四面体形,sp,3,杂化态,C,H,H,H,H,10928,激发,它的要点是：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,sp,3,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：,杂化,为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论，1.杂化轨道理论简,sp,3,杂化,原子形成分子时，同一个原子中能量相近的一个,ns,轨道与三个,np,轨道进行混合组成四个新的原子轨道称为,sp,3,杂化轨道。,SP,2,sp3 杂化 原子形成分子时，同一个原子中能量,思考题：,为了满足生成,BF,3,和,BeCl,2,的要求，,B,和,Be,原子的价电子排布应如何改变？用轨道式表示,B,和,Be,原子的价电子结构的改变。,BF,3,中的,B,是,sp,2,杂化，,BeCl,2,中的,Be,是,sp,杂化。,思考题：为了满足生成BF3和BeCl2的要求，B和B,sp,2,杂化,同一个原子的一个,ns,轨道与两个,np,轨道进行杂化组合为,sp,2,杂化轨道。,2,s,2,p,B,的基态,2,p,2,s,激发态,正三角形,sp,2,杂化态,BF,3,分子形成,B,F,F,F,激发,120,杂化,sp2 杂化 同一个原子的一个 ns 轨道与,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。,BeCl,2,分子形成,激发,2,s,2,p,Be,基态,2,s,2,p,激发态,杂化,直线形,sp,杂化态,键合,直线形,化合态,Cl Be Cl,180,sp,杂化,同一原子中 ns-np 杂化成新轨道：一个,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？,C,C,sp,3,sp,2,sp,C,C,C,C,根据以下事实总结：如何判断一个化合物的中心原子,（,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,sp,2,杂化；如果全部是单键，则形成的是,sp,3,杂化。,（,2,）没有填充电子的空轨道一般不参与杂化。,2,、判断中心原子的杂化类型,一般方法,（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,共价分子的几何外形取决于分子价层电子对数目和类型（包括成键电子对和孤电子对）。分子的价电子对由于相互排斥作用,而趋向尽可能远离以减小斥力而采取对称的空间构型。,价层电子对互斥理论,3,、确定分子或离子空间构型的简易方法：,共价分子的几何外形取决于分子价层电子对数目和类型（包,利用价层电子对互斥理论预测分子或离子的,空间构型的步骤如下：,（,1,）确定中心原子的价层电子对数：,价层电子对数（中心原子的价电子数,配位原子提供的电子数,离子电荷数,)/2,式中：中心原子的价电子数,=,主族序数,例如：,B,：,3,，,C,：,4,，,N,：,5,，,O,：,6,，,X,：,7,，稀有气体：,8,配位原子提供的价电子数：,H,与卤素：,1,，,O,与,S,为,0 N,原子做配位原子时为,-1,当中心原子的价电子数为奇数时要加,1,例如：,SO,4,2-,VP=(6+0+2)/2=4,利用价层电子对互斥理论预测分子或离子的,(2),确定电子对的空间构型：,根据中心原子,A,周围的电子对数，从图中找出电子对的空间构型。,(3),确定中心原子的孤对电子对数，推断分子的空间构型：,把配位原子排布在中心原子周围，每一电子对连接一配位原子，未结合的电子对就是孤电子对。,(4),根据电子对间排斥力大小，确定排斥力最小的稳定结构。,(2)确定电子对的空间构型：根据中心原子A周围的电子对数，从,中心原子的价层电子对的排布和,AB,n,型共价分子的构型,2,3,平面,三角,形,2 0 AB,2,直线形,HgCl,2,3 0 AB,3,2 1 AB,2,价,层,电,子,对,数,平面三角形,BF,3,角形,PbCl,2,中心原子的价层电子对的排布和 ABn 型共价分子的构型23平,布,方式,4,四面,体,4 0 AB,4,3 1 AB,3,2 2 AB,2,正四面体,CH,4,三角锥形,NH,3,角形,H,2,O,布方式 4四面4 0 AB43 1,1,、写出,HCN,分子和,CH,2,O,分子的结构式。,2,对,HCN,分子和,CH,2,O,分子的立体结构进行预测。,3,写出,HCN,分子和,CH,2,O,分子的中心原子的杂化类型。,4,分析,HCN,分子和,CH,2,O,分子中的,键。,科学探究:,直线形,平面三角形,sp,杂化,sp,2,杂化,2,个,键,1,个,键,1、写出HCN分子和CH2O分子的结构式。科学探究:直线形,应用反馈,:,2,3,3,4,4,4,3,4,2,2,2,3,3,4,3,4,直线形,角 形,角形,三角锥形,三角锥形,平面正三角形,正四面体形,正四面体形,SO,4,2,4,4,正四面体形,应用反馈:2334443422233434直线形 角 形角形,sp,3,sp,3,sp,3,sp,sp,2,思考,:CH,4,、,H,2,O,、,NH,3,分子中的中心原子均采用,SP,3,杂化，但为何键角存在差异？,sp3sp3sp3spsp2思考:CH4、H2O、NH3分子,具有相同的通式,AB,m,，而且价电子总数相等的分子或离子具有相同的结构特征,这个原理称为“等电子体原理”。这里的“结构特征”的概念既包括分子的立体结构，又包括化学键的类型，但键角并不一定相等，除非键角为,180,或,90,等特定的角度。,（,1,）,CO,2,、,CNS,、,NO,2,+,、,N,3,具有相同的通式,AX,2,，价电子总数,16,，具有相同的结构,直线型分子，中心原子上没有孤对电子而取,sp,杂化轨道，形成直线形,s,-,骨架，键角为,180,，分子里有两套,3,4,p-p,大,键。,等电子体原理,具有相同的通式ABm，而且价电子总数相等的分子或离子,（,2,）,CO,3,2,、,NO,3,、,SO,3,等离子或分子具有相同的通式,AX,3,总价电子数,24,，有相同的结构,平面三角形分子,中心原子上没有孤对电子而取,sp,2,杂化轨道形成分子的,s,-,骨架，有一套,4,6,p-p,大,键。,（,3,）,S,O,2,、,O,3,、,NO,2,等离子或分子，,AX,2,，,18e,，中心原子取,sp,2,杂化形式，,VSEPR,理想模型为平面三角形，中心原子上有,1,对孤对电子,(,处于分子平面上,),，分子立体结构为,V,型,(,或角型、折线型,),，有一套符号为,3,4,的,p-p,大,键。,（2）CO32、NO3、SO3等离子或分子具有相同的,（,4,）,SO,4,2,、,PO,4,3,等离子具有,AX,4,的通式,总价电子数,32,，中心原子有,4,个,s,-,键，故取,sp,3,杂化形式，呈正四面体立体结构；,（,5,）,PO,3,3,、,SO,3,2,、,ClO,3,等离子具有,AX,3,的通式，总价电子数,26,，中心原子有,4,个,s,-,轨道,(3,个,s,-,键和,1,对占据,s,-,轨道的孤对电子,),，,VSEPR,理想模型为四面体，,(,不计孤对电子的,),分子立体结构为三角锥体，中心原子取,sp,3,杂化形式，没有,p-p,p,键或,p-p,大,键，它们的路易斯结构式里的重键是,d-p,大,键。,（4）SO42、PO43等离子具有AX4的通式,总价,根据等电子原理，判断,下列各组分子属于等电子体的是,A,、,H,2,O,、,H,2,S B,、,HF,、,NH,3,C,、,CO,、,CO,2,D,、,NO,2,、,SO,2,答案：,A,根据等电子原理，判断下列各组分子属于等电子体的是答案：,(04,年江苏,),1919,年，,Langmuir,提出等电子原理：原子数相同、电子总数相同的分子，互称为等电子体。等电子体的结构相似、物理性质相近。,(1),根据上述原理，仅由第,2,周期元素组成的共价分子中，互为等电子体的是：,和,；,和,。,CO N,2,Li Be B C N O F Ne,CO,2,N,2,O,(04年江苏)1919年，Langmuir提出等电子原理,通常把具有相同电子数和相同原子数的分子或离子称为等电子体。等电子体的结构和性质相似（等电子原理）。有下列两个系列的物质：,系列一,CH,4,C,2,H,6,CO,3,2-,Y C,2,O,4,2-,W,系列二,NH,4,+,N,2,H,6,2+,X NO,2,+,Z N,2,试根据等电子体的概念及上述两系列物质的排列规律，推断,X,、,Y,、,Z,、,W,可能是下列物质中的,A,、,NO,3,CO,2,N,2,O,4,CO,B,、,NO,3,CO,2,N,2,H,4,C