《分子的立体构型》课件.pptx
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sp3杂化sp2杂化sp杂化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、配合物盐第1页/共77页教学目标教学目标、认识共价分子的多样性和复杂性；、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；、初步认识价层电子对互斥模型；、能用、能用VSEPRVSEPR模型预测简单分子或离子的立体结构；模型预测简单分子或离子的立体结构；、培养学生严谨认真的科学态度和空间想象能力。、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、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、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、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、配位化合物的概念、配位键、配位化合物的表示方法配位键、配位化合物的表示方法 1010、采用图表、比较、讨论、归纳、综合的方法进行教、采用图表、比较、讨论、归纳、综合的方法进行教学学第2页/共77页教学重点：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；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、配位化合物的概念配位键、配位化合物的概念教学难点：教学难点：分子的立体结构，杂化轨道理论；配位键、配位化合物的概念分子的立体结构，杂化轨道理论；配位键、配位化合物的概念第3页/共77页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“肩并肩”,呈镜像对称第4页/共77页一、形形色色的分子O2HClH2OCO2第5页/共77页C2H2NH3CH2OP4一、形形色色的分子第6页/共77页CH4CH3CH2OHCH3COOHC6H6C8H8CH3OH一、形形色色的分子第7页/共77页C60C20C40C70一、形形色色的分子第8页/共77页第9页/共77页 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：分子分子CO2H2ONH3CH2OCH4电子式电子式结构式结构式中心原子中心原子有无孤对电子有无孤对电子空间结构空间结构O C O:H O H:H N H:H:H C H:O:H C H:HHO=C=OH-O-HH-N-H-HH-C-H=OH-C-H-HH无有有无无直线形V 形三角锥 形 平面三角形正四面体第10页/共77页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。第11页/共77页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。第12页/共77页思考：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第13页/共77页二、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模型第14页/共77页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）第15页/共77页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价层电价层电子对数子对数 2 23 34 45 56 6VSEPR模型模型直线直线形形平面三平面三角形角形 四面四面体体 三角三角双锥双锥 八面八面体体二、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第16页/共77页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模型相同第17页/共77页ABn价层电价层电子对数子对数VSEPR模型模型分子构型分子构型实例实例AB22 2AB33 3AB44 4直线形平面三角形正四面体 BeCl2BF3CH4、CCl4二、价层电子对互斥理论（VSEPR模型）第18页/共77页ABn价层电价层电子对数子对数VSEPR模型模型分子构型分子构型实例实例AB55 5AB66 6三角双锥 正八面体 PCl5SF6二、价层电子对互斥理论（VSEPR模型）第19页/共77页（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第20页/共77页价层价层电子电子对数对数成键成键电子电子对数对数孤对孤对电子电子对数对数分子分子类型类型VSEPR模型模型分子分子构型构型实例实例3 32 21 1AB24 43 31 1AB34 42 22 2AB2V型三角锥形V型PbCl2 NH3H2O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型第21页/共77页计算: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）详见表一第22页/共77页分子式分子式价层价层电子电子对数对数成键成键电子电子对数对数孤对孤对电子电子对数对数VSEPR模型模型分子空间分子空间构型构型CO2SO2CO3 SO3220213330直线形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型第23页/共77页分子式分子式价层价层电子电子对数对数成键成键电子电子对数对数孤对孤对电子电子对数对数VSEPR模型模型分子空间分子空间构型构型SO32-SO42-134440三角锥正四面体 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第24页/共77页价层价层电子电子对数对数 成键成键电子电子对数对数孤孤对对电电子子对对数数分子分子类型类型 VSEPR模型模型 分子构型分子构型 实实 例例 232 0 AB2直线形HgCl23 0 AB32 1 AB2平面三角形 BF3V形SO2二、价层电子对互斥理论（VSEPR模型）第25页/共77页价层价层电子电子对数对数 成键成键电子电子对数对数 孤对孤对电子电子对数对数 分子分子类型类型 VSEPR模型模型分子构型分子构型 实实 例例44 0 AB43 1 AB32 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）第26页/共77页价层价层电子电子对数对数 价层价层电子电子对排对排布布成键成键电子电子对数对数 孤对孤对电子电子对数对数 分子分子类型类型 VSEPR模型模型分子构分子构型型 实实 例例5三角双锥50 AB54 1 AB43 2 AB32 3 AB2三角双锥 变形四面体T形直线形仅作了解PCl5SF4ClF3第27页/共77页价层价层电子电子对数对数 价层价层电子电子对排对排布布成键成键电子电子对数对数 孤对孤对电子电子对数对数 分子分子类型类型 VSEPR模型模型分子分子构型构型实实 例例6八面体60 AB651 AB542 AB4四方锥形IF5平面正方形仅作了解SF6八面体第28页/共77页注：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）第29页/共77页C.H.H.HH.N.HHHC HHHHOHHCHHO=N HHHC=O=O23423000O.HH.21HH.C.O.C.OO.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CO2CH2OCH4H2ONH3VR模型立体结构第30页/共77页应用反馈:化学式化学式 中心原子中心原子 孤对电子数孤对电子数中心原子结中心原子结合的原子数合的原子数空间构型空间构型HCNNO2NH2NO3-H3O+SiCl4CHCl3NH4+0120100022233444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PO4304正四面体第31页/共77页思考与交流:P38第32页/共77页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、SiCl4B2、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、P4BC第33页/共77页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第34页/共77页 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。三、杂化轨道理论简介第35页/共77页为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论，2s2pC的基态2s2p激发态正四面体形sp3 杂化态CHHHH10928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、杂化轨道理论简介第36页/共77页三、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化轨道用于形成键和容纳孤对电子(2)几个概念第37页/共77页2s2pC的基态2s2p激发态正四面体形sp3 杂化态CHHHH10928激发sp3杂化三、杂化轨道理论简介第38页/共77页sp3杂化sp杂化：夹角为10928的正四面体形四个杂化轨道。第39页/共77页碳的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杂化第40页/共77页C2H4sp2杂化三、杂化轨道理论简介第41页/共77页sp杂化：夹角为180的直线形杂化轨道。sp杂化三、杂化轨道理论简介第42页/共77页乙炔的成键三、杂化轨道理论简介第43页/共77页大 键 C6H6sp杂化三、杂化轨道理论简介第44页/共77页第45页/共77页 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sp3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。第46页/共77页第47页/共77页基态O 的最外层电子构型为2s22p4，O采用sp3 不等性杂化，形成四个sp3 杂化轨道，其中两个杂化轨道中各有一个未成对电子，另外两个杂化轨道分别被两对孤对电子所占据。O 用两个各含有一个未成对电子的sp3杂化轨道分别与两个H 的 1s 轨道重叠，形成两个 键。由于O的两对孤对电子对两个 键的成键电子有更大的排斥作用，使 键之间的键角被压缩到 ，因此 H2O 的空间构型为角型。第48页/共77页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、杂化轨道理论简介第49页/共77页 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？CCsp3sp2spCCCC第50页/共77页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第51页/共77页代表物杂化轨道数 杂化轨道类型 分子结构CO2CH2OCH4SO2NH3H2O结合上述信息完成下表：0+2=2SP直线形0+3=3SP2平面三角形0+4=4SP3正四面体形1+2=3SP2V形1+3=4SP3三角锥形2+2=4SP3V形孤对电子数000112第52页/共77页科学探究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 平面三角型第53页/共77页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CH2O：C原子sp杂化：平面三角型第54页/共77页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C2H4B2、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第55页/共77页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)PCI3：SP3 三角锥形.PCICI解析：.CI.CI.(2)BCl3：SP2 平面三角形BCI.Cl.(3)CS2：SP 直线形C=S=S.(4)C12O：SP3 V形OCl.CI.第56页/共77页分子式分子式 立体结构立体结构 路易斯结构式路易斯结构式中心原子杂中心原子杂化类型化类型CO2BF3CH4C2H4C2H2直线形平面三角形正四面体平面长方形直线形OCO BFFFsp杂化sp杂化sp杂化sp杂化sp杂化第57页/共77页分子式分子式立体结构立体结构路易斯结构式路易斯结构式中心原子中心原子杂化类型杂化类型NH3H2OHCHONH4+SO42-sp杂化sp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形三角锥形第58页/共77页(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+：H+H2ONH4+：NH3 H+NH4+HOHH HNH HH H3O+第59页/共77页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CuSO4CuCl2.2H2O CuBr2NaClK2SO4KBr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？CuOH2H2OH2OH2O2+第60页/共77页(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)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：第61页/共77页2+CuNH3H3NNH3NH3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：Cu 2+2NH3.H2O Cu（OH）2 +2 NH4+Cu(OH)2+4NH3.H2O Cu(NH3)42+2OH +4H2O蓝色沉淀深蓝色溶液第62页/共77页实验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Fe3+SCN Fe(SCN)2+硫氰酸根血红色四、配合物理论简介：第63页/共77页配合物的组成配合物的组成四、配合物理论简介：第64页/共77页复盐：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配合物盐:是在配合物的溶液或晶体中，十分明确地存在着含有配位键的、能独立存在的复杂组成的离子：Cu(NH3)4SO4 Cu(NH3)42+SO42-(3)复盐、混盐、配合物盐四、配合物理论简介：第65页/共77页盐的种类很多，有正盐、酸式盐、碱式盐、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)第66页/共77页形成配合物时性质的改变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(OH)2 的碱性大于Cu(OH)2第67页/共77页三、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sp3杂化sp2杂化sp杂化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、配合物盐第68页/共77页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）2.下列属于配合物的是（）A.NH4Cl B.Na2CO310H2O C.CuSO45H2O D.Co（NH3）6Cl3AD第69页/共77页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）第70页/共77页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)第71页/共77页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第72页/共77页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）第73页/共77页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 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第74页/共77页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第75页/共77页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第76页/共77页感谢您的观看。第77页/共77页
