【化学课件】多样的分子空间结构 2022-2023学年高二下学期化学人教版（2019）选择性必修2.pptx

第二章 分子结构与性质第二节 分子的空间结构第1课时 多样的分子空间结构键参数键参数键能键能键长键长键角键角决定决定共价键共价键的的稳定性稳定性决定决定分子的分子的空间空间结构结构决定分子的决定分子的性质性质知识回顾知识回顾H2OCO2NH3CH4P4分子的世界形形色色，异彩纷呈，美不胜收，常使人流连忘返。分子的世界形形色色，异彩纷呈，美不胜收，常使人流连忘返。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？一、分子结构的测定 早年的科学家主要靠对物质的化学性质进行系统总结得出规早年的科学家主要靠对物质的化学性质进行系统总结得出规律后推测分子的结构。如今，科学家应用了许多测定分子结构的律后推测分子的结构。如今，科学家应用了许多测定分子结构的现代仪器和方法，如红外光谱、晶体现代仪器和方法，如红外光谱、晶体X射线衍射等。射线衍射等。红外光谱仪红外光谱仪 X射线衍射仪射线衍射仪 测定化学键或官能团测定键长、键角等 分子中的原子不是固定不动的，而是分子中的原子不是固定不动的，而是不断地不断地振动振动着的，共价着的，共价键也有细微的键也有细微的伸缩伸缩。分子的空间结构是分子中的原子处于分子的空间结构是分子中的原子处于平衡平衡位置时的模型。位置时的模型。分子振动需要能量，当一束分子振动需要能量，当一束红外线红外线透过分子时，分子透过分子时，分子会会吸收吸收跟它的某些化学键的跟它的某些化学键的振动频率相同振动频率相同的红外线，记录的红外线，记录到图谱上呈现吸收峰。到图谱上呈现吸收峰。1、红外光谱 通过和已有谱图库比对，或通过量子化学计算，可以通过和已有谱图库比对，或通过量子化学计算，可以得知分子中含有何种得知分子中含有何种化学键或化学键或官能团官能团的信息。的信息。例如：某未知物分子式为例如：某未知物分子式为C2H6O，可能为，可能为乙醇乙醇CH3CH2OH，或者，或者二甲醚二甲醚CH3OCH3，通过红外光谱，可以推测其结构。，通过红外光谱，可以推测其结构。通过红外光谱图，发现未知物中含有通过红外光谱图，发现未知物中含有O-H、C-H和和C-O的振动吸收，可初步推测该未知物中的振动吸收，可初步推测该未知物中含有羟基，含有羟基，应为乙醇。应为乙醇。二甲醚二甲醚乙醇乙醇 有机物的同分异构现象是普遍且复杂的，知道分子式有机物的同分异构现象是普遍且复杂的，知道分子式后可以通过红外光谱进一步知道其中含有怎样的官能团。后可以通过红外光谱进一步知道其中含有怎样的官能团。那如何测定分子的相对分子质量呢？那如何测定分子的相对分子质量呢？阅读课本阅读课本42页：页：用质谱法测定分子的相对分子质量。用质谱法测定分子的相对分子质量。质谱仪质谱仪2、质谱 质谱仪使分子失去电子变成带正电荷的质谱仪使分子失去电子变成带正电荷的分子离子和碎片离子分子离子和碎片离子等粒子。由于生成的各种离子具有不等粒子。由于生成的各种离子具有不同的质荷比，在磁场作用下同的质荷比，在磁场作用下达到检测器的时间有差异，其结果被记录为质谱图。达到检测器的时间有差异，其结果被记录为质谱图。质谱图中最大的质荷比=样品分子的相对分子质量1、某有机化合物分子的质谱图如下，则该分子的相对某有机化合物分子的质谱图如下，则该分子的相对分子质量为分子质量为()A27B31 C45D46D2、某有机化合物由碳、氢、氧三种元素组成，其红外光某有机化合物由碳、氢、氧三种元素组成，其红外光谱图只有谱图只有CH、OH、CO的振动吸收，的振动吸收，质谱显示质谱显示该该有机物的相对分子质量是有机物的相对分子质量是60，则该有机物的结构简式是，则该有机物的结构简式是（）A.CH3CH2OCH3 B.CH3CH(OH)CH3C.CH3CH2OH D.CH3COOHB3、下列说法错误的是（、下列说法错误的是（）A、原子光谱上的特征谱线可以确定组成分子元素、原子光谱上的特征谱线可以确定组成分子元素B、红外光谱法是用高能电子流等轰击样品分子，使分子、红外光谱法是用高能电子流等轰击样品分子，使分子失去电子变成带正电荷的分子离子和碎片离子等微粒失去电子变成带正电荷的分子离子和碎片离子等微粒C、质谱法具有快速、微量、精确的测定、质谱法具有快速、微量、精确的测定有机物相对分子有机物相对分子质量的物理方法质量的物理方法D、通过红外光谱法可以测知有机物所含的官能团、通过红外光谱法可以测知有机物所含的官能团B 大多数分子是由两个以上原子构成的，于是分子就有了原子大多数分子是由两个以上原子构成的，于是分子就有了原子的几何学关系和形状，这就是分子的的几何学关系和形状，这就是分子的空间结构空间结构。二、多样的分子空间结构1、单原子分子、单原子分子(主要指主要指稀有气体稀有气体)：不存在分子的空间结不存在分子的空间结构问题。构问题。2、双原子分子的、双原子分子的空间结构空间结构：直线形直线形，例如例如O2、HCl等。等。O2HCl化学式化学式 电子式电子式结构式结构式键角键角分子的空间结构模型分子的空间结构模型空间结构空间结构空间填充模型空间填充模型球棍模型球棍模型CO2 H2O O=C=O180直线形直线形V形形1053、三原子分子的空间结构三原子分子的空间结构：直线形或直线形或V形形化学式化学式 电子式电子式结构式结构式键角键角分子的空间结构模型分子的空间结构模型空间结构空间结构空间填充模型空间填充模型球棍模型球棍模型甲醛甲醛CH2O NH3 4、四原子分子的空间结构四原子分子的空间结构：平面三角形或三角锥形平面三角形或三角锥形平面三角平面三角形形三角锥三角锥形形107BF3平面正三角形平面正三角形 120四原子分子的其他空间结构 乙炔乙炔 H-CC-H直线形直线形 键角键角180白磷白磷P4 正四面体形正四面体形60H2O2 H-O-O-HH2O2分子不是直线形，分子不是直线形，两个两个H原子犹如在半原子犹如在半展开的书的两页上，展开的书的两页上，两个氧原子则在书的两个氧原子则在书的夹缝上。夹缝上。5、五原子分子的空间结构五原子分子的空间结构：四面体形四面体形化学式化学式 电子式电子式结构式结构式键角键角分子的空间结构模型分子的空间结构模型空间结构空间结构空间填充模型空间填充模型球棍模型球棍模型CH4 正四面体正四面体形形CH4、CX4和和SiH4分子的空间结构都是正四面体形，分子的空间结构都是正四面体形，CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3则是四面体形。则是四面体形。10928H:C H:HHC6H6C60其他多原子分子其他多原子分子正八面体形正八面体形PCl5三角双锥形三角双锥形分子空间结构与其稳定性有关。分子空间结构与其稳定性有关。又如，又如，椅式椅式C6H12 比比 船式船式 C6H12稳定。稳定。108例如，例如，S8像顶皇冠，如果把其中一个向上的硫原子倒转向下，像顶皇冠，如果把其中一个向上的硫原子倒转向下，尽管也可以存在，却不如皇冠式稳定。尽管也可以存在，却不如皇冠式稳定。下列说法正确的是下列说法正确的是()ACS2分子的立体构型是分子的立体构型是V形形 BNF3分子的立体构型是四面体形分子的立体构型是四面体形 C键长、键角不同是导致分子构型不同的主要原因键长、键角不同是导致分子构型不同的主要原因 D正四面体形分子一定是五原子分子正四面体形分子一定是五原子分子C