选修三2-2.ppt

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1、第二章第二章 分子结构与性质分子结构与性质第二节 分子的立体构型H2OCO2NH3CH2OCH4CH3CH2OHCH3COOHC6H6C8H8CH3OHC2H2C60C20C40C70（VSEPR）VSEPR模型：模型：一个分子或离子中的价层电子对在空间的分布（即含一个分子或离子中的价层电子对在空间的分布（即含孤对电子孤对电子的的VSEPRVSEPR模型）模型） 2 2 3 4 3 4 5 65 6 直线形直线形 平面三角形平面三角形 正四面体正四面体 三角双锥体三角双锥体 正八面体正八面体直线型直线型平面三角型平面三角型四面体四面体BeCl2 HgCl2BF3 BCl3 CH4 CCl4 N

2、H4+BeCl2 HgCl2BF3 BCl3 CH4 CCl4 NH4+三角锥三角锥V型型H2O H2SNH3 H3O+:H C H:HH1 1、要点：中心原子价电子层电子对（包括、要点：中心原子价电子层电子对（包括 电子对和电子对和 的孤对电子的孤对电子对）的互相对）的互相 作用，使分子的几何构型作用，使分子的几何构型总是采取电子对相互总是采取电子对相互 的那种构型，的那种构型，即分子尽可能采取对称的空间构型。即分子尽可能采取对称的空间构型。（VSEPR模型模型）成键成键未成键未成键排斥排斥排斥最小排斥最小价层电子对互斥模型价层电子对互斥模型应用：可用来应用：可用来预测预测分子的立体结构分子

3、的立体结构 利用价层电子对互斥理论时，首利用价层电子对互斥理论时，首先要根据原子的最外层电子数，判先要根据原子的最外层电子数，判断中心原子上有没有孤对电子，然断中心原子上有没有孤对电子，然后再根据中心原子结合的原子的数后再根据中心原子结合的原子的数目，就可以判断分子的空间构型目，就可以判断分子的空间构型代表代表物物中心原中心原子结合子结合的原子的原子数数孤对电孤对电子的对子的对数数分子分子类型类型空间构型空间构型中心原子中心原子无孤对电无孤对电子子COCO2 22 20 0ABAB2 2CHCH2 2O O3 30 0ABAB3 3CHCH4 44 40 0ABAB4 4中心原子中心原子有孤对

4、电有孤对电子子H H2 2O O2 22 2ABAB2 2NHNH3 33 31 1ABAB3 3直线形直线形平面三角形平面三角形正四面体正四面体V V 形形三角锥形三角锥形价层电子对互斥模型价层电子对互斥模型思考：思考：价层电子对互斥模型只能解释化合物分子的空间构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，如无法解释甲形，却无法解释许多深层次的问题，如无法解释甲烷中四个烷中四个C-HC-H的键长、键能相同及的键长、键能相同及H-C-HH-C-H的键角为的键角为109109 2828。因为按照我们已经学过的价键理论，甲。因为按照我们已经学过的价键理论，甲烷的烷的

5、4 4个个C-HC-H单键单键都应该是都应该是键键，然而，碳原子的，然而，碳原子的4 4个价层原子轨道是个价层原子轨道是3 3个相互垂直的个相互垂直的2p2p轨道和轨道和1 1个球形个球形的的2s2s轨道，用它们跟轨道，用它们跟4 4个氢原子的个氢原子的1s1s原子轨道重叠，原子轨道重叠，不可能得到四面体构型的甲烷分子不可能得到四面体构型的甲烷分子。这是为什么呢？这是为什么呢？1.1.在形成分子时，每一原子中在形成分子时，每一原子中的的“轨道轨道”会会发生重组，形成新的原子轨道，这个过程称发生重组，形成新的原子轨道，这个过程称“杂化杂化”，新的原子轨道称新的原子轨道称“杂化轨道杂化轨道”。2.

6、2.杂化前后原子杂化前后原子“轨道轨道”总数不变总数不变，但能量趋于平均，但能量趋于平均化，化，“杂化轨道杂化轨道”的对称性更高，的对称性更高，杂化后轨道伸展方杂化后轨道伸展方向，形状发生改变向，形状发生改变，更有利于成键。，更有利于成键。3.3.原子可用原子可用“杂化轨道杂化轨道”与其它原子的轨道（或与其它原子的轨道（或“杂杂化轨道化轨道”）重叠形成共价键。）重叠形成共价键。为了补充了价键理论的不足，鲍林为了补充了价键理论的不足，鲍林(Pauling)(Pauling)在价键理在价键理论基础上提出了论基础上提出了“杂化杂化”假设。假设。激发s2p2p2s2杂化3spsp3CHCH4 4分子（

7、分子（spsp3 3杂化）杂化） 解释解释分子的立体构型分子的立体构型中中心原子心原子能量相近能量相近相同数量相同数量能量与形状都相同能量与形状都相同杂化轨道只用于形成杂化轨道只用于形成键或者用来容纳孤对键或者用来容纳孤对电子电子,剩余的剩余的p轨道可以形成轨道可以形成键键C2H4(sp2杂化）杂化）杂杂 化化 类类 型型spspspsp2 2spsp3 3参与杂化的参与杂化的原子轨道原子轨道1s + 1p1s + 1p1s + 2p1s + 2p1s + 3p1s + 3p杂杂 化化 轨轨 道道 数数2 2个个spsp杂化轨道杂化轨道3 3个个spsp2 2杂化轨道杂化轨道4 4个个spsp

8、3 3杂化轨道杂化轨道杂化轨道杂化轨道间夹角间夹角180180 ? 体120120 ? 体109109 ? 体 28 28 空空 间间 构构 型型直直 线线正三角形正三角形正四面体正四面体实实 例例BeCl2 , C2H2BF3 , C2H4CH4 , CCl4杂化轨道数杂化轨道数=中心原子总价电子数中心原子总价电子数2（不包括（不包括键）键）代表物代表物杂化轨道数杂化轨道数杂化轨道杂化轨道类型类型分子结构分子结构CO2CH2OCH4SO2NH3H2O杂化轨道数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中心原子孤对电子对数中心原子结合的原子数代表物代表物杂化轨道数杂化轨道数杂化轨道杂化

9、轨道类型类型分子结构分子结构CO2CH2OCH4SO2NH3H2O1、中心中心原子原子价层电子的总数和对数价层电子的总数和对数 a )中心原子价层电子总数等于中心中心原子价层电子总数等于中心 A 的价电子数加的价电子数加上配体上配体 B 在成键过程中提供的电子数在成键过程中提供的电子数 。 如如 CCl 4 4 + 1 4 = 8 【总结【总结】确定中心原子价层电子对数及空间构型确定中心原子价层电子对数及空间构型 b)氧族元素的原子做中心时，价电子数为氧族元素的原子做中心时，价电子数为 6 。如。如 H2O 或或 H2S 。 做配体时，提供电子数为做配体时，提供电子数为 0 。如在。如在 CO

10、2 中。中。 c c)处理离子时，要加减与离子价数相当的电子，如处理离子时，要加减与离子价数相当的电子，如 PO4 3 5+0 4+3=8 ， NH4 5+1 4 1= 8 。 d)总数除以总数除以 2 ，得电子对的对数，得电子对的对数 。总数为奇数时，。总数为奇数时，商进位商进位 。例如总数为。例如总数为 9，则对数为，则对数为 5 。例：例： 价电子数价电子数 价电子对数价电子对数 NH4+ N = 5 + 4 - 1=8 CCl4 N = 8 NO2 N = 5 ICl2- N = 10 OCl2 N = 8 PO43- N = 5+3 = 8444354只有一种角度，只有一种角度，12

11、0。 只有一种角度，只有一种角度，10928。 5 对电子对电子 三角双锥三角双锥 3 对电子对电子 正三角形正三角形 A 4 对电子对电子 正四面体正四面体A 2 2、电子对数和电子对空间构型的关系电子对数和电子对空间构型的关系 电子对相互排斥，在空间达到平衡取向。电子对相互排斥，在空间达到平衡取向。 2 对电子对电子 直线形直线形 A3 3、分子构型与电子对空间构型的关系、分子构型与电子对空间构型的关系 若配体的个数若配体的个数 n n 和电子对数和电子对数 m m 相一致，则分子构相一致，则分子构型和电子对空间构型一致型和电子对空间构型一致 。这时，各电子对均为成键。这时，各电子对均为成

12、键电子对电子对 。 当配体数当配体数 n 小于电子对数小于电子对数 m 时，一部分电子时，一部分电子对属于成键电对，其数目等于对属于成键电对，其数目等于 n ，另一部分电子对，另一部分电子对成为孤电子对，其数目等于成为孤电子对，其数目等于m n 。确定出孤对电。确定出孤对电子的位置，分子构型才能确定。子的位置，分子构型才能确定。 电子对数电子对数 配体数配体数 孤电子对数孤电子对数 电子对构型电子对构型 分子构型分子构型 ( m ) ( n ) ( m n ) 3 2 1 三角形三角形 “ V ” 字形字形 ABBA 4 3 1 正四面体正四面体 三角锥三角锥 ABBBA 4 2 2 正四面体

13、正四面体 “ V ” 字形字形 AABB 对于分子中有双键、叁键等多重键时，对于分子中有双键、叁键等多重键时，使用价层电子对理论判断其分子构型时，双使用价层电子对理论判断其分子构型时，双键的两对电子和叁键的三对电子只能作为一键的两对电子和叁键的三对电子只能作为一对电子来处理。或者说在确定中心原子的价对电子来处理。或者说在确定中心原子的价电子层电子对总数时，不包括电子层电子对总数时，不包括键电子。键电子。四、配合物理论简介四、配合物理论简介1. 1. 配位键配位键（1 1）概念：成键的两个原子一方提供孤对）概念：成键的两个原子一方提供孤对电子，一方提供空轨道而形成的电子，一方提供空轨道而形成的共

14、价键共价键（2 2）形成条件：一方提供孤对电子，一方）形成条件：一方提供孤对电子，一方提供空轨道提供空轨道注意：注意：配位键是一种特殊的共价键配位键是一种特殊的共价键配位键同样具有饱和性和方向性配位键同样具有饱和性和方向性H H3 3O O+ +、NHNH4 4+ +中含有配位键中含有配位键（3 3）配位键的表示方法）配位键的表示方法A AB BHOHHCu Cu H H2 2O OH H2 2O OH H2 2O OOHOH2 22+请你写出请你写出NHNH4 4的配位键的表示法？的配位键的表示法？课堂反馈课堂反馈 讨论在讨论在NH3BF3中，何种元素的原子提供孤中，何种元素的原子提供孤对电

15、子，何种元素的原子接受孤对电子对电子，何种元素的原子接受孤对电子?写写出出NH3BF3的结构式的结构式NHNH3 3中中N N原子提供孤对电子原子提供孤对电子BFBF3 3中的中的B B原子提供空轨道接受孤对电子原子提供空轨道接受孤对电子NHHHBFFF2. 2. 配位化合物（配合物）配位化合物（配合物）（1 1）概念：由提供孤对电子对的配体与接受孤对）概念：由提供孤对电子对的配体与接受孤对电子对的中心原子以配位键结合形成的化合物。电子对的中心原子以配位键结合形成的化合物。 或把金属离子（或原子）与某些分子或离子或把金属离子（或原子）与某些分子或离子（称为配体）以配位键结合形成的化合物。（称为

16、配体）以配位键结合形成的化合物。 配合物种类已超过数百万；配合物种类已超过数百万； 配位键的强度有大有小，因而有的配合物配位键的强度有大有小，因而有的配合物很稳定，有的不稳定；很稳定，有的不稳定； 许多过渡元素金属离子对多种配体具有很许多过渡元素金属离子对多种配体具有很强的结合力，因而过渡金属配合物远比主族金强的结合力，因而过渡金属配合物远比主族金属的配合物多属的配合物多3.3.配合物的组成配合物的组成Cu(NHCu(NH3 3) )4 4 SOSO4 4中心原子中心原子配位体配位体 配位数配位数内界内界外界外界配离子配离子相关说明：相关说明：中心原子：也称配位体的形成体，一般是带中心原子：也

17、称配位体的形成体，一般是带正电荷的阳离子，主要是过渡金属的阳离子，正电荷的阳离子，主要是过渡金属的阳离子，但也有中性原子。如：但也有中性原子。如：Ni(CO)Ni(CO)5 5、Fe(CO)Fe(CO)5 5中的中的NiNi和和FeFe都是中性原子都是中性原子配位体：配位体：配位体可以是阴离子，如配位体可以是阴离子，如X X- -、OHOH- -、SCNSCN- -、CNCN- -、C C2 2O O4 42-2-、POPO4 43-3-等；也可以是中性分子，等；也可以是中性分子，如如H H2 2O O、NHNH3 3、COCO、醇、胺、醚等。配位体中直接、醇、胺、醚等。配位体中直接同中心原子

18、配合的原子叫做配位原子。配位原子同中心原子配合的原子叫做配位原子。配位原子是必须含有孤对电子的原子，如是必须含有孤对电子的原子，如NHNH3 3中的中的N N原子，原子，H H2 2O O分子中的分子中的O O原子，配位原子常是原子，配位原子常是VAVA、VIAVIA、VIIAVIIA主族元素的原子。主族元素的原子。配位数：配位数：直接同中心原子（或离子）配位的直接同中心原子（或离子）配位的原子（离子或分子）总的数目。一般中心原子原子（离子或分子）总的数目。一般中心原子（或离子）的配位数为（或离子）的配位数为2 2、4 4、6 6、8 8。在计算中。在计算中心离子的配们数时，一般是先在配离子中

19、找出心离子的配们数时，一般是先在配离子中找出中心离子和配位体，接着找出配位原子数目。中心离子和配位体，接着找出配位原子数目。如：如： Co(NHCo(NH3 3) )4 4ClCl2 2ClCl配位数是配位数是6 6。CuSO45H2O是配合物是配合物向硫酸铜水溶液中向硫酸铜水溶液中加入氨水加入氨水蓝色沉淀蓝色沉淀深蓝色的透明溶液深蓝色的透明溶液实验实验2-2现现 象象向硫酸铜水溶向硫酸铜水溶液中加入氨水液中加入氨水继续加入氨水继续加入氨水加入乙醇加入乙醇深蓝色的晶体深蓝色的晶体产生现象的原因：产生现象的原因：CuCu2+2+2NH+2NH3 3H H2 2O=Cu(OH)O=Cu(OH)2

20、2+2NH+2NH4 4+ +Cu(OH)Cu(OH)2 2+4NH+4NH3 3=Cu(NH=Cu(NH3 3) )4 4 2+2+2OH+2OH- -深蓝色的晶体深蓝色的晶体: Cu(NHCu(NH3 3) )4 4 SOSO4 4H H2 2O OCu(NHCu(NH3 3) )4 4 2+2+离子离子NHNH3 3NHNH3 3NHNH3 3H H3 3N NCuCu2+2+实验实验2-3在盛有氯化铁溶液（或任在盛有氯化铁溶液（或任何含有的何含有的Fe3+溶液）的试管溶液）的试管中滴加硫氰化钾（中滴加硫氰化钾（KSCN）溶液溶液现象：生成血红色溶液现象：生成血红色溶液原因：生成原因：生

21、成Fe(SCN)n3-n(n=16)作用：检验或鉴定作用：检验或鉴定Fe3+，用于电影特技和，用于电影特技和魔术表演魔术表演配位键的强度有大有小。当遇上配合能力更强的配体时，由配位键的强度有大有小。当遇上配合能力更强的配体时，由一种配离子可能会转变成另一种更稳定的配离子。一种配离子可能会转变成另一种更稳定的配离子。FeFe3+3+ + SCN + SCN- - Fe(SCN) Fe(SCN)2+2+ 硫氰酸根硫氰酸根血红色血红色观观 察：察：在上述血红色溶液中加入在上述血红色溶液中加入NaFNaF溶溶 液有什么现象？液有什么现象？Fe(SCN)Fe(SCN)2+2+ + 6F + 6F- -

22、FeFeF F6 6 3 3- - + SCN + SCN- - 血红色血红色无色无色结论：结论：配离子中的中心离子配离子中的中心离子（电子对接受体）（电子对接受体）通常是金属离子，尤通常是金属离子，尤其是其是过渡金属离子；过渡金属离子；配位体中的配位原子配位体中的配位原子（电子对给予体（电子对给予体 ）通常是通常是主族非金属原子主族非金属原子。现象：现象：溶液变成血红色溶液变成血红色4. 4.配合物的命名配合物的命名: : 内界命名顺序：自右向左内界命名顺序：自右向左 配位体数（即配位体右下角的数字）配位体数（即配位体右下角的数字）配位体名称配位体名称“合合”字或字或“络络”字字中中心离子的

23、名称心离子的名称中心离子的化合价。中心离子的化合价。Zn(NH3)2SO4内界名称为：内界名称为： ，K3Fe(CN)6内界名称为内界名称为 ， Zn(NH3)4Cl2 命名为命名为 ，K3Fe(CN)6命名为命名为 ，Cu(NH3)4SO4命名为命名为 ， Ag(NH3)2OH命名为命名为 。二氨合锌离子二氨合锌离子六氰合铁离子六氰合铁离子二氯化四氨合锌二氯化四氨合锌()()六氰合铁六氰合铁()()化钾化钾硫酸四氨合铜硫酸四氨合铜()()氢氧化二氨合银（氢氧化二氨合银（）在晶体、气态或溶液中配离子的存在状态不变在晶体、气态或溶液中配离子的存在状态不变化，配位化合物内界和外界为离子键完全电离。

24、化，配位化合物内界和外界为离子键完全电离。配合物也有异构现象。如配合物也有异构现象。如PtPt（NHNH3 3）2 2ClCl2 2分子有分子有二种结构二种结构配合物具有一定的稳定性，配合物中配位键配合物具有一定的稳定性，配合物中配位键越强，配合物越稳定。配位原子的电负性越大越强，配合物越稳定。配位原子的电负性越大或配位体的碱性越强，配合物越不稳定。或配位体的碱性越强，配合物越不稳定。5. 5. 配合物的性质：配合物的性质：配离子在改变条件时可能被破坏。配离子在改变条件时可能被破坏。（加强热、（加强热、形成溶解度很小的沉淀、加入氧化剂和还原剂、形成溶解度很小的沉淀、加入氧化剂和还原剂、加入酸或

25、碱）加入酸或碱）6. 6. 配合物的应用：配合物的应用：a a 在生命体中的应用在生命体中的应用 b b 在医药中的应用在医药中的应用c c 配合物与生物固氮配合物与生物固氮 d d 在生产生活中的应用在生产生活中的应用王水溶金王水溶金叶绿素叶绿素血红蛋白血红蛋白抗癌药物抗癌药物酶酶维生素维生素B B1212钴配合物钴配合物含锌的配合物含锌的配合物含锌酶有含锌酶有8080多种多种固氮酶固氮酶照相技术的定影照相技术的定影电解氧化铝的助熔剂电解氧化铝的助熔剂NaNa3 3AlAlF F6 6 热水瓶胆镀银热水瓶胆镀银HAuCl4卟啉配合物叶绿素的结构卟啉配合物叶绿素的结构叶绿素中心离子：叶绿素中心

26、离子：Mg 2+血红素中心离子：血红素中心离子：亚铁离子亚铁离子维生素维生素B12中心离子：中心离子：钴离子钴离子有有Fe2+ Cu2+ Zn2+ Ag+ H2O NH3Cl CO可以作可以作为为中心离子的是中心离子的是可以作可以作为为配体的是配体的是Fe2+Cu2+Zn2+ H2O NH3CN COAg+CN Cl CH4CO2微粒微粒常见的配位体常见的配位体常见的中心离子常见的中心离子过渡金属原子或离子过渡金属原子或离子X-CO CN H2O NH3SCN-配位数配位数通常是中心离子化合价的二倍通常是中心离子化合价的二倍课堂反馈课堂反馈 例题一：下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相例题一：

27、下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是同的是 ( ) ACO2与与SO2 BCH4与与NH3 CBeCl2与与BF3 DC2H2与与C2H4B例题二：下列分子或离子中都存在着配位键的是例题二：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+ 、PCI3B 例题三：对例题三：对SO2与与CO2说法正确的是说法正确的是( ) A都是直线形结构都是直线形结构 B中心原子都采取中心原子都采取sp杂化轨道杂化轨道 C S原子和原子和C原子上都没有孤对电子原子上都没有孤对电子 D SO2为为V形结构，形结构， CO2为直

28、线形结构为直线形结构D例题四：下列各种说法中错误的是（例题四：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。、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。、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。、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。、共价键的形成条件是成键原子必须有未成对电子。D例题五：写出下列分子的路易斯结构式例题五：写出下列分子的路易斯结构式(是用短线表示是用短线表示键合电子键合电子,小黑点表示未键合的价电子的结构式小黑点表示未键合的价电子的结构式)并指并指出中心原子可能采用的杂化轨道类型，并预测分子的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。几何构型。 (1)PCI3 (2)BCl3 (3)CS2 (4) C12O(1) PCl3： SP3 三角锥形三角锥形. .PCICI解析：解析：. . . .CI. . .CI. .(2)BCl3 ： SP2 平面三角形平面三角形BCI. . .Cl. . .(3)CS2 ： SP 直线形直线形C = =S= =S. . . . . (4) C12O： SP3 V形形O. . .Cl. . .CI. . .