高中化学 2.2.1《一些典型分子的空间构型》教学课件 鲁科版选修3.ppt
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1、第二节第二节共价键与分子的空间构型共价键与分子的空间构型了解一些常了解一些常见简单见简单分子的空分子的空间间立体构型立体构型(如如CH4、NH3、乙醇、乙醇、C2H4等等)了解了解杂杂化化轨轨道思想并能用道思想并能用杂杂化化轨轨道知道知识识解解释释一些分子中共一些分子中共价价键键形成的原因以及立体构型。形成的原因以及立体构型。了解一些分子在了解一些分子在对对称性方面的特点,知道手性化学在称性方面的特点,知道手性化学在现现代代化学化学领领域、医域、医药药的不的不对对称合成称合成领领域中的重大意域中的重大意义义。能能够够判断判断简单简单分子的极性并能运用分子立体构型与分子极分子的极性并能运用分子立
2、体构型与分子极性的关系解决性的关系解决问题问题。1234键键角是指含多个原子的分子中,角是指含多个原子的分子中,_之之间间的的夹夹角;若角;若知道某分子中的知道某分子中的_和和键键角,角,该该分子的立体构型就基本分子的立体构型就基本确定。确定。指出下列分子中的指出下列分子中的键键角和分子的空角和分子的空间间构型。构型。(1)CH4(2)P4(3)BCl3(4)CO2(5)O3(6)NH3提示提示(1)CH4:109.5(C原子位于正四面体的中心原子位于正四面体的中心)(2)P4:60,正四面体,正四面体(空心空心)(3)BCl3:120,平面正三角形,平面正三角形(B位于中心位于中心)(4)C
3、O2:180,直,直线线形形(5)O3:120,V形形(6)NH3:107.3,三角,三角锥锥形。形。1键键与与键键2键长键长第第1课时课时一些典型分子的空间型构一些典型分子的空间型构共价共价键键不不仅仅决定着原子之决定着原子之间间的的结结合方式,合方式,还还决定着原决定着原子在分子内的子在分子内的_顺顺序,以及分子的序,以及分子的_结结构。构。分子的分子的_结结构常称构常称为为分子的空分子的空间间构型。表示分子空构型。表示分子空间间构型的三种模型是构型的三种模型是_模型、模型、_模型、模型、_模型。模型。甲甲烷烷分子的形成及空分子的形成及空间间构型构型碳原子碳原子2s轨轨道中道中1个个电电子
4、吸收能量子吸收能量跃跃迁到迁到2p空空轨轨道上,道上,这这个个过过程称程称为为_,但此,但此时时各个各个轨轨道的能量并不完全相同,道的能量并不完全相同,于是于是1个个2s轨轨道和道和3个个2p轨轨道重新道重新组组合成能量相等、成合成能量相等、成笃学笃学一一一些典型分子的空间构型一些典型分子的空间构型空空间间排列排列空空间间空空间间棍棒棍棒球棍球棍填充填充1激激发发道分相同的道分相同的4个原子个原子轨轨道,道,这这种原子内部能量相近的原子种原子内部能量相近的原子轨轨重新重新组组合的合的过过程叫原子程叫原子轨轨道的道的杂杂化,化,组组合成的一合成的一组组新的原新的原子子轨轨道称道称杂杂化原子化原子
5、轨轨道,而道,而CH4分子中碳原子的分子中碳原子的杂杂化化轨轨道道由一个由一个2s和三个和三个2p轨轨道重新道重新组组合,故称合,故称这这种种杂杂化化为为_杂杂化化轨轨道,然后道,然后4个个_杂杂化化轨轨道上的道上的电电子子间间相互排斥,使四相互排斥,使四个个杂杂化化轨轨道指向空道指向空间间距离最距离最远远的正四面体的四个的正四面体的四个顶顶点,碳点,碳原子的原子的4个个_杂杂化化轨轨道分道分别别与与4个个H原子的原子的1s轨轨道形成道形成4个个相同的相同的键键,从而形成,从而形成CH4分子。由于分子。由于4个个CH键键完全相完全相同,所以形成的同,所以形成的CH4分子分子为为_形,形,键键角
6、是角是109.5。sp3sp3sp3正四面体正四面体杂杂化化轨轨道理道理论简论简述述(1)杂杂化化杂杂化是指在形成分子化是指在形成分子时时,由于原子的相互影响,若干不同,由于原子的相互影响,若干不同类类型、能量相近的原子型、能量相近的原子轨轨道重新道重新组组合成能量和成分完全相合成能量和成分完全相同的一同的一组组新的原子新的原子轨轨道。道。这这种原子种原子轨轨道重新道重新组组合的合的过过程叫程叫做做_,所形成的新的原子,所形成的新的原子轨轨道就称道就称为为_轨轨道。道。(2)杂杂化的化的过过程程杂杂化化轨轨道理道理论认为论认为在形成分子在形成分子时时,通常存在激,通常存在激发发、杂杂化和化和轨
7、轨道道_等等过过程。如碳原子的基程。如碳原子的基态电态电子排布子排布为为1s22s22p2,其其2s能能级级上的上的1个个电电子子跃跃迁到迁到2p能能级级上上则则形成形成2原子原子轨轨道道杂杂化化杂杂化化重叠重叠激激发态发态1s22s12p3(1s22s12px12py12pz1),此,此时时2s与与2p轨轨道的能道的能量不相同,然后量不相同,然后1个个2s轨轨道与道与3个、个、2个或个或1个个2p轨轨道混合而道混合而形成形成4个、个、3个或个或2个能量相等、成分相同、个能量相等、成分相同、电电子云形状子云形状(原原子子轨轨道的道的电电子云子云轮轮廓廓图图)完全相同的新的原子完全相同的新的原子
8、轨轨道,此道,此过过程即程即为为原子原子轨轨道的道的杂杂化,形成的新的原子化,形成的新的原子轨轨道分道分别别称称为为_、_、_杂杂化化轨轨道,每个道,每个杂杂化化轨轨道中有道中有1个未成个未成对电对电子且自旋方向平行,再与其他原子中的子且自旋方向平行,再与其他原子中的电电子子发发生生电电子子云重叠而形成云重叠而形成键键,可表示如下:,可表示如下:sp3sp2sp1(3)杂杂化化轨轨道的分道的分类类。对对于非于非过过渡元素,由于渡元素,由于ns和和np能能级级接近,往往采用接近,往往采用sp型型杂杂化,而化,而sp型型杂杂化又分化又分为为:sp1杂杂化:一个化:一个_轨轨道和一个道和一个_轨轨道
9、道间间的的杂杂化。化。sp2杂杂化:一个化:一个_轨轨道和两个道和两个_轨轨道道间间的的杂杂化。化。sp3杂杂化:一个化:一个_轨轨道和三个道和三个_轨轨道道间间的的杂杂化。化。nsnpnsnpnsnp(4)分子构型与分子构型与杂杂化化类类型的关系型的关系根据根据杂杂化化轨轨道理道理论论,形成苯分子,形成苯分子时时每个碳原子中的原子每个碳原子中的原子轨轨道道发发生生_杂杂化,形成的化,形成的_杂杂化化轨轨道在同一平面道在同一平面内,内,这样这样,每个碳原子的两个,每个碳原子的两个_杂杂化化轨轨道上的道上的电电子分子分别别与与邻邻近的两个碳原子的近的两个碳原子的_杂杂化化轨轨道上的道上的电电子配
10、子配对对形成形成笃学二笃学二苯环的结构与大苯环的结构与大键键三个三个sp2sp2sp2sp2键键,于是六个碳原子,于是六个碳原子组组成一个正六成一个正六边边形的碳形的碳环环;每个碳原;每个碳原子的另一个子的另一个_杂杂化化轨轨道上的道上的电电子分子分别别与一个与一个氢氢原子的原子的1s电电子配子配对对形成形成键键。与此同。与此同时时,每个碳原子,每个碳原子还还有一个与碳有一个与碳环环平面垂直的平面垂直的2p(如如2pz)轨轨道,它道,它们们均含有一个未成均含有一个未成对电对电子。子。这这六个碳原子的六个碳原子的2p轨轨道相互平行,它道相互平行,它们们以以“肩并肩肩并肩”的方式的方式相互重叠,从
11、而形成含有六个相互重叠,从而形成含有六个电电子、属于六个原子的子、属于六个原子的_键键。这这种在多原子种在多原子间间形成的多形成的多电电子的子的_键键称称为为大大键键。所。所以,在苯分子中,整个分子呈平面正六以,在苯分子中,整个分子呈平面正六边边形,六个碳碳形,六个碳碳键键完全相同,完全相同,键键角皆角皆为为_。sp2120常常见见分子的空分子的空间间构型有哪些?构型有哪些?提示提示(1)乙乙烯烯分子的形成及空分子的形成及空间间构型构型在形成乙在形成乙烯烯分子分子时时,碳原子采用,碳原子采用sp2杂杂化,形成的化,形成的杂杂化化轨轨道道夹夹角角为为120,呈平面三角形。两个碳原子各用一个,呈平
12、面三角形。两个碳原子各用一个sp2杂杂化化轨轨道重叠形成道重叠形成键键,每个碳原子的另外两个,每个碳原子的另外两个sp2杂杂化化轨轨道上道上的的电电子分子分别别与与氢氢原子的原子的1s轨轨道的道的电电子配子配对对形成形成键键,每个,每个碳原子剩下的一个未参与碳原子剩下的一个未参与杂杂化的化的2p轨轨道以道以“肩并肩肩并肩”的方式的方式重叠,形成重叠,形成键,因此,碳原子之间以碳碳双键结合。键,因此,碳原子之间以碳碳双键结合。(2)乙炔分子的形成及空间构型乙炔分子的形成及空间构型在形成乙炔分子时,碳原子采用在形成乙炔分子时,碳原子采用sp1杂化,形成两个杂化,形成两个sp1杂杂【慎思慎思1】化化
13、轨轨道,两个道,两个sp1杂杂化化轨轨道道夹夹角角为为180,呈直,呈直线线形。两个碳形。两个碳原子各自以一个原子各自以一个sp1杂杂化化轨轨道重叠形成道重叠形成sp1sp1键键,同,同时时互相垂直的两个互相垂直的两个2p轨轨道道(各有一个未成各有一个未成对电对电子子)互相互相“肩并肩肩并肩”重叠形成两个重叠形成两个pp型型键,因此,碳原子之间以碳碳三键键,因此,碳原子之间以碳碳三键结合。而后,两个碳原子各以一个结合。而后,两个碳原子各以一个sp1杂化轨道与一个氢原杂化轨道与一个氢原子的子的1s轨道重叠形成轨道重叠形成sp1s型型键。乙炔分子为直线形。键。乙炔分子为直线形。(3)氨分子的形成及
14、空间构型氨分子的形成及空间构型形成:在形成氨分子时,氮原子的形成:在形成氨分子时,氮原子的2s和和2p原子轨道发生原子轨道发生了了sp3杂化,生成四个杂化,生成四个sp3杂化轨道。在所生成的四个杂化轨道。在所生成的四个sp3杂杂化轨道中,有三个轨道各含有一个未成对电子,可分别与化轨道中,有三个轨道各含有一个未成对电子,可分别与一个一个氢氢原子的原子的1s电电子形成一个子形成一个键键,另一个,另一个sp3杂杂化化轨轨道中道中已有两个已有两个电电子子(孤孤对电对电子子),不能再与,不能再与氢氢原子形成原子形成键键。所以,。所以,一个氮原子只能与三个一个氮原子只能与三个氢氢原子原子结结合,形成氨分子
15、。合,形成氨分子。空空间间构型:因构型:因为为氮原子的氮原子的2s和和2p原子原子轨轨道道发发生的是生的是sp3杂杂化,所以四个化,所以四个sp3杂杂化化轨轨道在空道在空间间的分布呈正四面体形。又的分布呈正四面体形。又因四个因四个sp3杂杂化化轨轨道中的一个道中的一个轨轨道已有一道已有一对电对电子,只有另外子,只有另外三个三个轨轨道中的未成道中的未成对电对电子可以与子可以与氢氢原子的原子的1s电电子配子配对对成成键键,所以形成的氨分子的空所以形成的氨分子的空间间构型与甲构型与甲烷烷分子的空分子的空间间构型不同,构型不同,呈三角呈三角锥锥形。氨分子中存在着未成形。氨分子中存在着未成键键的孤的孤对
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