价层电子对互斥模型(PPT74页)12556.ppt
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1、新课标人教版选修三物质结构与性质新课标人教版选修三物质结构与性质第二章第二章 分子结构与性质分子结构与性质第二节第二节分子的立体结构分子的立体结构(第一课时)(第一课时)复复 习习 回回 顾顾共价键共价键键键键键键参数键参数键能键能键长键长键角键角衡量化学键稳定性衡量化学键稳定性描述分子的立体结构的重要因素描述分子的立体结构的重要因素成键方式成键方式“头碰头头碰头”,呈轴对称呈轴对称成键方式成键方式“肩并肩肩并肩”,呈镜像对称呈镜像对称一、形形色色的分子一、形形色色的分子O2HClH2OCO21、双原子分子(直线型)、双原子分子(直线型)2 2、三原子分子立体结构(有直线形和、三原子分子立体结
2、构(有直线形和V V形)形)、四四原原子子分分子子立立体体结结构构(直直线线形形、平平面面三三角形、三角锥形、正四面体)角形、三角锥形、正四面体)(平面三角形,三角锥形)(平面三角形,三角锥形)C2H2CH2ONH3P4、五原子分子立体结构、五原子分子立体结构最常见的是正四面体最常见的是正四面体CH4CH3CH2OHCH3COOHC6H6C8H8CH3OH5 5、其它:、其它:C60C20C40C70资料卡片:资料卡片:形形色色的分子形形色色的分子分子世界如此形形色色,异彩纷呈,分子世界如此形形色色,异彩纷呈,美不胜收,常使人流连忘返。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
3、分子结构又是怎么测定的呢早早年年的的科科学学家家主主要要靠靠对对物物质质的的宏宏观观性性质质进进行行系系统统总总结结得得出出规规律律后后进进行行推推测测,如如今今,科科学学家家已已经经创创造造了了许许许许多多多多测测定分子结构的现代仪器,定分子结构的现代仪器,红外光谱红外光谱就是其中的一种。就是其中的一种。分分子子中中的的原原子子不不是是固固定定不不动动的的,而而是是不不断断地地振振动动着着的的。所所谓谓分分子子立立体体结结构构其其实实只只是是分分子子中中的的原原子子处处于于平平衡衡位位置置时时的的模模型型。当当一一束束红红外外线线透透过过分分子子时时,分分子子会会吸吸收收跟跟它它的的某某些些
4、化化学学键键的的振振动动频频率率相相同同的的红红外外线线,再再记记录录到到图图谱谱上上呈呈现现吸吸收收峰峰。通通过过计计算算机机模模拟拟,可可以以得得知知各各吸吸收收峰峰是是由由哪哪一一个个化化学学键键、哪哪种种振振动动方方式式引引起起的的,综综合合这这些些信信息息,可可分分析析出出分子的立体结构。分子的立体结构。科学视野科学视野分子的立体结构是怎样测定的分子的立体结构是怎样测定的?(指导阅读(指导阅读P37P37)测分子体结构:红外光谱仪测分子体结构:红外光谱仪吸收峰吸收峰分析。分析。思考:思考:同为三原子分子,同为三原子分子,CO2 和和 H2O 分子的空间分子的空间结构却不同,为什么?结
5、构却不同,为什么?同为四原子分子,同为四原子分子,CH2O与与 NH3 分子的空间分子的空间结构也不同,为什么?结构也不同,为什么?直线形直线形V形形平面三角形平面三角形三角锥形三角锥形二、价层电子对互斥理论二、价层电子对互斥理论 (VSEPR模型)模型)1 1、要点:、要点:预测预测ABnABn型的分子或离子的空型的分子或离子的空间构型间构型 。中心原子中心原子A A价层电子对(包括用于形成共价键的共价层电子对(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,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将使分子中的原子处于尽可能远的相对位置尽可能远的
6、相对位置上,以上,以使彼此之间斥力最小,分子体系能量最低。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预测分子结构的简单理论键角键角价层电价层电子对数子对数VSEPR模型模型模型名称模型名称实例实例1801802 21201203 34 4直线形平面三角形四面体四面体 BeCl2BF3CH4、CCl410928推测分子或离子 立体构型的步骤:(1)基本概念:(以氨分子为例说明)基本概念:(以氨分子为例说明)H NH3 H N H中心中心原子原子配位配位原子原子配位配位数数 孤电孤电子对子对键电键电子对子对键电键电子对子对键电键电子对子对价层电对价层电对键电子对键电子对=与中心原
7、子结合的原子数与中心原子结合的原子数=键电子对键电子对+中心原子上的孤电子对中心原子上的孤电子对中心原子上的孤电子对中心原子上的孤电子对=(a-xb)a:中心原子的价电子数中心原子的价电子数(对于阳离子:对于阳离子:a为中心为中心原子的原子的 价电子数减去离子的电荷数;对于阴离价电子数减去离子的电荷数;对于阴离子:子:a为中心原子为中心原子 的价电子数加上离子的电荷数)的价电子数加上离子的电荷数)x 为与中心原子结合的原子数为与中心原子结合的原子数b 为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数(H为为1,其他原子为,其他原子为“8-该原子的该原子的价价电子
8、数)电子数)分子或离子中心原子axb孤电子对键的电子对数中心原子的价层电子对数CO2H2OSO2S622123CO32-4+2C32033NH3N531134NH4+SO32-FS6N5-141044(2 2)中心原子上有孤对电子的分子)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孤对电子也要占据中心原子周围的空间围的空间,并参与互相排斥,并参与互相排斥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VSEPRVSEPR模模型型分子分子构型构型实例实例3 32 21 1ABAB2 24 43 31 1ABAB3 34 42 22 2ABAB2 2
9、V V型型三角三角锥锥V V型型PbCl2 NH3H2O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模模型型分子空间分子空间构型构型CO2SO2SO3220213330直线形V V型型平面三角形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模模型型分子空间分子空间构型构型SO32-SO42-134440三角三角锥锥正四面体正四面体 成成键键电电子子对对数数孤孤对对电电子子对对数数分子分子类型类型 电子对的排电子对的排布方式布方式 分子构型分子构型 实实 例例直线直线形形 23平面平面三角三角形形2
10、 0 AB2直线形直线形HgCl23 0 AB32 1 AB2层层价价电电子子对对数数平面三角形平面三角形 BF3 SO SO3 3V V形形PbCl2VSEPR模模型型名名称称价价层层电电子子对对数数 成成键键电电子子对对数数 孤对孤对电子电子对数对数 分子分子类型类型 电子对的排电子对的排布布分子构分子构型型 实实 例例方式方式 4四面四面体体4 0 AB43 1 AB32 2 AB2正四面体正四面体 CH4三角锥形三角锥形 NH3形形H2OVSEPR模模型型名名称称 注注:价层电子对互斥模型对:价层电子对互斥模型对少少数化合物判断不准数化合物判断不准,不能适用,不能适用于过渡金属化合物,
11、除非金属于过渡金属化合物,除非金属具有全满、半满或全空的具有全满、半满或全空的d d轨道轨道应用反馈应用反馈: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直线形直线形 V 形形V 型型平面三角形平面三角形三角锥形三角锥形四面体四面体正四面体正四面体正四面体正四面体PO4304正四面体正四面体利用价层电子对互斥理论时,首先要根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,判断中心原子据原子的最外层电子数,判断中心原子上有没有孤对电
12、子,然后再根据中心原上有没有孤对电子,然后再根据中心原子结合的原子的数目,就可以判断分子子结合的原子的数目,就可以判断分子的空间构型的空间构型 价层价层电子对电子对数数 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6电子对电子对排布方排布方式式 直线直线形形平面平面三角三角形形 四面四面体体 三角三角双锥双锥 八面八面体体思考与交流思考与交流:P:381、下列物质中,分子的立体结构与、下列物质中,分子的立体结构与水分子相似的是水分子相似的是 ()A、CO2 B、H2S C、PCl3 D、SiCl4B2、下列分子的立体结构,其中属于、下列分子的立体结构,其中属于直线型分子的是直线型分子的是 ()A、H2
13、O B、CO2 C、C2H2 D、P4BC3 3、为了解释和预测分子的空间构型,科、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。这种模型把分子价层电子对互斥模型。这种模型把分子分成两类:一类是分成两类:一类是 ;另一类是;另一类是是是 。BFBF3 3和和NFNF3 3都是四个原子的分都是四个原子的分 子,子,BFBF3 3的中心原子是的中心原子是 ,NFNF3 3的中心原子是的中心原子是 ;BFBF3 3分子的立体构型是平面三角形,而分子的立
14、体构型是平面三角形,而NFNF3 3分子的立体构型是三角锥形的原因是分子的立体构型是三角锥形的原因是 。值得注意的是价层电子对互斥模型只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许多深层次的问题,如无法解释甲烷中四个 C CH H的键长、键能相同及的键长、键能相同及H HC C H H的键角为的键角为109 109 28 28。因为按照我们已经学过的价键理。因为按照我们已经学过的价键理论,甲烷的论,甲烷的4 4个个C C H H单键都应该是单键都应该是键,然键,然而,碳原子的而,碳原子的4
15、4个价层原子轨道是个价层原子轨道是3 3个相互垂个相互垂直的直的2p2p轨道和轨道和1 1个球形的个球形的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,不可能得到四原子轨道重叠,不可能得到四面体构型的甲烷分子。面体构型的甲烷分子。为了解决这一矛盾,鲍林提出了杂化轨道理论,为了解决这一矛盾,鲍林提出了杂化轨道理论,2 2s s2 2p pC C的基态的基态2s2p激发态激发态正四面体形正四面体形sp3 杂化态杂化态CHHHH10928激发激发它它的的要要点点是是:当当碳碳原原子子与与4 4个个氢氢原原子子形形成成甲甲烷烷分分子子时时,碳碳原原子子的的2s2s
16、轨轨道道和和3 3个个2p2p轨轨道道会会发发生生混混杂杂,混混杂杂时时保保持持轨轨道道总总数数不不变变,得得到到4 4个个能能量量相相等等、成成分分相相同同的的spsp3 3杂杂化化轨轨道道,夹夹角角109 109 28 28,表表示示这这4 4个个轨轨道道是是由由1 1个个s s轨轨道道和和3 3个个p p轨道杂化形成的如下图所示:轨道杂化形成的如下图所示:三、杂化轨道理论简介三、杂化轨道理论简介杂化:原子内部杂化:原子内部能量相近能量相近的原子轨道,在的原子轨道,在外界条件影响下重新组合的过程叫原子轨外界条件影响下重新组合的过程叫原子轨道的杂化道的杂化杂化轨道:原子轨道组合杂化后形成的一
17、杂化轨道:原子轨道组合杂化后形成的一组新轨道组新轨道杂化轨道类型:杂化轨道类型:spsp、spsp2 2、spsp3 3等等杂化结果:重新分配能量和空间方向,组杂化结果: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成数目相等成键能力更强的原子轨道杂化轨道用于形成杂化轨道用于形成键和容纳孤对电子键和容纳孤对电子2 2s s2 2p pC C的基态的基态2s2p激发态激发态正四面体形正四面体形sp3 杂化态杂化态CHHHH10928激发激发Sp3杂化杂化Sp3杂化杂化碳的碳的spsp2 2杂化轨道杂化轨道spsp2 2杂杂化化:三三个个夹夹角角为为120120的的平平面面三角形杂化轨
18、道三角形杂化轨道。Sp2杂化杂化C2H4Sp2杂化杂化大大 键键 C6H6Sp3杂化杂化碳的sp杂化轨道spsp杂化:夹角为杂化:夹角为180180的直线形杂化轨道。的直线形杂化轨道。Sp杂化杂化乙炔的成键 基态基态N的最外层电子构型为的最外层电子构型为 2s22p3,在,在H影响影响下,下,N 的一个的一个2s轨道和三个轨道和三个2p 轨道进行轨道进行sp3 不等性不等性杂化,形成四个杂化,形成四个sp3 杂化轨道。其中三个杂化轨道。其中三个sp3杂化轨杂化轨道中各有一个未成对电子,另一个道中各有一个未成对电子,另一个sp3 杂化轨道被杂化轨道被孤对电子所占据。孤对电子所占据。N 用三个各含
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