分子空间结构与物质性质精选课件.ppt
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1、关于分子空间结构与物质性质第一页,本课件共有73页概述概述 由分子聚集而成的物质的性质主要由分子聚集而成的物质的性质主要由分子的组成和结构决定的由分子的组成和结构决定的.分子的结构是可以通过技术手段测分子的结构是可以通过技术手段测定的定的,或者通过利用相关理论进行解释或或者通过利用相关理论进行解释或者预测者预测.分子结构对物质的极性、磁性、旋光分子结构对物质的极性、磁性、旋光性、溶解性、化学反应活泼性等都有很大性、溶解性、化学反应活泼性等都有很大的影响。的影响。第二页,本课件共有73页非极性键非极性键:共用电子对无偏向共用电子对无偏向(电荷分布均匀)(电荷分布均匀)如如:H2(HH)Cl2(C
2、lCl)N2(NN)极性键极性键共用电子对有偏向共用电子对有偏向(电荷分布不均匀)(电荷分布不均匀)如如:HCl(HCl)H2O(HOH)第三页,本课件共有73页2、共用电子对不偏向或有偏向是由什么因、共用电子对不偏向或有偏向是由什么因素引起的呢素引起的呢?这是由于原子对共用电子对的这是由于原子对共用电子对的吸引力不同吸引力不同造成的。造成的。1、键的极性的判断依据是什么?、键的极性的判断依据是什么?共用电子对是否有偏向共用电子对是否有偏向复习复习第四页,本课件共有73页判断方法判断方法同种同种非金属元素原子间形成的共价键是非金属元素原子间形成的共价键是非极性键非极性键不同种不同种非金属元素原
3、子间形成的共价键非金属元素原子间形成的共价键是是极性键极性键复习复习第五页,本课件共有73页指出下列物质中的共价键类型指出下列物质中的共价键类型1、O22、CH43、CO24、H2O25、Na2O26、NaOH非极性键非极性键极性键极性键极性键极性键(HOOH)极性键极性键非极性键非极性键非极性键非极性键极性键极性键复习复习第六页,本课件共有73页什么化学键叫什么化学键叫键?什么化学键叫键?什么化学键叫键?键?原子轨道沿核间连线方向以原子轨道沿核间连线方向以“头碰头头碰头”的方式的方式重叠形成的共价键叫做重叠形成的共价键叫做键。键。原子轨道在核间连线两侧以原子轨道在核间连线两侧以“肩并肩肩并肩
4、”的方式的方式重叠形成的共价键叫做重叠形成的共价键叫做键。键。请写出请写出C、N、O的电子排布式和的电子排布式和轨道表示式。轨道表示式。复习复习第七页,本课件共有73页SS重叠重叠S-PS-P重叠重叠PP重叠重叠键成键方式键成键方式“头碰头头碰头”第八页,本课件共有73页p-pp-p键键形成过程形成过程由于由于 键重叠程度要比键重叠程度要比 键小键小,所所以以 键的强度要比键的强度要比 键键小小。“肩并肩肩并肩”第九页,本课件共有73页一、分子的空间构型一、分子的空间构型(一一)1、为什么原子形成分子时它们的个数是、为什么原子形成分子时它们的个数是固定的?固定的?因为原子的价电子数是固定的,原
5、子要因为原子的价电子数是固定的,原子要达到稳定结构所需的电子数就是固定的。达到稳定结构所需的电子数就是固定的。2、为什么不同的分子的空间构型(即分子的、为什么不同的分子的空间构型(即分子的形状)是不同的?分子的空间构型是由什么决形状)是不同的?分子的空间构型是由什么决定的?定的?原子轨道的伸展方向是不同的成键时轨道的原子轨道的伸展方向是不同的成键时轨道的重叠方向不同,因而分子的空间形状就不同。分重叠方向不同,因而分子的空间形状就不同。分子的空间形状是由中心原子价电子原子轨道的伸子的空间形状是由中心原子价电子原子轨道的伸展方向决定的。展方向决定的。第十页,本课件共有73页 甲烷分子中的甲烷分子中
6、的C原子的电子排布式是原子的电子排布式是1s22s22p2,由此推测:由此推测:甲烷甲烷分子的分子的C C原子有没有可能形成四个原子有没有可能形成四个共价键?事实上甲烷中碳原子确实是形成四个键,共价键?事实上甲烷中碳原子确实是形成四个键,并且这四个键时完全等同的,怎样才能形成四个共并且这四个键时完全等同的,怎样才能形成四个共价键?价键?分析思考:分析思考:如果如果C原子就以个轨道和个轨道上原子就以个轨道和个轨道上的单电子,分别与四个原子的轨道上的单电子的单电子,分别与四个原子的轨道上的单电子重叠成键,所形成的四个共价键能否完全相同?这与重叠成键,所形成的四个共价键能否完全相同?这与CH分子的实
7、际情况是否吻合?分子的实际情况是否吻合?3 3、什么叫做杂化轨道,为什么原子轨道要采取、什么叫做杂化轨道,为什么原子轨道要采取杂化?杂化?第十一页,本课件共有73页如何才能使如何才能使CH分子中的分子中的C原子与四个原子与四个H原子形成完全等同的四个共价键呢?原子形成完全等同的四个共价键呢?10928原子轨道?原子轨道?伸展方向?伸展方向?第十二页,本课件共有73页 原子在形成分子时,为了增强成键能原子在形成分子时,为了增强成键能力,使分子的稳定性增加,趋向于力,使分子的稳定性增加,趋向于将不同类将不同类型的原子轨道重新组合型的原子轨道重新组合成能量、形状和方向成能量、形状和方向与原来不同的新
8、原子轨道。这种重新组合与原来不同的新原子轨道。这种重新组合称为杂化称为杂化;杂化后的原子轨道称为杂化轨道。;杂化后的原子轨道称为杂化轨道。杂化轨道杂化轨道第十三页,本课件共有73页看看杂化轨道理论的解释:看看杂化轨道理论的解释:由由1个个s轨道和轨道和3个个p轨道轨道混杂混杂并重新组合成并重新组合成4个个能量与形状完全相同的轨道。能量与形状完全相同的轨道。由于每个轨道中都含有由于每个轨道中都含有1/41/4的的s s轨道成分和轨道成分和3/43/4的的p p轨道成分,因此我们把这种轨道称之为轨道成分,因此我们把这种轨道称之为 spsp3 3杂化轨道。杂化轨道。4、s和和p轨道组成的杂化轨道的几
9、种类型轨道组成的杂化轨道的几种类型1414第十四页,本课件共有73页 为为了了四四个个杂杂化化轨轨道道在在空空间间尽尽可可能能远远离离,使使轨轨道道间间的的排排斥斥最最小小,4 4个个杂杂化化轨轨道道的的伸伸展展方方向向分分别别指指向向正正四四面面体体的的四四个个顶顶点点。第十五页,本课件共有73页 四个四个H原子分别以原子分别以4个个s轨道与轨道与C原子上的四个原子上的四个sp3杂化轨道相互重叠后,就形成了四个性质、杂化轨道相互重叠后,就形成了四个性质、能量和键角都完全相同的能量和键角都完全相同的S-SP3键,形成一键,形成一个正四面体构型的分子。个正四面体构型的分子。10928第十六页,本
10、课件共有73页关于杂化轨道的注意点关于杂化轨道的注意点(1)只有能量相近的轨道才能相互杂化。)只有能量相近的轨道才能相互杂化。(2)形成的杂化轨道数目等于参加杂化的)形成的杂化轨道数目等于参加杂化的 原子轨道数目。原子轨道数目。(3)杂化轨道成键能力大于原来的原子轨道。)杂化轨道成键能力大于原来的原子轨道。因为杂化轨道的形状变成一头大一头小了,用因为杂化轨道的形状变成一头大一头小了,用大的一头与其他原子的轨道重叠,重叠部分显大的一头与其他原子的轨道重叠,重叠部分显然会增大。然会增大。第十七页,本课件共有73页 通过分析通过分析CHCH2 2=CH=CH2 2分子的结构,分子的结构,你认为分子中
11、的你认为分子中的C C原子是否也需要原子是否也需要“杂化杂化”?它又应该进行怎样的?它又应该进行怎样的“杂杂化化”?分析乙烯分子中的共价键分析乙烯分子中的共价键第十八页,本课件共有73页 由由1个个s轨道和轨道和2个个p轨道轨道混杂混杂并重新组合成并重新组合成3个能个能量与形状完全相同的轨道。量与形状完全相同的轨道。由于每个杂化轨道中都含有由于每个杂化轨道中都含有1/31/3的的s s轨道成分和轨道成分和2/32/3的的p p轨道成分,因此我们把这种轨道称之为轨道成分,因此我们把这种轨道称之为spsp2 2杂化轨道。杂化轨道。第十九页,本课件共有73页sp2杂化轨道的形成和空间取向示意图杂化轨
12、道的形成和空间取向示意图第二十页,本课件共有73页 sp sp2 2杂化杂化轨道的形成和特点:轨道的形成和特点:由由1个个s轨道与轨道与2个个p轨道组合成轨道组合成3个个sp2 杂杂化轨道的过程称为化轨道的过程称为sp2 杂化杂化。每个。每个sp2 杂化杂化轨道中含有轨道中含有1/3的的s轨道成分和轨道成分和2/3的的p轨道成分。轨道成分。为使轨道间的排斥能最小,为使轨道间的排斥能最小,3 3个个spsp2 2杂化杂化轨道呈正三角形分布,夹角为轨道呈正三角形分布,夹角为1201200 0。当。当3 3个个spsp2 2杂化轨道分别与其他杂化轨道分别与其他3 3个相同原子的轨道重个相同原子的轨道
13、重叠成键后,就会形成平面三角形构型的分子。叠成键后,就会形成平面三角形构型的分子。第二十一页,本课件共有73页根据以上对根据以上对SP2杂化过程的分析,自己尝杂化过程的分析,自己尝试推测一下乙烯分子中试推测一下乙烯分子中C原子的杂化类型原子的杂化类型和成键情况,尤其是和成键情况,尤其是C=C的形成情况?的形成情况?现在你能否解释乙烯分子的结构和性质特现在你能否解释乙烯分子的结构和性质特点了?点了?第二十二页,本课件共有73页C C2 2H H4 4(sp(sp2 2杂化)杂化)第二十三页,本课件共有73页 由由1个个s轨道和轨道和1个个p轨道混杂并重新组合成轨道混杂并重新组合成2个能个能量与形
14、状完全相同的轨道。量与形状完全相同的轨道。由于每个杂化轨道中都含有由于每个杂化轨道中都含有1/2的的s轨道成分和轨道成分和1/2的的p轨道成分,因此我们把这种轨道称之为轨道成分,因此我们把这种轨道称之为SP杂化轨杂化轨道。道。SP杂化轨道杂化轨道分析乙炔中的共价键分析乙炔中的共价键第二十四页,本课件共有73页spsp杂化轨道的形成及特点:杂化轨道的形成及特点:由由1个个s轨道和轨道和1个个p轨道轨道“混杂混杂”成成2个个sp杂化轨道的过程杂化轨道的过程称为称为sp杂化杂化,所形成的轨道称为,所形成的轨道称为sp杂化轨道。杂化轨道。为使轨道间的排斥能最小,轨道间的夹角为为使轨道间的排斥能最小,轨
15、道间的夹角为1800。当。当2个个sp杂化轨道与其他原子轨道重叠成键后就会形成直线杂化轨道与其他原子轨道重叠成键后就会形成直线型分子。型分子。sp杂化轨道的形成和空间取向示意图杂化轨道的形成和空间取向示意图第二十五页,本课件共有73页碳的碳的sp杂化轨道杂化轨道第二十六页,本课件共有73页乙炔的成键第二十七页,本课件共有73页杂化轨道理论简介杂化轨道理论简介1、杂化轨道、杂化轨道 原子中能量相近的几个轨道间通过相互原子中能量相近的几个轨道间通过相互的混杂后,形成的混杂后,形成相同数量相同数量的几个的几个能量与形能量与形状都相同状都相同的新轨道。的新轨道。2、S轨道与轨道与P轨道杂化轨道的类型轨
16、道杂化轨道的类型 (1)SP3杂化轨道杂化轨道 (2)SP2杂化轨道杂化轨道 (3)SP杂化轨道杂化轨道小小结结第二十八页,本课件共有73页三种三种SP杂化轨道的比较杂化轨道的比较 第二十九页,本课件共有73页实例分析实例分析1:试分析试分析BeCl2分子的形成和空间构型。分子的形成和空间构型。BeBe原原子子的的价价层层电电子子排排布布为为2s2s2 2 。在在形形成成BeClBeCl2 2 分分子子的的过过程程中中,BeBe原原子子的的1 1个个2s2s电电子子被被激激发发到到2p2p空空轨轨道道,价价层层电电子子排排布布变变为为2s2s1 1 2p2px x1 1 。这这2 2个个含含有
17、有单单电电子子的的2s2s轨轨道道和和2p2px x轨轨道道进进行行spsp杂杂化化,组组成成夹夹角角为为1801800 0 的的2 2个个能能量量相相同同的的spsp杂杂化化轨轨道道,其其形形成成过过程程可表示为:可表示为:第三十页,本课件共有73页理论分析:理论分析:Be原子上的两个原子上的两个SP杂化轨道分别与杂化轨道分别与2个个Cl原子中含有单电子的原子中含有单电子的3p轨道重叠,形成轨道重叠,形成2个个spp的的键,键,所以所以BeCl2分子的空间构型为直线。分子的空间构型为直线。实验测定:实验测定:BeCl2分子中有分子中有2个完全等同的个完全等同的BeCl键,键,键角为键角为18
18、00,分子的空间构型为直线。,分子的空间构型为直线。第三十一页,本课件共有73页实例分析实例分析2:试说明试说明BF3分子的空间构型。分子的空间构型。BF3分分子子的的中中心心原原子子是是B,其其价价层层电电子子排排布布为为2s22px1。在在形形成成BF3分分子子的的过过程程中中,B原原子子的的2s轨轨道道上上的的1个个电电子子被被激激发发到到2p空空轨轨道道,价价层层电电子子排排布布为为2s12px12py1,1个个2s轨轨道道和和2个个2p轨轨道道进进行行sp2杂杂化化,形形成成夹夹角角均均为为1200的的3个个完完全全等等同同的的SP2杂杂化化轨轨道道。其其形形成成过过程程可可表示为:
19、表示为:第三十二页,本课件共有73页理论分析:理论分析:B原子的三个原子的三个SP2杂化轨道分别与杂化轨道分别与3个个F原原子含有单电子的子含有单电子的2p轨道重叠,形成轨道重叠,形成3个个sp2p的的键。键。故故BF3分子的空间构型是平面三角形。分子的空间构型是平面三角形。实验测定:实验测定:BF3分子中有分子中有3个完全等同的个完全等同的BF键,键键,键角为角为1200,分子的空间构型为平面三角形。,分子的空间构型为平面三角形。第三十三页,本课件共有73页实例分析实例分析3:试解释试解释CCl4分子的空间构型。分子的空间构型。CCl4分分子子的的中中心心原原子子是是C,其其价价层层电电子子
20、组组态态为为2s22px12py1。在在形形成成CCl4分分子子的的过过程程中中,C原原子子的的2s轨轨道道上上的的1个个电电子子被被激激发发到到2p空空轨轨道道,价价层层电电子子组组态态为为2s12px12py12pz1,1个个2s轨轨道道和和3个个2p轨轨道道进进行行sp3杂杂化化,形形成成夹夹角角均均为为109028的的4个个完完全全等等同同的的sp3杂杂化化轨轨道道。其形成过程可表示为其形成过程可表示为第三十四页,本课件共有73页理论分析:理论分析:C原子的原子的4个个sp3杂化轨道分别与杂化轨道分别与4个个Cl原原子含有单电子的子含有单电子的2p轨道重叠,形成轨道重叠,形成4个个sp
21、3p的的键。故键。故CCl4分子的空间构型是正四面体。分子的空间构型是正四面体。实验测定:实验测定:CCl4分子中有四个完全等同的分子中有四个完全等同的CCl键,键,其分子的空间构型为正四面体。其分子的空间构型为正四面体。第三十五页,本课件共有73页用用杂杂化化轨轨道道理理论论分分析析下下列列物物质质的的杂杂化化类类型型、成键情况和分子的空间构型。成键情况和分子的空间构型。(1)CH2CH2(2)CHCH(3)HCHO(4)HCN杂化轨道所用原子轨道的能量要相近,且杂杂化轨道所用原子轨道的能量要相近,且杂化轨道只能用于形成化轨道只能用于形成键或容纳孤对电子,键或容纳孤对电子,剩余的剩余的p p
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