《分子的立体结构》课件(第二课时)(新人教版选修3)(恢复).ppt

1、要点：中心原子价电子层电子对（包括 电子对和 的孤对电子 对）的互相 作用，使分子的几何构型 总是采取电子对相互 的那种构型 ，即分子尽可能采取对称的空间构型。 （VSEPR模型） 成键未成键 排斥 排斥最小 价层电子对互斥模型 应用：可用来预测分子的立体结构 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，就可以判断分子的空间构型 代表 物 中心原 子结合 的原子 数 孤对电 子的对 数 分子 类型 空间构型 中心原子 无孤对电 子 CO220AB2 CH2O30AB3 CH440AB4 中心原子 有孤对电 子 H2O22AB2 NH331AB3 直线形 平面三角形 正四面体 V 形 三角锥形 价层电子对互斥模型 分析思考： 、写出C原子电子排布的轨道表示式，并由此 推测：CH分子的C原子有没有可能形成四个 共价键？怎样才能形成四个共价键？ 、如果、如果C C原子就以个轨道和个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轨道上的单电子，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？这与能否完全相同？这与CHCH分子的实际情况是否分子的实际情况是否 吻合？吻合？ 如何才能使CH分子中的 C原子与四个H原子形成完 全等同的四个共价键呢？ 10928 原子轨道？ 伸展方向？ 二、杂化轨道理论二、杂化轨道理论 解释分子的立体构型 1 1、杂化轨道的概念、杂化轨道的概念 在形成多原子分子的过程中，在形成多原子分子的过程中，中 心原子的若干的若干能量相近的原子轨道间通的原子轨道间通 过相互的混杂后，形成过相互的混杂后，形成相同数量的几个的几个 能量与形状都相同的新轨道。的新轨道。 杂化轨道只用于形成键或者用来容纳孤对电子 剩余的p轨道可以形成键 C2H4(sp2杂化） 杂杂 化 类类 型 spsp2sp3 参与杂杂化的 原子轨轨道 1s + 1p1s + 2p1s + 3p 杂杂 化 轨轨 道 数 2个sp 杂杂化轨轨道 3个sp2 杂杂化轨轨道 4个sp3 杂杂化轨轨道 杂杂化轨轨道 间夹间夹 角 181210 28 空 间间 构 型 直 线线正三角形正四面体 实实 例BeCl2 , C2H2BF3 , C2H4CH4 , CCl4 2 2、杂化轨道的类型、杂化轨道的类型 a )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 A的价电子数加上的价电子数加上 配体配体 B 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 CClCCl 4 4 4 + 1 4 + 1 4 = 8 4 = 8 杂化轨道数=中心原子总价电子数2 （不包括键） b)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 6 。如。如 H H2 2 O O 或或 H H 2 2 S S 。做配体时，提供电子数为做配体时，提供电子数为 0 0 。如。如 COCO2 2 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 POPO4 4 3 3 ： ：5+0 5+0 4+3=8 4+3=8 ， NH NH 4 4 ： ： 5+1 5+1 4 -1= 8 4 -1= 8 。 3 3、中心原子杂化方式的判断、中心原子杂化方式的判断 （4+04+0）2=22=2 代表物杂化轨道数杂化轨道 类型 分子结构 CO2 CH2O CH4 SO2 NH3 H2O （4+2+04+2+0）2=32=3 （4+44+4）2=42=4 （6+06+0）2=32=3 （5+35+3）2=42=4 （6+26+2）2=42=4 SPSP SPSP 2 2 SPSP 3 3 SPSP 2 2 SPSP 3 3 SPSP 3 3 直线形直线形 平面三角形平面三角形 正四面体形正四面体形 V V形形 三角锥形三角锥形 V V形形 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 0+2=20+2=2 代表物杂化轨道数杂化轨道 类型 分子结构 CO2 CH2O CH4 SO2 NH3 H2O 0+3=30+3=3 0+4=40+4=4 1+2=31+2=3 1+3=41+3=4 2+2=42+2=4 SPSP SPSP 2 2 SPSP 3 3 SPSP 2 2 SPSP 3 3 SPSP 3 3 直线形直线形 平面三角形平面三角形 正四面体形正四面体形 V V形形 三角锥形三角锥形 V V形形 练习：练习： 用杂化轨道理论分析下列物质的杂化用杂化轨道理论分析下列物质的杂化 类型、成键情况和分子的空间构型。类型、成键情况和分子的空间构型。 （1 1）COCO 2 2 （2 2）HH 2 2 OO （3 3）HCHO HCHO （4 4）HCN HCN （5 5）SOSO 3 3 天蓝色天蓝色天蓝色无色无色无色 配合物理论简介： 实验实验2-1 2-1 固体颜色固体颜色 溶液颜色溶液颜色 CuSOCuSO 4 4 CuClCuCl 2 2 . . 2H2H 2 2 OOCuBrCuBr 2 2 NaClNaCl K K2 2 SOSO 4 4 KBrKBr 白色白色绿色绿色 深褐色深褐色白色白色白色白色白色白色 思考：前三种溶液呈天蓝色大概与什么物质有关？依据是什么？思考：前三种溶液呈天蓝色大概与什么物质有关？依据是什么？ 结论：上述实验中呈天蓝色的物质叫做四 水合铜离子，可表示为Cu(H2O) 42+。在 四水合铜离子中，铜离子与水分子之间的 化学键是由水分子中的O原子提供孤对电 子对给予铜离子（铜离子提供空轨道）， 铜离子接受水分子的孤对电子形成的，这 类“电子对给予接受键”被称为配位键。 Cu OH2 H2O H2O H2O 2+ 1、配位键：共用电子对由一个原子单方面提供给另 一个原子共用所形成的共价键叫配位键。是一种特殊 的共价键。 2、配位化合物：中心离子（或原子） 与配位体( 某些分子或离子) 以配位键的形式结合而成的化合 物。 Cu OH2 H2O H2O H2O 2+ 可用AB表示 A表示提供孤对电子的原子，叫电 子给予体或配体，常为N、O、P、 S、卤素的原子或离子 B表示接受电子的原子，叫接受体 ，一般为过渡金属 形成配位键的条件：一个原子提 供孤对电子，另一原子提供空轨道 2+ Cu NH3 H3N NH3 NH3 实验实验22 22 已知氢氧化铜与足量氨水反应已知氢氧化铜与足量氨水反应 后溶解是因为生成了后溶解是因为生成了Cu(NHCu(NH 3 3) ) 4 4 2+2+ ， ，其其 结构简式为：结构简式为： 试写出实验中发生的两个反应的离子方程式试写出实验中发生的两个反应的离子方程式 ？ Cu 2+ +2NH3 .H2O Cu（OH）2 +2 NH4 + Cu（OH）2 + 4NH3 . H2O Cu(NH3) 42+ +2OH+4H2O 蓝色沉淀蓝色沉淀 深蓝色溶液深蓝色溶液 实验实验2323 Fe Fe 3+ 3+ +SCN +SCN Fe (SCN) Fe (SCN) 2+ 2+ 硫氰酸根血红色 例题一：下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是 ( ) ACO2与SO2 BCH4与NH3 CBeCl2与BF3 DC2H2与C2H4 B 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+ 、PCI3 B 由于该离子的颜色极似 血液，常被用于电影特 技和魔术表演。 例题三：对SO2与CO2说法正确的是( ) A都是直线形结构 B中心原子都采取sp杂化轨道 C S原子和C原子上都没有孤对电子 D SO2为V形结构， CO2为直线形结构 D 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。 B、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。 D、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(是用短线表示 键合电子,小黑点表示未键合的价电子的结构式)并指出 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。 (1)PCI3 (2)BCl3 (3)CS2 (4) C12O (1) PCI3： SP3 三角锥形 . . P CI CI 解析 ： . . . . . . CI . . . . CI . . (2)BCl3 ： SP2 平面三角形 B CI . . . . Cl . . . . (3)CS2 ： SP 直线形 C =S=S . . . . . . . . (4) C12O： SP3 V形O . . . . Cl . . . . CI . . . . 实例分析： 试分析BeCl2分子的形成和空间构型。 Be原子的价层电子排布为2s2 。在形成BeCl2 分子的过程中，Be原子的1个2s电子被激发到2p空 轨道，价层电子排布变为为2s1 2px1 。这2个含有 单电子的2s轨道和2px轨道进行sp杂化，组成夹角 为1800 的2个能量相同的sp杂化轨道，其形成过 程可表示为： 理论分析：Be原子上的两个SP杂化轨道分别与2个 Cl原子中含有单电子的3p轨道重叠，形成2个spp 的 键，所以BeCl2分子的空间构型为直线。 实验测定：BeCl2分子中有2个完全等同的BeCl 键 ，键角为1800 ，分子的空间构型为直线。 实例分析： 试说明BF3分子的空间构型。 BF3分子的中心原子是B，其价层电子排布为 2s22px1 。在形成BF3分子的过程中，B原子的2s轨 道上的1个电子被激发到2p空轨道，价层电子排布 为2s12px12py1 ，1个2s轨道和2个2p轨道进行sp2杂 化，形成夹角均为1200的3个完全等同的SP2杂化 轨道。其形成过程可表示为： 理论分析：B原子的三个SP2杂化轨道分别与3个F 原子含有单电子的2p轨道重叠，形成3个sp2p的 键。故BF3 分子的空间构型是平面三角形。 实验测定：BF3分子中有3个完全等同的BF键， 键角为1200 ，分子的空间构型为平面三角形。 实例分析： 试解释CCl4分子的空间构型。 CCl4分子的中心原子是C，其价层电子组态为 2s22px12py1。在形成CCl4分子的过程中，C原子的 2s轨道上的1个电子被激发到2p空轨道，价层电子 组态为2s12px12py12pz1，1个2s轨道和3个2p轨道进 行sp3杂化，形成夹角均为109028的4个完全等同 的sp3杂化轨道。其形成过程可表示为 理论分析：C原子的4个sp3杂化轨道分别与4个Cl 原子含有单电子的2p轨道重叠，形成4个sp3p的 键。故CCl4 分子的空间构型是正四面体. 实验测定：CCl4分子中有四个完全等同的CCl键 ，其分子的空间构型为正四面体。 作业：1、整理学案。 2 、完成课后习题 1中心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 A 的价电子数加 上配体 B 在成键过程中提供的电子数 。 如 CCl 4 4 + 1 4 = 8 (1)确定中心原子价层电子对数 b)氧族元素的原子做中心时，价电子数为 6 。如 H2O 或 H2S 。 做配体时，提供电子数为 0 。如在 CO2 中 。 c)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 2 ，得电子对的对数 。总数为奇数时，商 进位 。例如总数为 9，则对数为 5 。 2、用（VSEPR模型）推断分子或离子空间构型的步骤： 例： 价电子数 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 = 8 4 4 4 3 5 4 只有一种角度，120。 只有一种角度，10928。 5 对电子 三角双锥 3 对电子 正三角形 A 4 对电子 正四面体 A （ 2 ）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。 2 对电子 直线形 (3)分子构型与电子对空间构型的关系 若配体的个数 n 和电子对数 m 相一致，则分子构型和电子 对空间构型一致 。这时，各电子对均为成键电子对 。 当配体数 n 小于电子对数 m 时，一部分电子对属于成 键电对，其数目等于 n ，另一部分电子对成为孤电子对，其 数目等于m n 。确定出孤对电子的位置，分子构型才能确 定。 电子对数 配体数 孤电子对数 电子对构型 分子构型 ( m ) ( n ) ( m n ) 3 2 1 三角形 “ V ” 字形 A BB A 4 3 1 正四面体 三角锥 A B B B A