《分子的立体结构》

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18
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19
小结: 价层电子对互斥模型
中心原子 代表物 中心原子 结合的原子数
CO2
2
无孤对电子 CH2O
3
CH4
4
分子 类型
AB2 AB3 AB4
空间构型 直线形
平面三角形 正四面体
有孤对电子 H2O NH3
2 3
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AB2 AB3
V形 三角锥形
20
化学式
HCN SO2 NH2－ BF3 H3O+ SiCl4 CHCl3 NH4+
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乙炔的成键
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31
sp2 杂化 sp2 杂化轨道间的夹角是120度，分子的几何构型为平面正三角形
例：
BF3分子形成
2p 2s
2p 2s
正三角形
B的基态
激发态
Cl
sp2 杂化态
F
B
F
F
B Cl
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1200
Cl
32
碳的sp2杂化轨道
sp2杂化：三个夹角为120°的平面三角形杂化轨道。
碳原子:
为了解决这一矛盾，鲍整林理课提件 出了杂化轨道理论25 ，
杂化轨道理论
• 杂化：原子内部能量相近的原子轨道， 在外界条件影响下重新组合的过程叫 原子轨道的杂化
• 杂化轨道：原子轨道组合杂化后形成 的一组新轨道
• 杂化轨道类型：sp、sp2、sp3、sp3d2
• 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
σσ
OCO
O： 1S22S 2P
ππ C原子发生SP杂化生成了两个SP轨道分别与两个O原子 的一个P轨道形成两个σ键； C原子剩余的两个P轨道分 别与两个O原子剩余的1个P轨道形成两个π键。
2 ．H2O
O原子发生SP3杂化生成了四个SP3杂化轨道，其
中的两个分别与两个H原子的S轨道形成两个σ键；
O原子剩余的两个SP3杂化轨道分别被两对孤对电
资料卡片： 形形色色的分子 C60
C20
C整理课件
40
C70 7
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8
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9
• 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。
• 那么分子结构又是怎么测定的呢
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科学视野—分子的立体结构是怎样测定的？ （指导阅读P39）
早年的科学家主要靠对物质的宏观性质进行系统总结得 出规律后进行推测，如今，科学家已经创造了许许多多测 定分子结构的现代仪器，红外光谱就是其中的一种。
第二章 分子结构与性质 第二节分子的立体结构
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1
共价键
复习回顾
σ键 成键方式 “头碰头”,呈轴对称
π键 成键方式 “肩并肩”,呈镜像对称
键参数
键能
衡量化学键稳定性
键长
键角 描述分子的立体结构的重要因素
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2
一、形形色色的分子
1、双原子分子（直线型）
O2
HCl
2、三原子分子立体结构（有直线形和V形）
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？
H2O
2+
H2O Cu OH2
H2O
★配位化合物，简称配合物，通常是由中心离
子（或原子） 与配位体(某些分子或阴离子) 以
配位键的形式结合而成的复杂离子或分子。
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53
实验2-2 已知氢氧化铜与足量氨水反 应后溶解是因为生成[Cu(NH3)4]2+ ， NH3
(1)PCl3 (2)BCl3 (3)CS2 (4) C12O
解析： (1) PCl3：
..
.. C. I.
.. P
.. C. I.
..
SP3 三角锥形
.. ..
.. ..
C. I.
.. CI
(2)BCl3 ：
..
.. C. .l
B
.. C. I.
..
SP2
平面三角形
(3)CS2 ：
.. S. .
=C
H2O
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CO2
3
３、四原子分子立体结构（直线形、平面三 角形、三角锥形、正四面体）
（平面三角形，三角锥形）
C2H2
CH2O
COCl2
NH3
P整理课件
4
4
４、五原子分子立体结构 最常见的是正四面体
CH4
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5
5、其它：
CH3CH2OH
CH3COOH
C6H6
C H 整8理课件8
CH3OH6
分子中的原子不是固定不动的，而是不断地振动着的。 所谓分子立体结构其实只是分子中的原子处于平衡位置时 的模型。当一束红外线透过分子时，分子会吸收跟它的某 些化学键的振动频率相同的红外线，再记录到图谱上呈现 吸收峰。通过计算机模拟，可以得知各吸收峰是由哪一个 化学键、哪种振动方式引起的，综合这些信息，可分析出 分子的立体结构。
子占据。
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探究练习
1、写出HCN分子和CH20分子的路易斯结构式。 2．用VSEPR模型对HCN分子和CH2O分子的立体结构 进行预测(用立体结构模型表示) 3．写出HCN分子和CH20分子的中心原子的杂化类型。 4．分析HCN分子和CH2O分子中的π键。
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例题三：对SO2与CO2说法正确的是( D ) 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
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23
课堂练习
• 美国著名化学家鲍林（L.Pauling, 1901— 1994）教授具有独特的化学想象力：只要 给他物质的分子式，他就能通过“毛估” 法，大体上想象出这种物质的分子结构模 型。请你根据价层电子对互斥理论，“毛 估”出下列分子的空间构型。
• PCl5 • PCl3 • SO3 • SiCl4
40
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41
乙炔的成键
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42
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43
C2H4(sp2杂化）
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44
大π 键
C6H6
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45
C6H6的大π键（离域键）
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46
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47
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作业：1、整理学案。 2 、完成课后习题
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例题一：下列分子中的中心原子杂化轨道
的类型相同的是
()
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思考题：根据以下事实总结：如何判断一个 化合物的中心原子的杂化类型？
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已知：杂化轨道只用于形成σ键或者用来容纳孤对电子 ★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
结合上述信息完成下表：
代表物
CO2 CH2O CH4 SO2 NH3 H2O
杂化轨道数 杂化轨道类型 分子结构
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测分子体结构：红外光谱仪→吸收峰→分析。
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12
思考:
同为三原子分子，CO2 和 H2O 分子的空间结 构却不同，什么原因？
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直线形 V形
13
思考:
同为四原子分子，CH2O与 NH3 分子的的空 间结构也不同，什么原因？
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平面三角形
三角锥形
14
二、价层电子对互斥模型
.. ..
.. ..
C. I.
.. CI
..
SP3 三角锥形
(2)BCl3 ：
..
.. C. .l
B
.. C. I.
..
SP2
平面三角形
(3)CS2 ：
.. S. .
=C
=S.. ..
SP 直线形
(4) C12O：
..
.. C. .l
.. O. .
..
.. C. I.整理课S件P3
V形
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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
解析： (1) PCI3：
..
.. C. I.
.. P
.. C. I.
[Fe (SCN) ]2+ 血红 色
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。
练习书写： 向硝酸银溶液中逐渐滴加氨水的离子方程式
分子的是
（BC ）
• A.H2O B.CO2 C.C2H2 D.P4
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课堂练习
• 3.若ABn型分子的中心原子A上没有未用于形 成共价键的孤对电子，运用价层电子对互斥模
型，下列说法正确的（C ）
• A.若n=2，则分子的立体构型为V形 • B.若n=3，则分子的立体构型为三角锥形 • C.若n=4，则分子的立体构型为正四面体形 • D.以上说法都不正确
0+2=2
SP
0+3=3
SP2
0+4=4
SP3
1+2=3
SP2
1+3=4
SP3
2+2=整4理课件
SP3
直线形 平面三角形 正四面体形
V形 三角锥形
V形 35
练习：在学习价层电子对互斥模型和杂化轨道理论的基础上
描述化合物中每个化学键是怎样形成的？
SP杂化
1．CO2 提示：C：1S22S 2P
激发 C：1S22S 2P
三角双锥形
三角锥形 平面三角形 正四面体
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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，却无法解释许多深层次的问题，如无法解释甲 烷中四个 C---H的键长、键能相同及H—C —H的键角为109
28′。因为按照我们已经学过的价键理论，甲烷的4个C — H
单键都应该是σ键，然而，碳原子的4个价层原子轨道是3个 相互垂直的2p轨道和1个球形的2s轨道，用它们跟4个氢原子 的1s原子轨道重叠，不可能得到四面体构型的甲烷分子。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2+
其结构简式为：
H3N Cu NH3
NH3
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 蓝色沉淀
[Cu(NH3) 4]2+ +2OH—+4H2O 深蓝色溶
液
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实验2-3
Fe 3+ +SCN— 硫氰酸根
ABn n=2
n=3
立体结构 V形 三角锥形
范例
H2O NH3
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原因：
中心原子上的孤对电子也要占据中心原子周
围的空间，并参与互相排斥。例如，H2O和 NH3的中心原子分别有2对和l对孤对电子，跟中 心原子周围的σ键加起来都是4，它们相互排斥，
形成四面体，因而H2O分子呈V形，NH3分子呈 三角锥形。
1、一类是中心原子上的价电子都用于形成共
价键，如CO2、CH2O、CH4等分子中的碳原 子，它们的立体结构可用中心原子周围的原子
数n来预测，概括如下：
ABn 立体结构
范例
n=2 直线形
CO2、 CS2
n=3 平面三角形 CH2O、BF3
n=4 正四面体形 CH4、 CCl4
n=5 三角双锥形
PCl5
=S.. ..
SP 直线形
(4) C12O：
..
.. C. .l
.. O. .
.. C. I.
..
SP3
V形
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配合物理论简介： 实验2-1
CuSO4 CuCl2.2H2O CuBr2 NaCl
固体颜色 白色 绿色
深褐色 白色
K2SO4 白色
KBr 白色
溶液颜色 天蓝色 天蓝色 天蓝色 无色 无色 无色
n=6 正八面体形
SCl6
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分子 电子式
: :
CO2
:O::C::O:
结构式
O=C=O
中心原子 有无孤对电子
空间结构
无 直线形
=
:O: :
CH2O
: H:C :H
O H-C-H
无 平面 三角形
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:: --
CH4
H H:C :H
H H H-C-H H
无 正
四面体
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2、另一类是中心原子上有孤对电子(未用于形成共价键 的电子对)的分子。
• 杂化轨道用于容纳σ键和孤对电子
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学习价层电子互斥理论知道: NH3和H2O的模型和甲烷分子一样,也
是正四面体的,因此它们的中心原子也是sp3杂化的.不同的是NH3和 H2O的中心原子的4个杂化轨道分别用于σ键和孤对电子对，这样的 4个杂化轨道显然有差别
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除sp3杂化轨道外，还有sp杂化轨道和sp2杂化轨道。sp 杂化轨道由1个s轨道和1个p轨道杂化而得；sp2杂化轨道由1个 s轨道和2个p轨道杂化而得，
应用反馈:
中心原子 中心原子结 孤对电子数 合的原子数
0
2
1
2
2
2
0
3
1
3
0
4
0
4
0
4
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空间构型
直线形 V形 V形
平面三角形 三角锥形 正四面体 四面体 正四面体
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课堂练习
• 1.下列物质中，分子的立体结构与水分子
相似的是
（B ）
• A.CO2 B.H2S C.PCl3 D.SiCl4
• 2.下列分子的立体结构，其中属于直线型
sp 杂化
同一原子中 ns-np 杂化成新轨道；一个 s 轨道和一个 p 轨 道杂化组合成两个新的 sp 杂化轨道。
例：
2p 2s
BeCl2分子形成
2p 2s 激发
直线形 杂化
Be基态
180
Cl Be
激发态
Cl
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键合
sp杂化态 直线形
化合态 29
碳的sp杂化轨道
sp杂化：夹角为180°的直线形杂化轨道。
A．CO2与SO2 B．CH4与NH3
C．BeCl2与BF3 D．C2H2与C2H4
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例题二：对SO2与CO2说法正确的是( D ) 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
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例题三：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。