分子的立体结构 课件
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第二节 分子的立体结构
BeCl2的成键情况
2p 2p
2p
sp杂化
Be：
2s
激发 2s
sp
Cl
Be
Cl
Cl
我们知道乙炔的结构式为
Be
Cl
乙炔的结构式：
H
C
C
H
每个碳原子的另一个 sp轨道则各与一个氢原子的 1s轨道重叠形成一个 sp-s б 键 p轨道则与另一个碳原子的两个未 杂化的 p以肩并肩的形式重叠形成两个 πsp-sp 键。б 键，每个碳原子相互垂直未杂化的 两个碳原子的 也与两个 sp杂化轨道垂直的 sp杂化轨道重叠形成一个 p轨道。 乙炔分子中每个碳原子都与 CO2 分子中碳原子一样采取 sp杂化形成两个在一条直线上的 sp杂化轨道，并留下两个相互
价层 电子对数 VSEPR 模型 VSEPR 直线形 模型名称 中心原子杂 化轨道类型 典型例子
2
sp
CO2
原子轨道以哪种方式杂化能得到两个在一条直线上的杂化轨道呢？ 形成的分子，两个原子形成的分子一定是直线形的。所以价层电子对为 2时，不可能有孤电子对，只能是两个 б 键 原子轨道以哪种方式杂化能得到四个指向四面体四个形顶点的杂化轨道呢？ 很好。价层电子对为 价层电子对数为 2时，可不可能含有孤电子对呢？为什么？ 2时，一定不会有孤电子对，若有一对孤电子对，另外就只有一个 б 键，也就只能有两个原子 原子轨道以哪种方式杂化能得到三个伸向平面三角形顶点的杂化轨道呢？
第二节 分子的立体构型
二、确实分子立体构型的理论 2、杂化轨道理论 VSEPR模型与中心原子的杂化轨道类型
价层 电子对 VSEPR 模型 VSEPR 直线形 模型名称 中心原子杂 化轨道类型 典型例子
2
3
分子立体构型、结构与种类
CH3OH
资料卡片： 形形色色的分子 C60
C20
C40 分子的立体构型、结构和种类
C70
分子的立体构型、结构和种类
分子的立体构型、结构和种类
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？
分子的立体构型、结构和种类
直线形 V形
二、价层电子对互斥理论（VSEPR）－ 预测分子的立体结构
价层电子对数
2
3
4
VSEPR模型
直线形 平面三角形
四面体形
5
三角双锥形
6
正八面体形
分子的立体构型、结构和种类
n
2
3
4
价
电
直线 平面三 正四面体
子 对
180 角形 109°28′
0
1200
空
间
M
构
M
M
型
分子的立体构型、结构和种类
（1）如果中心原子无孤电子对，则分子立体
构型与VSEPR模型相同
ABn（n为B原子数） 分子立体构 价层电子对数 型（VSEPR同）
三氟化硼、碳酸根离子、硫酸根离子、硝酸根 离子、甲烷、铵根离子、五氯化磷、六氟化硫
分子的立体构型、结构和种类
4.价层电子对互斥模型（VSEPR模型） 基本要点
分子（或离子）的中心原子周围的价 电子对的几何构型，主要取决于价电 子对数，价电子对尽量远离，使它们 之间斥力最小。
分子的立体构型、结构和种类
2p
sp
两个sp杂化轨道
分子的立体构型、结构和种类
sp杂化轨道的形成过程
z
z
180°
z
z
y
y
(完整版)分子立体结构
学生阅读P37-39页，分组讨论完成学案， 然后总结中心原子孤电子对数、价层电子对 数的计算方法。
3、如何确定价层电子对数
以ABn型分子为例
中心原子：A 价层电子对= σ键电子对+中心原子的孤电子对 σ键电子对=n 中心原子的孤电子对=(a-xb ±离子电荷数)/2
阳离子应减去电荷数，阴离子应加上电荷数 a:中心原子价电子数 X：中心原子结合的原子数（即ABn中的 n) b=8-该原子的价电子数（氢为1）（注意是B原子的）
2、分子的立体结构—— 成键电子对间的空间构型
（1）中心原子价电子全部用于成键时：
电子对的空间构型和分子的立体结构相同 例1：BeCl2
电子对的空间构型为直线型 分子的立体结构为直线型
2、分子的立体结构—— 平面三角形
分子的立体结构为平面三角形
2
2、写出CO2、H2O、NH3、CH2O、CH4等分子的电子 式、结构式及分子的空间结构：
分子
电子式 结构式
:: -O:: = :: -
:: : :
CO2
:O::C::O: O=C=O
H2O
H :O :H
H-O-H
NH3
H:N :H H
H-N-H H
CH2O
H:C :H O
H-C-H
CHH4 H:C :H
同为三原子分子，CO2 和 H2O 分子的空间结构却不同，什么原因？
直线形
V形
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？
平面 三角形
三角锥形
探究与讨论：
1、写出H、C、N、O等原子的电子式：
原子
H
C
N
电子式
H·
《分子立体结构》课件
3
动力学与热力学关系
动力学参数可以推算热力学参数，反之亦然。
THANKS
感谢观看
生物大分子研究
分子光谱技术可以用于研究生物大 分子的结构和功能，对于药物研发 和生命科学等领域的发展具有推动 作用。
05
CATALOGUE
分子的电子结构与性质
分子轨道理论
分子轨道理论的基本概念
分子轨道理论是一种描述分子中电子行为的量子力学理论。它认为分子中的电子是在一系列的分子轨道上运动，这些 轨道是分子所有电子的能量状态。
在特定的方向上进行排列。因此，不同的取代基排列方式会导致分子具
有不同的立体结构。
对映异构
对映异构
由于手性碳原子的存在，使得分子具有手性，从而产生对映异构体。
总结词
对映异构是由于手性碳原子的存在，导致分子具有手性，从而产生对映异构体。
详细描述
在分子中，如果存在手性碳原子，则该分子具有手性。手性碳原子是指连接了四个不同基 团的碳原子。由于手性碳原子的存在，使得分子可以存在两种不同的立体结构，即对映异 构体。
共价键合特点
具有方向性和饱和性，能 够形成稳定的分子结构。
共价键合类型
包括单键、双键和三键等 类型，不同类型的共价键 合具有不同的性质和稳定 性。
分子几何构型
分子几何构型定义
分子中原子或基团的空间排列方式。
分子几何构型分类
包括直线型、平面三角形、四面体等类型，不同类型的分子几何构 型具有不同的性质和稳定性。
构象异构
要点一
构象异构
由于单键的旋转，使得分子中的原子 或基团在空间上产生不同的排列方式 ，从而产生不同的立体结构。
要点二
总结词
构象异构是由于单键的旋转，导致分 子中的原子或基团在空间上产生不同 的排列方式，从而产生不同的立体结 构。
高等有机化学课件3-第三章 立体化学
联苯类化合物
NO2 CO2H
NO2 CO2H
有对称面（能同镜影分子重选），非手性。
NO2 CO2H
CO2H NO2
CO2H NO2
NO2 CO2H
手性分子
6
Br Br 6'
Br
Br
2' 2 Cl Cl
Cl
Cl
(R)-2,2’-二氯-6,6’-二溴联苯
(R)-2,2’-dibromo-6,6’-dichlorobiphenyl
构型异构： 顺反异构： H
Cl CH3 Cl H
COOH H OH CH3 HO
CH3 H
COOH H CH3
H
对映异构：
D-(-)-乳酸 mp: 52.8° 非对映异构： H
H COOH OH OH CH3
L-(＋)-乳酸
COOH H HO OH H CH3
构象异构：
H H
CH3 H H CH3
V U X
R R
V W Z W Z
S S
V
V W X W X
S R
U X
U Z
R S
U Z
Y (A)
Y ( B)
Y (C)
Y ( D)
A和B（C和D）为对映异构体，A和C或者D（B和 C或者D）为非对映异构体。
• 对映异构体之间有相同的性质（除了对偏 振光和手性环境），然而非对映异构体具 有不同的熔点、沸点、溶解度、反应性等 物理、化学及光谱性质。 • 多手性中心的分子最多具有2n个异构体（n ＝分子中手性中心数），但有时分子内存 在着对称面，这时异构体数减少。
今有两试管分别置入（－）乳酸和（＋）乳酸，我 们如何知道它们的构型？
NO2 CO2H
NO2 CO2H
有对称面（能同镜影分子重选），非手性。
NO2 CO2H
CO2H NO2
CO2H NO2
NO2 CO2H
手性分子
6
Br Br 6'
Br
Br
2' 2 Cl Cl
Cl
Cl
(R)-2,2’-二氯-6,6’-二溴联苯
(R)-2,2’-dibromo-6,6’-dichlorobiphenyl
构型异构： 顺反异构： H
Cl CH3 Cl H
COOH H OH CH3 HO
CH3 H
COOH H CH3
H
对映异构：
D-(-)-乳酸 mp: 52.8° 非对映异构： H
H COOH OH OH CH3
L-(＋)-乳酸
COOH H HO OH H CH3
构象异构：
H H
CH3 H H CH3
V U X
R R
V W Z W Z
S S
V
V W X W X
S R
U X
U Z
R S
U Z
Y (A)
Y ( B)
Y (C)
Y ( D)
A和B（C和D）为对映异构体，A和C或者D（B和 C或者D）为非对映异构体。
• 对映异构体之间有相同的性质（除了对偏 振光和手性环境），然而非对映异构体具 有不同的熔点、沸点、溶解度、反应性等 物理、化学及光谱性质。 • 多手性中心的分子最多具有2n个异构体（n ＝分子中手性中心数），但有时分子内存 在着对称面，这时异构体数减少。
今有两试管分别置入（－）乳酸和（＋）乳酸，我 们如何知道它们的构型？
分子的空间结构_课件
价层电子对数=6，正八面体 ：
求分子的立体构型
然后，略去孤电子对，便可得到分子的立体构型 。比如，H2O和NH3的中心原子各有_2__对和_1__对孤电子对，价 层电子对都是_4__对，这些价层电子对形成的是_四__面__体____形的 VSEPR模型。
求分子的立体构型
略去孤电子对，便得到H2O的立体构型为_V__形____，NH3的立体 构型为__三__角__锥__形___。如下所示：
常见分子的立体结构
下列分子根据其分子立体构型连线
。
分子
A：H2O
B：CO2C
：NH3
D：CH2O
E：CH4
分子的立体构型 ①直线形 ②V形 ③平面三角形 ④三角锥形 ⑤正四面体形
答案 A—② B—① C—④ D—③ E— ⑤
VSEPR理论的含义
CO2和H2O都是三原子分子，为什么CO2呈直线形而H2O 呈V形？CH2O和NH3都是四原子分子，为什么CH2O呈 平面三角形而NH3呈三角锥形？
为了探究其原因，发展了许多结构理论。这节课我们来学 习其中一种较简单的理论——价层电子对互斥理论 (VSEPR theory) 。
VSEPR：Valence Shell Electron Pair Repulsion的缩写 。
VSEPR理论的含义
价层电子对互斥理论认为，分子的立体构型是_价__层__电__子___对___相 互排斥的结果。
求分子的立体构型 应用VSEPR理论对几种分子或离子立体构型的推测 ：
0
2
ห้องสมุดไป่ตู้
0
3
1
3
直线形 平面三角形
V形
求分子的立体构型
0
4
1
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求分子的立体构型
然后，略去孤电子对，便可得到分子的立体构型 。比如，H2O和NH3的中心原子各有_2__对和_1__对孤电子对，价 层电子对都是_4__对，这些价层电子对形成的是_四__面__体____形的 VSEPR模型。
求分子的立体构型
略去孤电子对，便得到H2O的立体构型为_V__形____，NH3的立体 构型为__三__角__锥__形___。如下所示：
常见分子的立体结构
下列分子根据其分子立体构型连线
。
分子
A：H2O
B：CO2C
：NH3
D：CH2O
E：CH4
分子的立体构型 ①直线形 ②V形 ③平面三角形 ④三角锥形 ⑤正四面体形
答案 A—② B—① C—④ D—③ E— ⑤
VSEPR理论的含义
CO2和H2O都是三原子分子，为什么CO2呈直线形而H2O 呈V形？CH2O和NH3都是四原子分子，为什么CH2O呈 平面三角形而NH3呈三角锥形？
为了探究其原因，发展了许多结构理论。这节课我们来学 习其中一种较简单的理论——价层电子对互斥理论 (VSEPR theory) 。
VSEPR：Valence Shell Electron Pair Repulsion的缩写 。
VSEPR理论的含义
价层电子对互斥理论认为，分子的立体构型是_价__层__电__子___对___相 互排斥的结果。
求分子的立体构型 应用VSEPR理论对几种分子或离子立体构型的推测 ：
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1
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直线形 平面三角形
V形
求分子的立体构型
0
4
1
4
第二节 分子的立体结构
SO2 O
S O
S
V形 O
O
思考与交流
化学式
结构式
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱVSEPR
分子或离子 的立体结构
BF3
F B
F F
F B F 平面 三角形
F
小结： NH3 H H3O＋ H O H
＋
孤对电子
+ O
H
H
三角锥形
H
中心原子周围的原子与孤对电子的对 数加起来为4，它们形成四面体结构，一 对孤对电子占据一个顶点。 在共价分子中，如果中心原子化合价的绝 对值等于其最外层电子数，则一般无孤对电子。
CH4 CCl4 SiH4
价层电子对互斥理论
电子 成键 对数 对数 2 2 3 孤对电 电子对空 子数 间构型 0 直线 0 1 0 1 2 四面体 三角形 分子空间 构型 直线 三角形 V形 四面体 三角锥 V形 实例 BeCl2
BF3
SnCl2 CH4 NH3 H2O
3
2 4
4
3 2
（2） 中心原子周围的原子与孤对电子的 对数加起来为4，它们形成四面体结构，一 对孤对电子占据一个顶点。 2、杂化轨道的基本要点
NH3
N H H H
107°
3、五原子分子的可能立体结构更多，
最常见的是正四面体形
化学式 结构式 键角 分子立体 结构模型
CH4
109°28′
4、形形色色的分子
这种立体结构，是由 二、价层电子对互斥模型（VSEPR） 于分子中的价电子对 这种模型把分子分成以下两大类： 互相排斥的结果。
（1）中心原子上的价电子都用于形成共价键，它 们的立体结构可用中心原子周围的原子数n来预测
ABn
分子的立体构型
要点：
基态 原子
激发态 原子 1个S轨 道和3个 P轨道
混杂
4个相同的 SP3杂化轨道
2. sp杂化： 直线形（180°）
例：BeCl2
2p 激发 2p 2s 2p sp 两个sp杂化轨道
2s
sp杂化
sp杂化轨道的形成过程
z
z
180°
z
z
y x x
y x
y x
y
乙炔中的碳原子为sp杂化，分子呈直线形。
４、五原子分子立体构型 最常见的是正四面体
CH4 键角109°28′
5、其它：
CH3CH2OH
CH3COOH
C6H6
C8H8
CH3OH
资料卡片： 形形色色的分子
C60
C20
C40
C70
同为三原子分子，CO2 和 H2O 分子的空间结 构却不同，什么原因？
直线形
V形
二、价层电子对互斥理论（VSEPR）－ 预测分子的立体结构
1、理论要点：原子的价层电子对之间存在着 排斥力，它们倾向于相互远离以减少这种斥力，
从而使分子达到稳定结构。
价层电子对：中心原子上的电子对
价层电子对数= σ键电子对+孤电子对数
2.孤电子对数的求法 中心原子上的孤电子对数=1/2(a-xb) a为中心原子的价电子数， x为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
2.杂化前后原子“轨道”总数不变，但能量 趋于平均化，“杂化轨道”对称性更高,利于成键。 3.原子可用“杂化轨道”与其它原子的轨道 重叠形成共价键。
（二）杂化类型
1、sp3杂化： 例CH4
sp3杂化轨道的形成过程
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NH3
CH4
VSEPR模型要点：
1、价层电子对数 = 键合原子数 + 孤对电子对数
2、由于价层电子对互相排斥，分子尽
可能呈现“对称” 构型。
6
VSEPR模型预测分子构型：
中心原子孤对电 子对数
价层电子对数
VSEPR模型
四面体形
立体结构
0 1 2
（正）四面体形
4
三角锥形 V形
平面（正）三角形
平面三角形 3
19ห้องสมุดไป่ตู้
常见的等电子体
类型 N2 CO2 SO2 物质举例 CO 、C22- 、CN- 、NO+ CS2、N2O、N3O3、NO2CO32-、NO3-、BF3 SO42-、PO43分子构型
直线形
直线形 V形 平面三角形 正四面体形
20
SO3
CCl4
反馈练习 1. 下列结构图中，●代表原子序数从1到10的元素 的原子实（原子实是原子除去最外层电子后剩余的 部分），小黑点代表孤对电子，短线代表共价键。
14
简单分子或离子中心原子杂化方式：
中心原子 杂化方式 杂化轨道的 空间取向
杂化轨道数
实例
sp sp2
sp3
……
2
直线形 平面（正） 三角形 （正）四面 体形
……
CH≡CH
3
4 ……
CH2=CH2
CH3—CH3 ……
15
思考与交流
5、杂化轨道理论可用来解释分子的立体
结构问题，尤其有助于《有机化学基础》模块 的学习。请指出下列分子中标有“*”的原子 所采取的杂化轨道类型：
H H
①
O
②
C
*
C
*
④
NH2
*
O
*
H
③
16
思考与交流
6、有人认为由ＳＯ3 ＳＯ３ 2-仅仅相 当于得到电子，杂化类型不会变，立
体结构也不变，你认为呢？
17
思考与交流
7、分析 ClO-、ClO2-、ClO3-、ClO 4中Cl 的杂化方式及微粒的立体结构。
18
思考与交流
8、N2O、Ｏ３、CO的立体构 型如何确定呢？
0 1
V形
直线形 2
0
直线形
7
分子 中心原子 （离子） 价层电子对
VSEPR 模 型
直线形 直线形 三角形 三角形 三角形 正四面体形 正四面体形 正四面体形 正四面体形
分子（离子） 空间构型
直线形
直线形 V形 平面三角形 平面三角形
分子的 极性
非极性
非极性 极性 非极性
CO2
2
2 3 3 3 4
请问答下列问题：
22
（1）Fe(CO)5中铁的化合价为0，写出铁原子的基态电子排布 式 1s2 2s2 2p6 3s 23p6 3d6 4s2。
（2）原子数目和电子总数（或价电子总数）相同的微粒互为
等电子体，等电子体具有相似的结构特征。与CO分子互为等 N2 和 CN- （填化学式）， 电子体的分子和离子分别为
CO分子的结构式可表示成
。 C≡O
（3）Fe(CO)5常温下呈液态，熔点为－20.5℃，沸点为103℃， 易溶于非极性溶剂。据此可判断Fe(CO)5晶体为 . 分子晶体 （4）在CH4、CO、CH3OH中，碳原子采取sp3杂化的分子 有 ，CH3OH的熔、沸点比CH4的熔、沸 CH4和CH3OH 点比高，其主要原因是 。 CH3OH形成分子间氢键
24
谢 谢 大 家！
25
了解“等电子原理”的含义，能结合实例说明 “等电子原理”的应用。
4
思考与交流
2 、试用VSEPR模型解释CH4、NH3、H2O分 子的立体结构。 价层电 子对数
H2O
VSEPR模型
正四 面体 正四 面体 正四 面体
分子的立体 结构模型
V型 三角 锥型 正四 面体
5
4=2+2 4=3+1 4 =4+0
23
3．科学家对H2O2分子结构的认识经历了漫长的过程,最初科学家提 出了两种观点: ① ②
H
O H
0
H
O
O
H
化学家为研究H2O2的结构,设计并完成了下列实验: a.将C2H5OH与浓H2SO4反应,生成(C2H5)2SO4和水 b.将制得的(C2H5)2SO4与H2O2反应,只生成A和H2SO4 c.将生成的A与H2反应(已知该反应中H2作还原剂) (1)用电子式表示① ②两种结构 . (2)如果H2O2的结构如①所示,实验c中化学反应方程式 为 ;假如H2O2分子的结构如②所示,实 验c中化学反应方程式为 . (3)为进一步确定H2O2分子的结构,还需要在实验c后添加一 步实验d,请设计d的实验方案 .
12
C原子的4个sp3 杂化轨道分别与4个H原子的1s轨道 “头碰头”形成4个相同的σ键，形成CH4分子。
13
杂化轨道理论要点：
（1）“杂化”时保持轨道总数不变；
（2）杂化轨道总是用于形成 σ 键或者用来容纳孤对电子。
（3）杂化轨道呈“对称”分布，确保斥力最小。
（4）能量相近的原子轨道发生“杂化”；
A
B
C
D
E
F
21
（1）写出A~F的化学式； （2）指出A~F各分子中中心原子的杂化方式。
2．随着石油资源的日趋紧张，天然气资源的开 发利用受到越来越多的关注。以天然气（主要 成分CH4）为原料经合成气（主要成分CO、H2） 制化学品，是目前天然气转化利用的主要技术 路线。而采用渣油、煤、焦炭为原料制合成气， 常因含羰基铁［Fe(CO)5］等而导致以合成气为 原料合成甲醇和合成氨等生产过程中的催化剂 产生中毒。
09届高三化学第一轮复习
分子立体结构专题
江宁高级中学化学组
1
思考与交流
1、常见的分子（或离子）的空间构
型有哪些？请举例说明。
2
C2H2
CH2O
COCl2
NH3
P4
3
09年化学学科 <分子的立体结构>考试说明:
了解共价键的主要类型σ键和π键，能用键能、 键长、键角等数据说明简单分子的某些性质。 能根据杂化轨道理论和价层电子对互斥模型判断 简单分子或离子的空间构型。
BeCl2
SO2 SO3 BF3
非极性 极性
NH3
H3O+ CH4 NH4+
三角锥形
三角锥形 正四面体形 正四面体形
4
4 4
非极性
8
思考与交流
3、VSEPR模型可用来预测分子的立体结构，
而建立良好的空间思维有助于《有机化学基础》 模块的学习。科学家在探索有机反应原理时常 需要寻找到特定的活性中间体。现有两种活性 反应中间体微粒，它们的微粒中均含有1个碳原 子和3个氢原子。请依据下面给出的这两种微粒 的球棍模型，写出相应的化学式：
120°
CH3+
CH39
思考与交流
4、观察下列表格中的信息，你可以 得出什么样的结论？
物质
H2O
NH3
CH4
VSEPR 模型
键角
四面体
四面体
四面体
105 ˚
107 ˚
109.5 ˚
10
C:1s22s22p2
为什么CH4分子呈正四面体构型？
11
基态
激发态
杂 化 轨 道
杂化
4个sp3杂化轨道，为了使斥力最 小，在空间呈正四面体分布。