分子的空间构型与分子结构
第六章 分子的结构与性质
有时不写σ1s和σ*1s轨道，而用符号KK表示 例2. N2分子（14个电子）的结构。
1．推测分子的存在和阐明分子的结构 (1)H2+分子离子与Li2分子 H2+分子轨道式：H2+*(σ1s)1]。由于有1个电子进入(σ1s)成键轨 道，体系能量降低了，因此从理论上推测H2+分子离子是可能 存在的。[H· H]+分子离子中的键称单电子σ键。同理： Li2*KK(σ2s)2]。体系能量也降低，推测Li2分子也是可能存在的。 Li：Li分子中的键称单(σ)键。 (2)Be2分子与Ne2分子 Be2分子有8个电子；Ne2分子有20个电子。假如这两种分子 都能存在，则：
• 6．1 键参数 • 凡能表征化学键性质的量都可称为键参数。 在此着重介绍键能、键长和键角。 • 6．1．1键能 • 键能粗略而言是指气体分子每断裂单位物 质的量的某键(6.022×1023个化学键)时的焓 变。 • 键能可作为衡量化学键牢固程度的键参数， 键能越大，键越牢固。 • 对双原子分子来说，键能在数值上就等于 键解离能(D)。例如： •
第六章 分子的结构与性质
• 分子结构，通常包括两个方面： • (1)分子的空间构型 实验证实，分子按照 一定的规律结合成整体，使分子在空间呈现 出一定的几何构型。 • (2)化学键 化学上把分子或晶体内相邻原 子(或离子)间强烈的相互吸引作用称为化学 键。化学键分为离子键、共价键和金属键三 种基本类型。 • 此外，在分子之间还普遍存在着一种较弱 的相互吸引作用，通常称为分子间力或范德 华力。有时分子间或分子内的某些基团之间 还可能形成氢键。
• N原子的价层电子构型为2s22p3，成键时这4 个价电子轨道发生sp3杂化：
• 这种产生不完全等同轨道的杂化称为不等性 杂化。 • H20分子
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
分子的空间构型(课件PPT)
为平面正三角形。
BF3分子形成
2s
2p
激发 2s
2p
正三角形
B的基态
激发态
F
B
120°
F
F
sp2 杂化态
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。
等性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。
4、教学必须从学习者已有的经验开始。——杜威 5、构成我们学习最大障碍的是已知的东西，而不是未知的东西。——贝尔纳 6、学习要注意到细处，不是粗枝大叶的，这样可以逐步学习摸索，找到客观规律。——徐特立 7、学习文学而懒于记诵是不成的，特别是诗。一个高中文科的学生，与其囫囵吞枣或走马观花地读十部诗集，不如仔仔细细地背诵三百首诗。——朱自清 8、一般青年的任务，尤其是共产主义青年团及其他一切组织的任务，可以用一句话来表示，就是要学习。——列宁 9、学习和研究好比爬梯子，要一步一步地往上爬，企图一脚跨上四五步，平地登天，那就必须会摔跤了。——华罗庚 10、儿童的心灵是敏感的，它是为着接受一切好的东西而敞开的。如果教师诱导儿童学习好榜样，鼓励仿效一切好的行为，那末，儿童身上的所有缺点就会没有痛苦和创伤地不觉得难受地逐渐消失。——苏霍姆林斯基
BeCl2分子形成
2p 2s
2p 2s
激发
直线形 杂化
Be基态
Cl
180
Be Cl
激发态
键合
sp杂化态 直线形
化合态
碳的sp杂化轨道
sp 杂 化 ： 夹 角 为 180° 的直线形杂化轨道。
分子结构的空间构型和性质
分子结构的空间构型和性质分子结构的空间构型是指分子中各个原子之间的排列方式和相对位置。
这种空间构型决定了分子的性质。
对于有机化合物和生物分子等大分子化合物，它们的空间构型尤为重要。
例如，蛋白质的结构决定了它的功能，而类固醇分子的空间构型也极大地影响了它的生物活性。
因此，对于化学家来说，深入了解分子结构的空间构型和性质是非常必要的。
分子的空间构型通常可以用分子模型来表示，分子模型可以是立体模型、分子球棍模型或者电子云模型。
其中，立体模型最能反映分子的三维结构，即原子之间的空间关系，而分子球棍模型主要用于直观地表示分子中各个原子的种类、数量和化学键。
电子云模型则通常用于描述分子中电子云的密度分布和化学键的性质。
当我们了解了分子的空间构型后，就可以进一步探讨分子的性质。
分子的性质包括化学性质和物理性质。
化学性质指的是分子在不同环境下的化学反应，而物理性质则包括分子的热力学性质和物理学性质等。
分子的空间构型决定了化学反应的发生方式和速度。
例如，不对称的分子更容易参与立体选择性反应，因为反应的发生取决于反应物之间的空间安排。
另外，分子的空间构型也会影响分子的手性。
手性指的是分子的镜面对称性，对称的手性分子和非对称的手性分子可能会具有完全不同的性质。
例如，抗生素“红霉素”和“克拉霉素”的化学结构几乎相同，但它们的空间构型不同，因此它们的手性也不同。
这意味着它们的生物活性、吸收性和代谢方式等都会有所不同。
此外，分子的空间构型也可以影响分子的热力学性质。
分子的热力学性质是指分子在不同温度和压力下的物理状态和热学性质。
例如，分子的空间构型可以影响分子的熔点和沸点，因为它们决定了分子中的各个原子的相对位置和分子之间的相互作用力。
分子的空间构型还可以影响分子的光学旋光度、溶解度、稳定性以及有机溶剂和水的亲疏性等性质。
总之，分子的空间构型和性质之间存在密切的关系。
了解分子的空间构型可以帮助我们深入了解分子的物理和化学性质，从而实现对分子结构和性质的精确设计和控制。
分子结构
化学键参数 (Bond parameters):
键能 (Bond energy, B.E.) 键级 (Bond order，分子轨道法MO) 键长 (Bond length) 键角 (Bond angle) 键极性 (Bond polarity)
键能 (Bond Energy, B.E.) 在标准状态及在 298 K，把 1 mol 理想气体 AB拆 开，成为理想气态下的 A 、B 原子过程的焓变，称为 AB 键的键能。(实质上是 AB 键的离解能) AB (g, 1×105 Pa) → A (g, 1×105 Pa ) + B (g, 1×105 Pa) B.E. = △rHmø (298 K) B.E.↑，键强度↑
磁性的测定：可以用磁天平进行测定
(a) 普通天平 (b) 磁天平 (逆磁性物质) (c) 磁天平 (顺磁性物质)
共价键理论
经典的 Lewis 学说 价健理论 价层电子对排斥模型 分子轨道法
Lewis 学说
1916年美国物化学家 Gilbert Newton Lewis (1875 - 1946) 提出: “分子中原子之间通过共享电子对而使 每一个原子都具有稀有气体的稳定的电 子结构”。 又称“八偶体规则” (Octet Rule) 这样形成的化学键称为“共价键” (covalent bond)，相应的分子称为“共 价分子”。
分 子
CC键能/kJ•mol1
H3CCH3
376 1 154
H2CCH2
720 2 135
HCCH
964 3 121
键级 键长/pm
键能与键长关系：键能，键长
键角 (Bond angle) 分子内有共同原子的两个化学键之间的夹角 例: CO2 O=C=O 键角 = 180° H2O 键角 = 104.5° NH3 键角 = 107° CH4 键角 = 109°28’
分子的空间结构_课件
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
4
化学中的分子结构和空间构型
化学中的分子结构和空间构型分子结构和空间构型是化学中的重要概念，它们对于理解分子性质和反应机制具有重要意义。
在化学中，分子结构指的是分子中原子的相对位置和连接方式，而空间构型则描述了分子在三维空间中的排列方式。
本文将从分子结构和空间构型的基本概念、分子结构的表示方法和空间构型的分类等方面进行阐述。
首先，分子结构是指分子中原子之间的连接方式和排列。
原子之间的连接通过共价键或离子键实现，而原子之间的排列、相对位置则决定了分子的性质和反应行为。
分子结构的表示通常使用结构式、线角式、空间填充式等形式。
其中，结构式是一种常用的表示方法，它通过线段和点的连接来表达分子中的原子和它们之间的键。
线角式则通过将原子用线段表示，连接处的角度表示键的方向。
空间填充式则是以实心球来表示原子，通过球的大小来表示原子的大小，以及原子之间的空间关系。
这些表示方法可以有效地帮助我们理解分子结构和进行分子的模拟研究。
其次，空间构型描述了分子在三维空间中的排列方式。
分子的空间构型与原子的相对位置和取向有关，因此空间构型也影响着分子的性质和反应机制。
常见的空间构型包括线性构型、平面构型、三角锥构型、四面体构型等。
线性构型指的是分子中原子的排列呈直线状，如氨分子等。
平面构型指的是分子中原子排列在同一平面上，如苯分子等。
三角锥构型指的是分子中一个原子为顶点，其余原子排列在底面的三角形上，如三氯化硼分子等。
四面体构型指的是分子中一个原子为中心，三个原子排列在其周围的三个顶点上，如甲烷分子等。
空间构型的不同将导致分子具有不同的对称性和性质，进而影响分子的化学反应。
另外，化学中的分子结构和空间构型还涉及到立体化学的研究。
立体化学是研究分子空间构型和立体异构体的学科，它对于理解分子的构建和反应机理非常重要。
在研究立体化学时，我们常常使用斜角投影法和虚化键线法等技术来表示分子的三维构型。
斜角投影法是一种常用的表示方法，它使用斜线和角度表示分子中的原子和键，可以清晰地展示分子的空间构型。
基础化学第九章分子结构
H
109.5
C H
H H H
N H H NH3 H H H2O O
CH4
孤电子对数： 0 键 角：109.5º
1 107.3º 三角锥
2 104.5º V形
空间结构： 正四面体
结论：在CH4、NH3和H2O分子中，中心原子都采 用sp3杂化，其键角随孤电子对数的增加而减小。 27
空间构型
sp sp2 sp3
如：CO分子：
2s C O 2p
价键结构式：
C O
C
O
14
一个 键，一个 键 ,一个配位 键
4、价键理论的局限性
2s C
2p
• 价键理论可以较好地解释许多分子价键的形成， 但也存在局限。 根据VB 法，C：1s22s22p2,有两个未成对电子，如 与H 成键，只可能生成CH2——与事实不符：CH2 不稳定，而CH4却十分稳定。 解释：c 的2s、2p 轨道能量相近，成键前，2s电 子发生激发： 这样，有四个未成对电子，可以形成四个共价键。 但这四个共价键应该不同， 事实：四个键无差别(正 四面体）为了解释上述事实，鲍林提出了“杂化轨道 15 理论”
第九章 分子的结构与性质
分子的空间构型 分子结构 离子键
化学键
共价键
金属键
1
§9.1 化学键参数和分子性质
一、键参数：用来表征化学键性质的物理量 1、键能：
（1）定义：通常指在标准状态下，将1mol理想气体 分子AB解离为理想气态下A、B原子时的焓变，称为 AB的键能。用EA-B表示。 AB(g) A(g) +B(g) E (A-B)
q d
q
极性分子的偶极矩称为永久偶极
7
2、分子的磁性： （1）顺磁性物质：分子中有未成对电子，在 磁场中能顺磁场方向产生磁矩。 （2）抗（反）磁性物质：分子中所有电子均 成对，无未成对电子。
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对称性普遍存在于自然界。 例如五瓣对称的梅花、桃花， 六瓣对称的水仙花、雪花（轴 对称或中心对称）；建筑物和 动物的镜面对称；美术与文学 中也存在很多对称的概念。
自然界中的 对称性
依据对称轴的旋转或借助对称面的反映能够 复原的分子称为对称分子，分子所具有的这种性 质称为对称性。
分子对称性与分子的许多性质如极性、 旋光性及化学性质都有关
3、分子的极性
非极性分子： 电荷分布均匀对称的分子；分子内 没正、负两极的分子。
正电荷重心和负电荷重心相重合的分子
极性分子： 电荷分布不均匀不对称的分子；分 子内存在正、负两极的分子。
正电荷重心和负电荷重心不相重合的分子
分子极性的判断方法
1、双原子分子 取决于成键原子之间的共价键是否有极性
2、多原子分子(ABm型) 取决于共价键是否有极性、分子的空间构型
ABm分子极性的判断方法
1、化合价法
①若中心原子A的化合价的绝对值等于该元素所 在的主族序数，则为非极性分子，若不等则为 极性分子；
②若中心原子有孤对电子(未参与成键的电子对) 则为极性分子，若无孤对电子则为非极性分子。
请判断PCl3、CCl4、CS2、SO2分子的极性。
常见分子的构型及分子的极性
碘单质、氨气、响
• 极性分子的分子间作用力 一般较大，熔沸点较高。 如：CO高于N2
109.50 正四面体型 非极性
小结：
键的极性 键角 决定 分子的空
间结构
决定 分子的 极性
研究分子极性的实际意义
相似相溶原理
极性分子的溶质易溶于极性溶剂，非极 性分子的溶质易溶于非极性溶剂中。
思考题： 水是极性溶剂，四氯化碳是非极性溶剂，试判
断构成下列物质的分子是否是极性分子，并分析 这些物质在水和四氯化碳中的溶解性。
常见分子 键的极性 键角 分子构型 分子类型
双原 子分
H2、Cl2
非
子 HCl 有
三原 子分
CO2
有
子 H2O 有
四原 NH3 有
子分
子 BF3
有
无 直线型 非极性
无 直线型 180º 直线型 104.50 V形 107.30 三角锥型
极性 非极性 极性
极性
120º 平面三角形 非极性
五原 子 CH4 有
课堂练习
1．下列化合物中含有手性碳原子的是( B )
OH
l2F2
B.CH3—CH—COOH CH2—OH
C.CH3CH2OH
D.CH—OH CH2—OH
思考
根据电荷分布是否均匀，共价键有极 性、非极性之分，以共价键结合的分 子是否也有极性、非极性之分呢？
分子的极性又是根据什么来判定呢？
观察.思考 P45
2、手性分子
左手和右手不能重叠
左右手互为镜像
手性异构体和手性分子
概念：如果一对分子，它们的组成和原 子的排列方式完全相同，但如同左手和右手 一样互为镜像，在三维空间里不能重叠，这 对分子互称手性异构体。有手性异构体的分 子称为手性分子。
条件：当四个不同的原子或基团连接在碳 原子上时，形成的化合物存在手性异构体。 其中，连接四个不同的原子或基团的碳原子 称为手性碳原子。