判断分子的构型
有机化学基础知识点整理有机分子的空间构型的确定方法和原理
有机化学基础知识点整理有机分子的空间构型的确定方法和原理有机化学是研究碳元素及其化合物的分子构造、反应性质和合成方法的学科。
在有机化学中，了解有机分子的空间构型是十分重要的，因为分子的立体结构直接影响了它们的物理性质和化学行为。
本文将介绍有机分子的空间构型的确定方法和原理，帮助读者更好地理解有机化学的基础知识。
一、手性与不对称中心在有机分子中，如果一个分子不与它的镜像重合，那么这个分子就是手性的。
与之相反，如果一个分子与它的镜像完全重合，那么这个分子是不手性的。
手性分子是由手性中心引起的，手性中心是指一个原子与四个不同的基团连接在一起。
在有机化学中，手性分子的存在对于药物合成、生物分子的相互作用等领域非常重要。
二、锥面规则和斜交法则判断手性分子的空间构型的方法之一是使用锥面规则。
锥面规则是根据手性中心与相邻的三个原子形成的锥面来判断手性的。
具体而言，如果分子的三个不同基团呈现类似一个锥面的排列，那么它是手性的。
而斜交法则是另一种判断手性分子的空间构型的方法，其基本原理是通过三个相邻原子的分子平面的关系来判断立体异构体的配置。
斜交法则适用于不含手性中心的分子，通过比较分子中键和轴之间的倾角来确定分子的构型。
三、哈而斯预言和光学活性在有机化学中，有两种立体异构体：对映异构体A和B。
它们是由于分子的空间构型不同而产生的，但在化学性质上是相同的。
这两种对映异构体不具有旋转对称性，无法通过旋转达到一致。
在1937年，哈而斯发表了斯内登堡原理，也被称为哈而斯预言。
哈而斯预言指出，只有带有手性中心的有机分子才能显示光学活性。
光学活性是指一种物质能够旋转入射线偏振面的现象。
光学活性之所以存在是因为对映异构体A和B旋转入射光偏振面的方向相反。
四、质谱和X射线晶体学除了上述的方法外，还可以通过使用质谱和X射线晶体学来确定有机分子的空间构型。
质谱技术可以通过对分子中元素的分析，确定分子的元素组成和结构。
而X射线晶体学则是通过将有机分子晶体化后进行X射线衍射，从而得到有机分子的空间构型。
高中化学空间构型公式总结
高中化学空间构型公式总结
在化学中，分子的空间构型是指分子中原子相对位置的排列方式，它直接影响到分子的化学性质。
因此，空间构型的研究对于理解分子的性质和反应具有重要意义。
在高中化学中，我们需要掌握各种分子的空间构型公式，下面是一些常见的空间构型公式总结。
1. 线性构型
线性构型是指分子中原子在一条直线上排列，例如CO2。
其公式为AX2，其中A代表中心原子，X代表外周原子。
因为该构型对称性好，分子极性为0，不具有偶极矩。
2. 三角形平面构型
三角形平面构型是指分子中原子在一个平面内呈三角形排列，例如BF3。
其公式为AX3。
因为该构型对称性好，分子极性为0，不具有偶极矩。
3. 四面体构型
四面体构型是指分子中原子在一个四面体内排列，例如CH4。
其公式为AX4。
因为该构型对称性好，分子极性为0，不具有偶极矩。
4. 三角形锥构型
三角形锥构型是指分子中原子在一个三角形底面上，另有一个原子在其上方排列，例如NH3。
其公式为AX3E。
因为该构型不对称，分子极性不为0，具有偶极矩。
5. 正方形平面构型
正方形平面构型是指分子中原子在一个平面内呈正方形排列，例如SF4。
其公式为AX4E。
因为该构型不对称，分子极性不为0，具有偶极矩。
总之，掌握各种分子的空间构型公式对于高中化学学习和考试都非常重要，希望以上内容能够帮助大家更好地理解和掌握化学知识。
选修二2.2.3 解题策略 分子的空间结构及判断方法
sp
1个ns和 1个np
轨道夹角 180°
实例
CO2
sp2
1个ns和 2个np
120°
BF3
sp3
1个ns和 3个np
109°28 ′ CH4
【典例1】下列分子中,中心原子杂化轨道类型相同,分子的空间结构也相
同的是( )
A.H2O、SO2 答案 B
B.BeCl2、CO2
C.H2O、NH3
D.NH3、CH2O
VSEPR模型
分子或离子的立体构型。
2.确定分子或离子的立体构型。
①若中心原子A无孤电子对,则分子或离子的立体构型为价层电子对的立体构
型—VSEPR模型。
②若中心原子A有孤电子对,则分子或离子的立体构型为略去中心原子孤电子
对后的成键电子对的立体构型。
【三言两语话重点】
(1)1个公式:
1
中心原子的价层电子对数=σ键电子对数+ 2 (a-xb)。
空间结构 间结构
直线形 直线形
三角形
三角形 V形
正四面体形
四面体形 三角锥形
V形
实例
BeCl2 BF3
SnBr2 CH4 NH3 H2O
3．利用键角判断 一般来说，高中阶段知道了多原子分子中的键角数据，就可确 定该分子的空间几何构型。常见分子的键角与分子构型如下表：
分子 硫化氢
水
氨
甲烷
二氧化碳
键角 约90° 105°
107° 109°28′
180°
分子构型 V形
V形 三角锥形 正四面体形 直线形
分子 白磷 三氯化硼 乙烯
乙炔
苯
键角 60° 120°
120°
分子的立体结构的判断(解析版)(全国版)1
分子的立体结构的判断1(2023·重庆·统考高考真题)NCl 3和SiCl 4均可发生水解反应，其中NCl 3的水解机理示意图如下：下列说法正确的是A.NCl 3和SiCl 4均为极性分子B.NCl 3和NH 3中的N 均为sp 2杂化C.NCl 3和SiCl 4的水解反应机理相同D.NHCl 2和NH 3均能与H 2O 形成氢键【答案】D【解析】A ．NCl 3中中心原子N 周围的价层电子对数为：3+12(5-3×1)=4，故空间构型为三角锥形，其分子中正、负电荷中心不重合，为极性分子，而SiCl 4中中心原子周围的价层电子对数为：4+12(4-4×1)=4，是正四面体形结构，为非极性分子，A 错误；B ．NCl 3和NH 3中中心原子N 周围的价层电子对数均为：3+12(5-3×1)=4，故二者N 均为sp 3杂化，B错误；C ．由题干NCl 3反应历程图可知，NCl 3水解时首先H 2O 中的H 原子与NCl 3上的孤电子对结合，O 与Cl 结合形成HClO ，而SiCl 4上无孤电子对，故SiCl 4的水解反应机理与之不相同，C 错误；D ．NHCl 2和NH 3分子中均存在N -H 键和孤电子对，故均能与H 2O 形成氢键，D 正确；故答案为：D 。
2(2023·北京·统考高考真题)下列化学用语或图示表达正确的是A.NaCl 的电子式为Na :Cl ····:B.NH 3的VSEPR 模型为C.2p z 电子云图为D.基态24Cr 原子的价层电子轨道表示式为【答案】C【解析】A ．氯化钠是离子化合物，其电子式是 ，A 项错误；B ．氨分子的VSEPR 模型是四面体结构，B 项错误：C ．p 能级电子云是哑铃(纺锤)形，C 项正确；D ．基态铬原子的价层电子轨道表示式是 ，D 项错误；故选C 。
分子或离子空间构型的判断方法
分子或离子空间构型的判断方法
1.空间构型的可解析法：根据分子或离子的几何构型和化学键的长度、角度以及存在的非共面情况，可以通过几何推算来判断其空间构型。
例如
在VSEPR理论中，根据中心原子周围键的种类和数量以及孤对电子的影响，可以预测分子的空间构型。
2.实验技术法：通过实验手段来确定分子或离子的空间构型。
例如，
X射线晶体学可以通过测定晶体中原子的位置来确定其空间构型。
3.分子模拟法：借助于计算机模拟和量子化学计算的手段，可以通过
分子力场、量子力学计算等方法来预测分子或离子的空间构型。
这种方法
可以考虑更多的因素，如电荷分布和随机热运动的影响，从而更准确地判
断空间构型。
4.光谱技术法：在分子或离子存在谐振，激发或振动的情况下，通过
观察其产生的光谱特性，如红外光谱、拉曼光谱等，可以得出分子或离子
的空间构型信息。
以上是几种常用的判断分子或离子空间构型的方法，不同的方法在实
际应用中有其适用范围和局限性。
对于一些简单的分子和离子，几何推算
方法通常可以给出较为准确的空间构型信息。
而对于复杂的大分子和离子，分子模拟和实验技术往往是更可靠和准确的方法。
通过综合运用这些方法，可以对分子和离子的空间构型进行全面的判断和研究。
2-2.4杂化类型及分子构型的判断
第4课时 杂化类型及分子构型的判断一、杂化类型的判断方法杂化轨道只能用于形成σ键或者用来容纳孤电子对，而两个原子之间只能形成一个σ键，故有下列关系：杂化轨道数＝中心原子孤电子对数＋中心原子结合的原子数，再由杂化轨道数判断杂化类型。
(1)利用价层电子对互斥理论、杂化轨道理论判断分子构型的思路： 价层电子对――→判断杂化轨道数――→判断杂化类型――→判断杂化轨道构型。
(2)根据杂化轨道之间的夹角判断：若杂化轨道之间的夹角为109°28′，则中心原子发生sp 3杂化；若杂化轨道之间的夹角为120°，则中心原子发生sp 2杂化；若杂化轨道之间的夹角为180°，则中心原子发生sp 杂化。
(3)有机物中碳原子杂化类型的判断：饱和碳原子采取sp 3杂化，连接双键的碳原子采取sp 2杂化，连接三键的碳原子采取sp 杂化。
二、杂化轨道的立体构型与微粒的立体构型VSEPR 模型可以体现分子的空间构型，能够预判出分子的立体结构，而杂化轨道理论可以用于解释能成为该立体结构的原因。
代表物 项目 CO 2 CH 2O CH 4 SO 2 NH 3 H 2O 价层电子对数 2 3 4 3 4 4 杂化轨道数 2 3 4 3 4 4 杂化类型 sp sp 2 sp 3 sp 2 sp 3 sp 3 杂化轨道 立体构型 直线形平面 三角形 正四 面体形 平面 三角形 四面 体形 四面 体形 VSEPR 模型直线形平面 三角形 正四 面体形 平面 三角形 四面 体形 四面 体形 分子构型 直线形平面 三角形正四 面体形V 形三角 锥形V 形三、杂化轨道类型与分子的立体构型关系价层电子数VSEPR（理想模型）杂化类型理想键角分子立体构型2直线型sp180°直线型3平面（正）三角形sp2120°视有无孤电子对4（正）四面体型sp3109°28′视有无孤电子对注意：1.孤电子对的排斥能力比σ电子对排斥能力强，因此含有孤电子对的键角小于理想键角。
怎样快速推断分子立体构型
怎样快速推断分子的立体构型人教课标版高中化学选修3——《物质结构与性质》中介绍了用价层电子对互斥理论（简称vsepr理论）预测axn型分子的立体构型的方法。
该方法的要点是：（1）确定中心原子a的价层电子对数；（2）由vsepr模型确定分子（或离子）的立体构型。
vsepr理论因为方法简单而得到普遍应用。
但是按上述方法确定价层电子对数感觉还是有些麻烦，现介绍一种确定价层电子对数的简便方法。
中心原子（a）的价层电子数=中心原子（a）的价电子数+配位原子（x）提供的电子数。
价层电子对数=价层电子数×。
每个配位原子（x）提供的电子数等于该化合物中x的化合价的绝对值。
若为离子，则结果应减去或加上该离子失去或得到的电子数；若配位原子为氧族元素原子，则认为其不提供电子给中心原子。
举例如下：分别求h2o、becl2、no2、nh4+、so42-的空间构型。
解析：对于h2o，中心原子o最外层6个电子加上2个h原子提供的2个电子，故价层电子数为8，价层电子对数为4。
vsepr模型为四面体，但o原子只与两个h原子成键，说明四面体四个顶点中两个顶点为h原子占据，另两个顶点为未参与成键的孤对电子占据，故h2o分子立体构型为v形。
对于becl2，be原子最外层2个电子、2个cl原子提供2个电子，价电子数共4个，共2对，故立体构型为直线形。
no2分子中，n原子最外层5个电子，认为o原子不提供电子，故中心原子价层电子对数为2.5进为3，vsepr模型为平面三角形，但n原子只结合两个o原子，两个o原子占据三角形两个顶点，故另一顶点为孤对电子占据，n原子处于三角形中心，故no2立体构型为v形。
对于nh4+，n原子最外层5个电子，4个h原子提供4个电子，又失去一个电子，故价层电子对数为×（5+4-1）=4，立体构型为正四面体。
so42-类似可得：s最外层6个电子，o原子不提供电子，又得到2个电子，故价层电子对数为×（6+2）=4，立体构型为正四面体。
分子或离子空间构型的判断方法
分子或离子空间构型的判断方法在高考试题中，分子或离子空间构型的判断是一种常考的问题，要求“能用价层电子对互斥理论或者杂化轨道理论推测常见的简单分子或离子的空间结构”。
现将几种判断粒子空间构型的简单方法总结如下。
一、根据杂化理论判断。
即中心原子的杂化方式的判断方法。
杂化轨道数=中心原子所结合的原子数+(中心原子的价电子数﹣周边原子未成对电子总数)/2(ABm型)说明：若是离子，中心原子的价电子数还应加上负离子的电荷数或减去正离子的电荷数。
判断思路：先判断中心原子杂化方式，然后根据中心原子所结合的原子数和孤电子对数再判断分子的空间构型。
例1．推测常见分子的杂化方式与空间构型：CO2、BF3、CH4、NH3、H2O。
O2：2+(4-4)/2=2BF3：3+(3-3)/2=3CH4：4+(4-4)/2=4NH3：3+(5-3)/2=4H2O：2+(6-2)/2=4中心原子是分别采用sp、sp2、sp3、sp3、sp3杂化，杂化轨道形状分别为直线形(夹角为180º)、平面正三角形(夹角为120º)、正四面体形(夹角为109º28′)、正四面体形、正四面体形。
由于CO2、BF3、CH4中没有孤对电子，分子的空间构型与杂化轨道的空间形状一致。
由于NH3、H2O分别有1对、2对孤对电子，分子的空间构型与杂化轨道的空间形状不一致，所以NH3呈三角锥形，受1对孤对电子的排斥，键角变小，键角是107º18′；H2O呈V形，受2对孤对电子的排斥，排斥作用比NH3更强，键角变得更小些，键角是104.5º。
例2．推测下列微粒的杂化方式与空间构型：SO3、SO2、CO32－、O4。
SO3：3+(6-6)/2=3SO2：2+(6-4)/2=3CO32－：3+(6-6)/2=3O4：3+(6-6)/2=3(O4以其中1个O原子作为中心原子，其余3个O原子作为配位原子)。
杂化轨道数全是3，中心原子均是采用sp2杂化；由于SO3、O4、CO32－均没有孤对电子，均呈平面正三角形，键角等于120º。
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二、判断分子构型——价层电子对互斥理论（VSEPR）
现代化学的重要基础之一是分子（包括带电荷的离子）的立体结构。
实验测出，SO3分子是呈平面结构的，O—S—O的夹角等于120º，而SO32－离子却是呈三角锥体，硫是锥顶，三个氧原子是三个锥角，象一架撑开的照相用的三角架。
又例如SO2的三个原子不在一条直线上，而CO2却是直线分子等等。
价层电子对互斥理论用以预测简单分子或离子的立体结构，我们不难学会用这种理论来预测和理解分子或离子的立体结构，并用来进一步确定分子或离子的结构。
价层电子对互斥理论认为，在一个共价分子中，中心原子周围电子对排布的几何构型主要决定于中心原子的价电子层中电子对的数目。
所谓价层电子对包括成键的σ电子对和孤电子对。
价层电子对各自占据的位置倾向于彼此分离得尽可能地远些，这样电子对彼此之间的排斥力最小，整个分子最为稳定。
这样也就决定了分子的空间结构。
也正因此，我们才可以用价层电子对很方便地判断分子的空间结构。
例如：甲烷分子（CH4），中心原子为碳原子，碳有4个价电子，4个氢原子各有一个电子，这样在中心原子周围有8个电子，4个电子对，所以这4个电子对互相排斥，为了使排斥力最小，分子最稳定，它们只能按正四面体的方式排布。
这样就决定了CH4的正四面体结构。
利用VSEPR推断分子或离子的空间构型的具体步骤如下：
①确定中心原子A价层电子对数目。
中心原子A的价电子数与配位体X提供共用的电子数之和的一半，就是中心原子A价层电子对的数目。
例如BF3分子，B原子有3个价电子，三个F原子各提供一个电子，共6个电子，所以B 原子价层电子对数为3。
计算时注意：(ⅰ)氧族元素（ⅥA族）原子作为配位原子时，可认为不提供电子（如氧原子有6个价电子，作为配位原子时，可认为它从中心原子接受一对电子达到8电子结构），但作为中心原子时，认为它提供所有的6个价电子。
(ⅱ)如果讨论的是离子，则应加上或减去与离子电荷相应的电子数。
如PO43－离子中P原子的价层电子数应加上3，而NH4＋离子中N原子的价层电子数则应减去1。
(ⅲ)如果价层电子数出现奇数电子，可把这个单电子当作电子对看待。
如NO2分子中N原子有5个价电子，O原子不提供电子。
因此中心原子N价层电子总数为5，当作3对电子看待。
②确定价层电子对的空间构型。
由于价层电子对之间的相互排斥作用，它们趋向于尽可能的相互远离。
于是价层电子对的空间构型与价层电子对数目的关系如下表所示：
这样已知价层电子对的数目，就可及确定它们的空间构型。
③分子空间构型的确定。
价层电子对有成键电子对和孤电子对之分。
中心原子周围配位原子（或原子团）数，就是健对数，价层电子对的总数减去键对数，得孤对数。
根据键对数和孤对敌，可以确定相应的较稳定的分子几何构型，如下表所示：。