第二节分子的立体结构

第二节分子的立体结构(2) 价电子对数运算方法(3)确定价层电子对的空间构型(4) 分子空间构型确定教学过程教学步骤、内容教学方法、手段、师生活动[复习]共价键的三个参数。

[过渡]我们明白许多分子都具有一定的空间结构，如：……，是什么缘故导致了分子的空间结构不同，与共价键的三个参数有什么关系？我们开始研究分子的立体结构。

[板书]第二节分子的立体结构一、形形色色的分子[讲]大多数分子是由两个以上原子构成的，因此就有了分子中的原子的空间关系咨询题，这确实是所谓〝分子的立体结构〞。

例如，三原子分子的立体结构有直线形和V形两种。

如C02分子呈直线形，而H20分子呈V形，两个H—O键的键角为105°。

[投影][板书]1、三原子分子立体结构：有直线形C02、CS2等，V形如H2O、S02等。

[讲]大多数四原子分子采取平面三角形和三角锥形两种立体结构。

例如，甲醛(CH20)分子呈平面三角形，键角约120°；氨分子呈三角锥形，键角107°。

[投影][板书]2、四原子分子立体结构：平面三角形：如甲醛(CH20)分子等，三角锥形：如氨分子等。

[讲]五原子分子的可能立体结构更多，最常见的是正四面体形，如甲烷分子的立体结构是正四面体形，键角为109°28。

[投影]等。

[板书]3、五原子分子立体结构：正四面体形如甲烷、P4 [讲]分子世界是如此形形色色，异彩纷呈，美不胜收,常使人流连忘返. 分子的立体结构与其稳固性有关。

例如，S8分子像顶皇冠，假如把其中一个向上的硫原子倒转向下，尽管也能够存在，却不如皇冠式稳固；又如，椅式C6H12比船式稳固。

[投影][设咨询]分子的空间结构我们看不见，那么科学家是如何样测定的呢？［投影］[阅读]科学视野—分子的立体结构是如何样测定的？肉眼不能看到分子，那么，科学家是如何样明白分子的形状的呢?早年的科学家要紧靠对物质的宏观性质进行系统总结得出规律后进行估量，现在，科学家差不多制造了许许多多测定分子结构的现代仪器，[板书](2)、中心原子上有孤对电子：孤对电子也要占据中心原子周围的空间，并参与互相排斥，使分子的空间结构发生变化。

[摸索与交流]用VSEPR模型推测以下分子或离子的立体结构。

[汇报]直线型价电子都用于成键，同CO2；空间正四面体；三角锥型；V型；空间正三角型。

［讲］利用价层电子对互斥理论时，第一要依照原子的最外层电子数，判定中心原子上有没有孤对电子，然后再依照中心原子结合的原子的数目，就能够判定分子的空间构型［板书］4、价层电子对互斥理论的应用［讲］推断分子或离子的空间构型的具体步骤［板书］(1)确定中心原子A价层电子对数目［讲］中心原子A的价电子数与配体X提供共用的电子数之和的一半，即中心原子A价层电子对数目。

运算时应注意：［投影小结］(1)氧族元素原子作为配位原子时，可认为不提供电子，但作为中心原子时可认为它所提供所有的6个价电子(2) 假如讨论的是离子，那么应加上或减去与离子电荷相应的电子数。

如PO43-中P原子价层电子数就加上3，而NH4＋中N原子的价层电子数应减去1(3) 假如价层电子数显现奇数电子，可把那个单电子当作电子对来看待［板书］(2) 价电子对数运算方法［讲］关于ABm型分子(A为中心原子，B为配位原子)，分子的价电子2教案长春市第二实验中学李佳惠〔lijiahui82@〕键理论，甲烷的4个C--H单键都应该是π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ls原子轨道重叠，不可能得到四面体构型的甲烷分子。

什么缘故？［讲］碳原子具有四个完全相同的轨道与四个氢原子的电子云重叠成键。

［引入］碳原子的价电子构型2s22p2，是由一个2s轨道和三个2p轨道组成的，什么缘故有这四个相同的轨道呢？为了讲明那个构型Pauling提出了杂化轨道理论。

[板书]三、杂化轨道理论简介1、杂化的概念：在形成多原子分子的过程中，中心原子的假设干能量相近的原子轨道重新组合，形成一组新的轨道，那个过程叫做轨道的杂化，产生的新轨道叫杂化轨道。

[讲]杂化轨道理论是一种价键理论，是鲍林为了讲明分子的立体结构提出的。

为了解决甲烷分子四面体构型，鲍林提出了杂化轨道理论，它的要点是：当碳原子与4个氢原子形成甲烷分子时，碳原子的2s轨道和3个2p轨道会发生混杂，混杂时保持轨道总数不变，却得到4个相同的轨道，夹角109°28′，称为sp3杂化轨道，表示这4个轨道是由1个s轨道和3个p轨道杂化形成的。

当碳原子跟4个氢原子结合时，碳原子以4个sp3杂化轨道分不与4个氢原子的ls轨道重叠，形成4个C--Hσ键，因此呈正四面体的分子构型。

［投影］［讲］杂化轨道理论认为：在形成分子时，通常存在激发、杂化、轨道重叠等过程。

但应注意，原子轨道的杂化，只有在形成分子的过程中才会发生，而孤立的原子是不可能发生杂化的。

同时只有能量相近的原子轨道才能发生杂化，而1s轨道与2p轨道由于能量相差较大，它是不能发生杂化的。

［讲］我们需要格外注意的是，杂化轨道只用于形成σ键或者用来容纳孤对电子剩余的p轨道能够形成π键[投影] sp3杂化轨道[板书]2、杂化轨道的类型：(1) sp3杂化：1个s轨道和3个p轨道会发生混杂，得到4个相同的轨道，夹角109°28′，称为sp3杂化轨道。

[讲]价层电子对互斥模型时我们明白，H20和NH3的VSEPR模型跟甲烷分子一样，也是四面体形的，因此它们的中心原子也是采取sp3杂化的。

所不同的是，水分子的氧原子的sp3杂化轨道有2个是由孤对电子占据的，而氨分子的氮原子的sp3杂化轨道有1个由孤对电子占据。

[板书]空间结构：空间正四面体或V型、三角锥型。

［讲］凡属于VESPR模型的AY4的分子中心原子A都采取sp3 杂化类型。

例如CH4、NH3、H2O等。

其中像CH4这类与中心原子键合的是同一种原子，因此分子呈高度对称的正四面体构型，其中的4个sp3杂化轨道自然没有差不，这种杂化类型叫做等性杂化。

而像NH3、H2O这类物质的中心原子的4个sp3杂化轨道用于构建不同的σ键或孤对电子，那个的4个杂化轨道明显有差不，叫做不等性杂化，[讲]除sp3杂化轨道外，还有sp杂化轨道和sp2杂化轨道。

sp2杂化轨道由1个s轨道和2个p轨道杂化而得。

[板书] (2) sp2杂化：同一个原子的一个 ns轨道与两个np 轨道进行杂化组合为sp2 杂化轨道。

［投影］2s2pB的基态2p2s激发态正三角形sp2 杂化态BF3分子形成BFFF激发120°[板书] sp2杂化轨道间的夹角是120°，分子的几何构型为平面正三角形。

[投影][讲]应当注意的是，杂化过程中还有未参与杂化的p轨道，可用于形成π键，而杂化轨道只用于形成σ键或者用来容纳未参与成键的孤对电子。

而没有填充电子的空轨道一样都不参与杂化。

［讲］乙烯分子中的碳原子的原子轨道采纳sp2杂化。

其中两个碳原子间各用一个sp2杂化轨道形成σ键，用两个sp2杂化轨道与氢原子形成σ键，两个碳原子各用一个未参加杂化的2p原子轨道形成Π键。

［投影］［讲］苯环分子中的碳原子的原子轨道采纳了sp2杂化。

每个碳原子上的sp2杂化轨道分不与两个相邻的碳原子和一个氢原子形成三个σ键并形成六碳环，每个碳原子上的未杂化2p轨道采纳〝肩并肩〞的方式重叠形成大Π键。

大Π键的形成使苯环上的所用原子处于同一平面，且结构稳固。

C 6H 6的大π键（离域键）［讲］sp 杂化轨道由1个s 轨道和1个p 轨道杂化而得[板书] (3) 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。

［投影］BeCl 2分子形成激发2s2pBe 基态2s2p激发态杂化直线形sp 杂化态键合直线形化合态Cl Be Cl180[板书]sp 杂化：夹角为180°的直线形杂化轨道，［投影］［讲］杂化轨道成键时，要满足化学键间最小排斥原理，键与键间的排斥力大小决定于键的方向，即决定于杂化轨道间的夹角。

由于键角越大化学键之间的排斥能越小，对sp杂化来讲，当键角为180时，其排拆力最小，因此sp杂化轨道成键时分子呈直线形；对sp2杂化来讲，当键角为120时，其排斥力最小，因此sp2杂化轨道成键时，分子呈平面三角形。

由于杂化轨道类型不同，杂化轨道夹角也不相同，其成键时键角也不相同，故杂化轨道的类型与分子的空间构型有关。

［讲］为了清晰的表示出成键电子和孤对电子，更有利的讲明物质空间构型的关系，我们引入了路易斯式。

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。

[投影][科学探究]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推测(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。

[汇报]1、2、直线型平面三角型3、sp杂化 sp2杂化4、HCN分子中有2个σ键和2个Π键，即C-H和C-N之间各有一个σ键，另外C-N之间有两个Π键。

甲醛分子中C-H之间有2个σ键，C-O之间有1个σ键和1个Π键［板书］3、AB m杂化类型的判定公式：电子对数n=2荷数电配位原子的成键电子数中心原子的价电子数++教案长春市第二实验中学李佳惠〔lijiahui82@〕配位数：直截了当同中心原子配位的原子的数目叫中心原子的配位数。

配离子的电荷数：配离子的电荷数等于中心离子和配位体的总电荷数的代数和。

［投影］［讲］如：[Co(NH3)5Cl]Cl2这种配合物，其配位体有两种：NH3、Cl-，配位数为5+1=6。

［讲］配合物的命名，关键在于配合物内界〔即配离子〕的命名。

命名顺序：自右向左：配位体数〔即配位体右下角的数字〕——配位体名称——〝合〞字或〝络〞字——中心离子的名称——中心离子的化合价。

例如[Zn(NH3)2]SO4读作硫酸二氨合锌[实验2－2]向盛有硫酸铜水溶液的试管里加入氨水，第一形成难溶物，连续添加氨水，难溶物溶解，得到深蓝色的透亮溶液；假设加入极性较小的溶剂(如乙醇)，将析出深蓝色的晶体。

［投影］[咨询题]有谁上黑版写出有关的化学方程式？[板书]3、配合物的形成：Cu2＋+2NH3·H2O=Cu〔OH〕2↓+2NH4＋Cu〔OH〕2+4 NH3·H2O=[Cu〔NH3〕4]2＋+2OH－+4H2O [Cu〔NH3〕4]2＋深蓝色[讲]在[Cu〔NH3〕4]2＋里，NH3分子的氮原子给出孤对电子对，Cu2＋同意电子对，以配位键形成了[Cu〔NH3〕4]2＋［投影］［板书］4、配合物的性质〔1〕配合物溶于水后难电离［讲］配合物溶于水易电离为内界配离子和外界离子，而内界的配体离子和分子通常不能电离。