判断分子空间几何构型的简单方法
配位数为四的配合物空间构型的判断方法
配位数为四的配合物空间构型的判断方法配位数为四的配合物是指由一个中心金属离子与四个配体形成的化合物。
在化学中，判断配位数为四的配合物的空间构型是非常重要的。
因为它们的空间构型决定了它们的性质和反应方式。
下面将介绍几种判断配位数为四的配合物空间构型的方法。
1. VSEPR理论VSEPR理论是一种预测分子几何形状的理论。
它基于分子中原子间的排斥力来预测分子的空间构型。
在配位数为四的配合物中，中心金属离子和四个配体形成一个平面四面体形状。
这种形状被称为四面体构型。
四面体构型的角度为109.5度。
这个角度是由于四个配体的排斥力相等而形成的。
2. 晶体学晶体学是一种研究晶体结构的学科。
它可以用来确定配位数为四的配合物的空间构型。
晶体学使用X射线衍射技术来确定分子的结构。
通过测量X射线的散射模式，可以确定分子的原子位置和空间构型。
这种方法可以非常准确地确定分子的结构，但需要非常昂贵的设备和专业知识。
3. 磁性测量磁性测量是一种测量分子磁性的方法。
在配位数为四的配合物中，中心金属离子和四个配体形成一个平面四面体形状。
这种形状会影响分子的磁性。
通过测量分子的磁性，可以确定分子的空间构型。
这种方法可以用来确定分子的结构，但需要非常精确的测量设备和专业知识。
4. 光谱学光谱学是一种研究分子结构的方法。
它可以用来确定配位数为四的配合物的空间构型。
光谱学使用分子吸收和发射光谱来确定分子的结构。
通过测量分子的吸收和发射光谱，可以确定分子的原子位置和空间构型。
这种方法可以用来确定分子的结构，但需要非常精确的测量设备和专业知识。
总之，判断配位数为四的配合物的空间构型是非常重要的。
它可以帮助我们理解分子的性质和反应方式。
以上介绍的方法都可以用来确定分子的结构，但需要非常精确的测量设备和专业知识。
在实际应用中，我们需要根据具体情况选择合适的方法来确定分子的结构。
化学分子结构与分子构型
化学分子结构与分子构型在化学领域中，分子结构与分子构型是两个非常重要的概念。
分子结构指的是分子中原子之间的连接方式和排列顺序，而分子构型则是指分子在空间中的三维排列方式。
分子结构和分子构型的理解对于研究化学反应机理、分子间相互作用以及设计新型材料等都具有重要意义。
一、分子结构的表示方法化学家通常使用结构式来表示分子的结构。
结构式可以分为平面结构式和立体结构式两种。
平面结构式是在平面上画出分子的连接方式和原子之间的键，常见的有平面投影式、简化式和键线式。
立体结构式则是在空间中表示出分子的三维结构，常见的有骨架式、空间填充式和立体投影式。
二、分子构型的确定分子构型的确定需要考虑分子中原子之间的空间排列方式。
在分子构型的研究中，常用的方法有VSEPR理论、分子轨道理论和X射线晶体学。
1. VSEPR理论VSEPR理论是一种简单而实用的方法，用于预测分子的几何形状。
根据VSEPR理论，分子中的电子对会互相排斥，使得分子取得最稳定的构型。
根据电子对的排斥情况，可以确定分子的形状，如线性、平面三角形、四面体等。
2. 分子轨道理论分子轨道理论是一种用量子力学方法研究分子结构和性质的理论。
根据分子轨道理论，分子中的原子轨道会相互重叠形成分子轨道。
分子轨道的形状和能级决定了分子的构型和性质。
3. X射线晶体学X射线晶体学是一种通过分析晶体中的X射线衍射图样来确定分子构型的方法。
通过测量衍射图样的强度和角度，可以推导出晶体中原子之间的距离和角度，从而确定分子的构型。
三、分子结构与分子性质的关系分子结构对分子性质有着重要的影响。
分子的物理性质、化学性质和生物活性都与分子结构密切相关。
1. 物理性质分子结构的大小、形状和极性等因素会影响分子的物理性质。
例如，分子的极性决定了分子的溶解性和沸点，极性分子通常具有较高的溶解度和沸点。
2. 化学性质分子结构的稳定性和反应活性对分子的化学性质有着重要影响。
分子中的化学键类型和键能决定了分子的稳定性，而分子的功能团和官能团则决定了分子的反应性质。
分子的空间构型
1.杂化轨道理论简介
C的基态
激发态
sp3 杂化态
H H
C H H
109°28’
sp3 杂化
原子形成分子时，同一个原子中能量相近的一个 ns 轨道与三个 np 轨道进行混合组成四个新的原子轨道称为 sp3 杂化轨道。
杂化及杂化轨道： 指不同类型能量相近的原子轨道，在形 成分子的成键过程中重新组合成一系列能量 相等的新的轨道。这种轨道重新组合的过程 叫杂化，所形成的新轨道称为杂化轨道。
C原子在形成乙炔分子时发生sp杂化，两个 碳原子以sp杂化轨道与氢原子的1s轨道结合形成 σ键。各自剩余的1个sp杂化轨道相互形成1个σ 键，两个碳原子的未杂化2p轨道分别在Y轴和Z轴 方向重叠形成π键。所以乙炔分子中碳原子间以 叁键相结合。
注：杂化轨道一般形成σ键，π键是由没有杂 化的p轨道形成。
2、举例：
价电子 成键电 孤电子 对数 子对数 对数 2 2 0 3 4 3 4 3 2 0 0 1 2 分子构型 实例
直线
平面三角形 正四面体 三角锥形 V形
BeCl2\CO2
BF3 CH4\CCl4 NH3 H2O
NH3
H2O
NH3
HNH = 107.3
2p
ο
sp3杂化
ο
2s
H2O
HOH = 104.5
C原子在形成乙烯分子时，碳原子的2s轨道与2个 2p轨道发生杂化，形成3个sp2杂化轨道，伸向平面正 三角形的三个顶点。每个C原子的2个sp2杂化轨道分 别与2个H原子的1s轨道形成2个相同的σ键，各自剩 余的1个sp2杂化轨道相互形成一个σ键，各自没有杂 化的l个2p轨道则垂直于杂化轨道所在的平面，彼此 肩并肩重叠形成π键。所以，在乙烯分子中双键由一 个σ键和一个π键构成。
轨道杂化和分子空间构型的确定教案
[小结]
杂化理论的基本要点：
1.在形成分子时，由于原子间的相互作用，若干不同类型、能量相近的原子轨道混合起来，重新组成一组新的轨道，这种重新组合的过程叫杂化。所形成的新轨道称为杂化轨道。
2.杂化轨道的数目与组成杂化轨道的各原子轨道的数目相等。
3.杂化轨道成键时，要满足化学键间最小排斥原理。
4.杂化轨道可分为等性杂化和不等性杂化。
[典型例题]
1.CH3+是重要的有机反应中间本，已知：CH3+中四个原子共平面，三个键角相等，则CH3+的键角应是；它的电子式是；中心碳原子的杂化类型为。
2.如何杂化理论来解释乙炔、乙烯的结构。
［课后练习］
教学过程
教学内容
教法与学法
[导入]
观察下表，谈谈你的看法：
分子
CO2
CH4
H2O
NH3
键角
180°
109.5°
104.5°
107.3°
[知识梳理]
一、轨道杂化知识
1.杂化：杂化是指原子在相互结合成键过程中,原来能量接近的原子轨道要重新混合,形成新的原子轨道。这种轨道重新组合的过程叫做杂化。所形成的新的轨道叫杂化轨道。
其中中心原子的价电子数等于中心原子的最外层电子数，配位原子中卤原子、氢原子提供1个价电子，氧原子和硫原子按不提供价电子计算。
分子
BeCl2
BF3
CH4
价电子对数
几何构型
说明：如果分子中存在孤对电子对，由于孤对电子对比成键电子对更靠近原子核，它对相邻成键电子对的排斥作用较大，因而使相应的键角变小。
［知识拓展］——等电子原理
苏教版高中化学选择性必修2物质结构与性质精品课件 第一单元 第1课时 分子的空间结构模型
(3)等电子原理的应用
①利用等电子原理可判断简单分子或离子的空间结构,如NH3与H3O+互为
等电子体,二者空间结构相同。
②应用于制造新材料。
教材阅读 想一想自学教材“分子中的价电子对(包括成键电子对和孤电子
对)”连续两段,“图4-8”和“方法导引”。
思考:运用价层电子对互斥模型分析BCl3和NCl3空间结构是否相同?两种
专题4
第一单元 分子的空间结构
第1课时 分子的空间结构模型
专题体系构建
内
容
索
引
01
基础落实•必备知识全过关
02
重难探究•能力素养全提升
03
学以致用•随堂检测全达标
素养目标
能运用相关的理论来解释或预测简单分子或离子的空间结构。借助实物
模型感受、识别,提升模型认知能力,培养证据推理与模型认知的化学核心
被“压缩”而减小。
(4)典型实例
分子
BeCl2
BF3
CH4
价电子对数
2
3
4
几何构型
直线形
平面三角形
正四面体
键角
180°
120°
109°28'
2.等电子原理
(1)内容:具有相同价电子数和相同原子数的分子或离子具有相同的结构特
征,这一原理称为“等电子原理”。
(2)等电子体:原子总数相同、价电子总数相同的分子或离子互称为等电子
价电子对数为4,Cl原子数为3,说明分子中还含有一对孤电子对,因此分子
空间结构为三角锥形,N原子为sp3杂化。
易错辨析 判一判
(1)NH3和H2O都含有10个电子,互为等电子体。( ×
)
提示 NH3和H2O所含原子数不同,二者不是等电子体。
分子空间结构模型
分子空间结构模型一、引言分子空间结构模型是描述分子在空间中的排列和相互作用的模型。
它是研究分子结构和性质的重要工具。
本文将从分子空间结构模型的基本概念、构建方法和应用领域等方面进行介绍。
二、基本概念1. 分子空间结构分子空间结构是指分子中原子之间的相对位置关系。
它包括原子之间的距离、角度和扭曲等几何参数。
2. 分子构象分子构象是指分子在空间中的不同排列方式。
分子的构象可以由原子的坐标表示，也可以用键角、二面角等几何参数描述。
三、构建方法1. 实验方法实验方法包括X射线衍射、中子衍射、核磁共振等。
这些方法可以通过测量分子的散射模式或谱图来确定分子的空间结构。
2. 计算方法计算方法包括量子力学计算、分子力场计算等。
量子力学计算可用于预测分子的几何构型和能量。
而分子力场计算则通过经验公式来模拟分子的相互作用。
四、应用领域1. 药物设计分子空间结构模型在药物设计中起着重要作用。
通过研究药物分子的空间结构，可以预测其与靶标蛋白的相互作用方式，进而设计出具有高活性和选择性的药物分子。
2. 材料科学分子空间结构模型在材料科学中也有广泛应用。
研究材料分子的空间结构可以帮助理解材料的性能和功能，并指导材料的设计和合成。
3. 生物学在生物学研究中，分子空间结构模型被广泛应用于研究蛋白质的结构和功能。
通过分析蛋白质的空间结构，可以揭示其生物活性位点和相互作用机制，为药物研发和疾病治疗提供理论基础。
4. 环境科学分子空间结构模型在环境科学中也有重要应用。
研究分子在环境中的空间排列可以帮助理解分子的迁移和转化过程，为环境污染控制和修复提供科学依据。
五、总结分子空间结构模型是研究分子结构和性质的重要工具。
通过实验和计算方法构建分子空间结构模型，可以揭示分子的几何构型、相互作用方式和性质。
分子空间结构模型在药物设计、材料科学、生物学和环境科学等领域都有广泛应用。
未来随着技术的不断发展，分子空间结构模型的研究将进一步深入，为科学研究和应用创新提供更强大的支持。
杂化轨道理论与VSEPR理论对分子空间构型判断的比较
杂化轨道理论与VSEPR理论对分子空间构型判断的比较大学的第一篇课程论文，为写好这篇论文，学会了不少东西——用数据库查文献，编辑公式，上标、下标，英文的摘要，论文的基本格式摘要：介绍了用杂化轨道理论与价层电子对互斥理论（VSEPR理论）判断分子空间构型的基本要点以及理论之间的不足。
相对而言杂化轨道理论应用的范围较广，但VSEPR理论在判断和预言分子空间几何构型方面仍有重要意义。
二者的结合运用将有助于提高判断分子空间结构的准确性。
比较二者的不同更有利于我们理解。
关键词：杂化；斥力；孤对电子；电子的空间构型在价键理论解释分子的空间结构遇到困难的时候，L .Pauling和J.C.Stater于1931年提出了杂化(hybridization)的概念，以完善和发展价键理论。
之后，N.V.Sidgwick和H.Powell 于1940年前后提出价层电子对互斥理论（valence shell electron pair repulsion，简称VSEPR 法）。
虽然不少教材都对这两种理论作了介绍，但很少把二者相比较起来。
在解释同一个分子的空间构型时，很少从两种理论的不同角度去分析。
笔者认为用两种不同的理论去对同一个分子的空间结构做出解释时，更能有效地比较二者的优缺点，从而加深对它们的认识。
1 杂化轨道理论1.1 杂化轨道理论的内容要点Pauling从原子的价电子构型出发，依据电子的波动性以及波的可叠加性，认为中心原子在与其他原子形成分子时，由于其他原子的影响，中心原子中能量相近的不同类型轨道（s,p,d,…）会发生杂化，形成同等数目的杂化轨道。
在杂化过程中，中心原子的部分轨道上的电子被激发到空轨道上，成单电子增多，杂化之后易于形成多个化学键。
成键时，杂化轨道与邻近原子的原子轨道发生重叠，成键的能力增强，整个分子体系的总能量降到最低，使分子能稳定存在。
所以，原子轨道的杂化是可能的，也是必须的。
对于分子AX n，将A和X从基态激发到价态所需的能量叫价态激发能（P.E.），如P sp 即表示从s轨道激发一个电子到p轨道所需的能量。
高中化学人教版选择性必修二第二章第二节分子的空间结构课件
化学性质估计 现代仪器和方法
红外光谱 晶体X射线衍射实验
红外光谱法简介
吸取与某些化学键振 动频率相同的红外线
呈现吸取峰
形形色色的分子
CH4
CH3CH2OH
CH3COOH
C6H6
C8H8
CH3OH
二、多样的分子空间结构
化学式 CO2
结构式 O = C =O
键角 空间结构 180° 直线形
三原子分子
图表导学
分子
CO2 BF3 SO2 CH4 NH3 H2O
σ 键 中心原子上的 中心原子上的 电子对数 孤电子对数 价层电子对数
2
0
2
VSEPR 模型
直线
分子 空间结构
直线形
3
0
3
平面三角形
平面三角形
2
1
3
V形
4
0
4
正四面体形
3
1
4
正四面体形 三角锥形
2
2
4
V形
VSEPR 模型与空间结构
略去孤电子对
中心原子上的 孤电子对数
0 0 0 1 2
ABn
n
SO2 ？
结构式
图表导学 电子式
2. 中心原子上的孤电子对的计算
中心原子上的
孤电子对数 =
1 2
(a-xb)
a：中心原子的价电子数（主族序数、最外层电子数） x：中心原子结合的原子数（ABn中的n值） b：与中心原子结合的原子最多接受的电子数
( H 为 1，其他原子为“8 - 该原子的最外层电子数”）
sp3杂化轨道
与 H 原子 轨道重叠
2. 杂化轨道的类型
sp 杂化
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判断分子空间几何构型的简单方法
以下用G表示电子对数目，V表示分子中所有原子最外层电子数的和，n表示配位原子中除了氢原子以外
的其它原子的个数，m表示孤电子对数目，r表示配位原子中氢原子的个数。
当配位原子中没有氢原子且V》16时：V=8n+ 2m, G=mk n 例：CQ分子构型的判断
V=4+ 6X 2=8n+ 2m,这里n=2,「. m=0, G=m+ n=0+ 2=2,所以CO的分子构型为直线型BF3分子构型的判断
V=3+ 7X 3=8n+ 2m,这里n=3,. m=0, G=m+ n=0+ 3=3,所以BR的分子构型为三角形PC15分子构型的判断
V=5+ 7X 5=8n+ 2m,这里n=5,. m=0, G=m+ n=0+ 5=5,所以PCh的分子构型为三角双锥SF4分子构型的判断
V=6+ 7X 4=8n+ 2m,这里n=4,. m=1, .G=n+ n=1 + 4=5,所以SE的分子构型为变形四面体BrF3分子构型的判断
V=7+ 7X 3=8n+ 2m,这里n=3,. m=2, .G=m+ n=2+ 3=5,所以BrF s的分子构型为T型SF s分子构型的判断
V=6+ 7X 6=8n+ 2m,这里n=6,. m=0, G=m+ n=0+ 6=6,所以SR的分子构型为八面体XeH分子构型的判断
V=8+ 7X 4=8n+ 2m,这里n=4,. m=2, .G=n+ n=2 + 4=6,所以XeH的分子构型为正方形当配位原子中有氢原子且V v 16时：V=2r + 8n + 2m, G=m
+ n+ r 。
例：CH4分子构型的判断
V=4 + 1 x 4=2r + 8n+ 2m,这里r=4 , n=0,「. m=0 ••• G=n+ n+ r=0 + 0+ 4=4,所以CH的分子构型为四面体
NH3分子构型的判断
V=5+ 1 x 3=2r + 8n+ 2m 这里r=3 , n=0,「. m=1,
•G=n+ n+ r=1 + 0+ 3=4,所以NH的分子构型为三角锥
H 2O分子构型的判断
V=6+ 1 x 2=2r + 8n+ 2m 这里r=2 , n=0,「. m=2
•G=m+ n+ r=2 + 0+ 2=4,所以HzO的分子构型为V型
HClO分子构型的判断
V=1+ 7+ 6=2r + 8n+ 2m 这里r=1 , n=1, • m=2 G=m+ n+ r=2 + 1 + 1=4 ,所以HCIO的分子构型为V型HNO分子构型的判断
V=1+ 5+ 6=2r+ 8n+ 2m 这里r=1 n=1 • m=1 G=m+ n+ r=1 + 1 + 1=3 ,所以HNO勺分子构型为V型HCN分子构型的判断
V=1+ 4+ 5=2r+ 8n+ 2m 这里r=1 n=1 . m=0
•G=m+ n+ r=0 + 1 + 1=2 ,所以HCN的分子构型为直线
型
注：以上所介绍的方法只有当V为偶数时才适用，当V 为奇数时,只需将V和G看成比它们大1的偶数即可!。