1、第二章 分子结构与性质,第二节 分子的立体结构,一、形形色色的分子,O2,HCl,H2O,CO2,1、双原子分子（直线型）,2、三原子分子立体结构（有直线形和V形）,、四原子分子立体结构（直线形、平面三角形、三角锥形、正四面体）,（平面三角形，三角锥形）,C2H2,CH2O,COCl2,NH3,P4,、五原子分子立体结构,最常见的是正四面体,CH4,CH3CH2OH,CH3COOH,C6H6,C8H8,CH3OH,5、其它：,C60,C20,C40,C70,资料卡片：,形形色色的分子,分子世界如此形形色色，异彩纷呈，美不胜收，常使人流连忘返。那么分子结构又是怎么测定的呢,？,测分子体结构：红外
2、光谱仪吸收峰分析。,同为三原子分子，CO2 和 H2O 分子的空间结构却不同，什么原因？,思考:,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？,思考:,三角锥形,平面三角形,二.价层电子对互斥理论,价层电子对互斥模型(VSEPR模型) 是一种可以用来预测分子立体结构的模型，总的原则是分子的中心原子上孤对电子对与成键电子对之间的排斥力最小（注意：分子中的双键、叁键等多重键要作为一对电子看待）。 这种理论把中心原子上所有电子(成键电子未用于形成共价键的电子)，都要占据中心原子周围的空间，并参与互相排斥。,1.价层电子对数目的计算,价层电子对数 = 1/2(
3、a + xb ),a为中心原子的价电子数;x为与中 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,强调:（1）与中心原子连接的原子如果是氧或是硫则b为0 （2）阴阳离子的孤电子对计算,价层电子对数目=键电子对+孤电子对数,S,N,C,6,2,0,1,5-1=4,4,1,0,4+2=6,3,0,0,3,4,3,P,5,3,1,4,1,CO2 SO2 SO3 NH3 BF3 SiCl4 CHCl3 H3O+ NH4+ SO42- PO43-,价层电子对数目：2，3，4,价层电子对数目：5，6,价层电子对互斥模型(VSEPR模型),价电子对的数目决定了一个分子或离子中的价层电子对
4、在空间的分布(与分子立体构型不同)：2 3 4 5 6 直线形 平面三角形 正四面体 三角双锥体 正八面体,0,2,1,0,0,直线形,V 形,三角 锥形,平面 三角形,正 四面体,2,4,4,3,4,CO2 SO2 SO3 NH3 BF3 SiCl4 CHCl3 H3O+ NH4+ SO42- PO43-,直线形,平面三角形,正四面体,V 形,三角锥形,小结:,价层电子对互斥模型,思考:H2O和NH3的VSEPRS模型都是四面体形,为什么键角不是10928?,价电子对之间的斥力,(1)孤电子对-孤电子对孤电子对-成键电子对成键电子对-成键电子对 (2)三键双键单键,课堂练习： 1、多原子分子
5、的立体结构有多种，三原子分子的立体结构有 形和 形，大多数四原子分子采取 形和 形两种立体结构，五原子分子的立体结构中最常见的是形。 2 、下列分子或离子中，不含有孤对电子的是 A、H2O、B、H3O+、C、NH3、D、NH4+ 3 、下列分子BCl3、CCl4、H2S、CS2中,其键角由小到大的顺序为 4、以下分子或离子的结构为正四面体，且键角为10928 的是 CH4 NH4+ CH3Cl P4 SO42- A、 B、 C、 D、 5、用价层电子对互斥模型判断SO3的分子构型 A、正四面体形 B、V形 C、三角锥形 D、平面三角形,直线,V,平面三角,三角锥, ,D,C,D,正四面体,课堂
6、练习,6.下列物质中，分子的立体结构与水分子相似的是 （ ） A.CO2 B.H2S C.PCl3 D.SiCl4 7.下列分子的立体结构，其中属于直线型分子的是 （ ） A.H2O B.CO2 C.C2H2 D.P4,B,BC,8.若ABn型分子的中心原子A上没有未用于形成共价键的孤对电子，运用价层电子对互斥模型，下列说法正确的（ ） A.若n=2，则分子的立体构型为V形B.若n=3，则分子的立体构型为三角锥形C.若n=4，则分子的立体构型为正四面体形D.以上说法都不正确,课堂练习,C,美国著名化学家鲍林（L.Pauling, 19011994）教授具有独特的化学想象力：只要给他物质的分子式
7、，他就能通过“毛估”法，大体上想象出这种物质的分子结构模型。请你根据价层电子对互斥理论，“毛估”出下列分子的空间构型。 PCl5 PCl3 SO3 SiCl4,课堂练习,三角双锥形,三角锥形,平面三角形,正四面体,思考:CH4四个C-H键的键长相同,键角为10928,可C原子价层原子轨道是3个垂直的2p轨道和一个球形2s轨道,为什么得到正四面体构型?,杂化轨道,基本要点：在形成分子时，由于原子的相互影响，若干不同类型能量相近的原子轨道混合起来，重新组合成一组新轨道。这种轨道重新组合的过程叫做杂化，所形成的新轨道就称为杂化轨道。 杂化前后轨道数目不变。 杂化后轨道伸展方向，形状发生改变。,杂化轨
8、道,CH4的空间构型为正四面体,C：2s22p2,sp3杂化,乙烯中的在轨道杂化时，有一个轨道未参与杂化，只是的s与两个p轨道发生杂化，形成三个相同的sp2杂化轨道，三个sp2杂化轨道分别指向平面三角形的三个顶点。未杂化p轨道垂直于sp2杂化轨道所在平面。杂化轨道间夹角为120。,的sp2杂化,sp2杂化轨道,键的形成,两个碳原子在形成双键时，两个sp2杂化轨道形成一个（sp2 sp2 ）键。其余sp2杂化轨道则与原子成键。每个碳原子上各剩有一个垂直于sp2杂化轨道所在平面的未成键的p轨道，这两个p轨道从侧面重叠（好象两人“肩并肩”），这样就形成一种新的化学键，我们称之为键。,sp2杂化形成键
9、 p轨道相互平行重叠形成键,1）sp杂化,乙炔中的碳原子为SP杂化，分子呈直线构型。,两个碳原子的sp杂化轨道沿各自对称轴形成CC 键，另两个sp杂化轨道分别与两个氢原子的1s轨道重叠形成两个CH 键，两个py轨道和两个pz轨道分别从侧面相互重叠，形成两个相互垂直的CC键，形成乙炔分子。,2）空间结构是直线型： 三个键在一条直线上。,sp杂化轨道,对于ABn型分子或离子，其中心原子A 的杂化轨道数恰好与A的价层电子对数相等。,另外:对于复杂的Abn型分子或离子，其中心原子A的价层电子对数可依公式,注意：杂化轨道只用于形成键或者用来容纳孤对电子,杂化轨道数=,中心原子孤对电子对数中心原子结合的原
10、子数,所谓“芳香性”，是指苯具有的特殊稳定性（如难发生氧化反应），易发生取代反应，而难发生加成反应的性质。,苯分子结构的现代解释,苯分子中6个碳原子的P轨道相互重叠形成了一个“大 键”，从而形成了苯的环状闭合共轭体系，这是苯具有“芳香性”性质的根本原因。,指出下列物质中的化学键类型,1、O2 2 、CH4 3 、CO2 4、 H2O2 5 、Na2O2 6 、NaOH,非极性键,极性键,极性键,(H-O-O-H),极性键 非极性键,非极性键、离子键,极性键、离子键,HCHO CH3 CH3,极性分子与非极性分子,分子极性成因探究,+ -,+ -,极性分子:正电中心和负电中心不重合，使分子 的某
11、一部分呈正电性，另一部份呈负电性。,非极性分子:正电中心和负电中心重合，不出现分子的某 一部分带正电，另一部分带负电的分子。,分子极性的判断,【理论探究】正负电中心确定,+,+,- -,H2O,+ -,若CH4 分子中一个H原子被Cl原子取代呢？,CH4,+,+,-,-,CO2,分子极性的判断,【理论探究】根据分子式判断,直 线形,正三角形,正四面体,V形,直线形,四面体,三角锥形,多原子分子的极性：,非极性,非极性,非极性,极性,极性,极性,极性,H2、N2、O2、P4、C60,非极性分子,重合,非极性键,同核原子分子,异核双原子分子,异核多原子分子,极性键,分子中各键向量和为零,分子中各键
12、向量和不为零,重合,不重合,不重合,非极性分子,极性分子,极性分子,CO、HCl,CO2、CH4,HCN、H2O、NH3、CH3Cl,分子极性的判断, 只含有非极性键的单质分子是非极性分子。 含有极性键的双原子化合物分子都是极性分子。 含有极性键的多原子分子，空间结构对称的是非极性分子；空间结构不对称的为极性分子。,极性分子和非极性分子的其他规律判断：,1.中心原子有无孤对电子,有-极性分子 (NH3 ) 无 -非极性分子(BF3),2.极性键极性的向量和是否为0,为0 -非极性分子(CO2) 不为0 -极性分子(H2O),3.中心原子化合价的绝对值是否等于价电子数,等于- 非极性分子(SO3) 不等于-极性分子(SO2),-由同种元素组成的非金属单质分子不一定是非极性分子,离子键 离子化合物不同种元素原子 不对称类型 极性键 极性分子 共价键 非极性键 共价化合物（配位键） （单质） 非极性分子 金属键 同种原子 对称键能 决定 键参数 键长 分子稳定性决定键角 分子空间构型 表示方法：电子式、结构式,化 学 键,应用反馈:,0,1,2,0,1,0,0,0,2,2,2,3,3,4,4,4,直线形,V 形,V形,平面三角形,三角锥形,四面体,正四面体,正四面体,0,4,正四面体,0,2,1,0,0,直线形,V 形,三角 锥形,平面 三角形,正 四面体,2,4,4,3,4,
