1、第二节 分子的立体构型,1.了解共价键分子结构的多样性和复杂性。 2认识价层电子对互斥理论、杂化轨道理论和配合物理论。 3能根据有关理论判断简单分子或离子的立体构型。 4会判断简单配合物的成键情况，了解简单配合物的命名方法。 5简单了解分子立体结构的测定办法。,一、形形色色的分子 分子的立体构型即分子的立体构型。是两个以上原子构成的分子中的原子的空间关系问题。 1三原子分子的立体构型有直线形和V形两种。如：,基础知识梳理,180,105,直线形,V形,2.四原子分子大多数采取平面三角形和三角锥形两种立体构型。如：,平面三角形,三角锥形,120,107,3.五原子分子的可能立体构型更多，最常见的
2、是正四面体形。如：,正四面 体形,正四面 体形,10928,10928,4.其他多原子分子,1.四原子分子的立体构型只有平面三角形和三角锥形吗？,思考,【思考提示】 不是，还有一种正四面体形的立体构型如P4(白磷) ，其键角为60。,二、价层电子对互斥模型(VSEPR models) 1价层电子对互斥理论 在ABn型分子或离子中，中心原子A周围所配置的原子B(配位原子)的立体构型，主要取决于中心原子的价电子层中各电子对间的相互排斥。这些电子对在中心原子周围按尽可能互相远离的位置排布，以使彼此间的排斥能最小。,2VSEPR模型的用途 预测分子或离子的 。 (1)中心原子上的价电子都用于形成共价键
3、的分子的立体构型,立体构型,直线形,180,120,2,3,4,(2)中心原子上有孤电子对的分子的立体构型 对于中心原子上有孤电子对(未用于形成共价键的电子对)的分子，中心原子上的孤电子对也要占据中心原子周围的空间，并互相排斥使分子呈现不同的立体构型。见下表。,V形,三角锥形,直线形,三角锥形,V形,三、杂化轨道理论简介 1杂化轨道理论 (1)杂化的概念 在形成分子时，由于原子的相互影响，若干能量相近的原子轨道混合起来，重新组合成一组新轨道的过程。 (2)杂化轨道 原子 所形成的新轨道。 (3)杂化轨道的分类 对于非过渡元素，由于ns和np能级接近，往往采用sp型杂化，而sp型杂化又分为：,轨
4、道重新组合,sp杂化：1个s轨道和1个p轨道间的杂化。 sp2杂化：1个s轨道和2个p轨道间的杂化。 sp3杂化：1个s轨道和3个p轨道间的杂化。 (4)分子构型与杂化类型的关系 sp杂化,180,直线形,120,平面三角形,正四面体形,10928,2.用杂化轨道理论分析NH3呈三角锥形的原因。,思考,2几种常见分子的立体构型 NH4： ，NH3： ，H2O： ，HCHO： ，SO2： ，BeCl2： ，CO2： 。 3路易斯结构式 (1)表示 用短线表示键合电子，小黑点表示未键合的电子。如,正四面体形,三角锥形,V形,平面三角形,V形,直线形,直线形,(2)特点 既标出了 电子，又标出了 电
5、子，更有利于对物质立体构型的判断。 四、配合物理论简介 1配位键 (1)概念 共用电子对由 提供而跟另一个原子共用的共价键，即“ ”，是一类特殊的 。在四水合铜离子中，铜离子与水分子之间的化学键是由H2O提供孤电子对给予铜离子，铜离子接受H2O的孤电子对形成的。,成键,未成键,一个原子单方面,电子对给予接受键,共价键,(2)表示 配位键可以用AB来表示，其中A是 孤电子对的原子，叫做 ；B是 孤电子对的原子，提供 ，叫做 。,配位体,提供,接受,空轨道,中心原子,(3)实验,Cu2,天蓝色,2.配位化合物 (1)定义： 与某些 (称为 )以 结合形成的化合物，简称 。 (2)配合物的形成,金属
6、离子(或原子),分子或离子,配体,配位键,配合物,3.配制银氨溶液时，向AgNO3溶液中滴加氨水，先生成白色沉淀，后沉淀逐渐溶解，为什么？ 【思考提示】 因为氨水呈弱碱性，滴入AgNO3溶液中，会形成AgOH白色沉淀，当氨水过量时，NH3分子与Ag形成Ag(NH3)2配合离子，配合离子很稳定，会使AgOH逐渐溶解，反应过程如下： AgNH3H2O=AgOHNH4 AgOH2NH3=Ag(NH3)2OH,思考,1用价层电子对互斥理论判断共价分子构型的一般规则 (1)确定中心原子(A)的价电子层中的总电子数，即中心原子(A)的价电子数和配位体(X)提供的价电子数的总和。然后被2除，即为分子的中心原
7、子(A)的价电子层的电子对数。即对于ABm型分子(A是中心原子，B是配位原子)，分子的价电子对数(n)为：,课堂互动讲练,(2)根据中心原子(A)周围的电子对数，找出相对应的理想几何结构图形。如果出现有奇数电子(有一个成单电子)，可把这个单电子当作电子对来看待。 (3)画出结构图，把配位原子排布在中心原子(A)周围，每一对电子联结1个配位原子，剩下的未结合的电子对便是孤电子对。 (4)根据孤电子对、成键电子对之间相互斥力的大小，确定排斥力最小的稳定结构，并估计这种结构对理想立体构型的偏离程度。,2用价层电子对互斥理论判断共价分子结构的实例,用VSEPR模型预测下列分子或离子的立体构型：,【解析
8、】 HCN的分子结构中有CN，可将三键看作一对电子，根据VSEPR理论，分子应为直线形结构，VSEPR模型为：,NH4结构中具有4对成键电子，且都是完全等同的NH键，应向正四面体的四个顶点方向伸展才能使相互间的斥力最小。VSEPR模型与CH4类似，是正四面体形结构，VSEPR模型为：,H3O中含有孤电子对，结构与NH3相似，是三角锥形结构，VSEPR模型为：BF3分子中硼原子的价电子为3，完全成键，没有孤电子对，应为平面三角形分子。VSEPR模型为：,【答案】 直线形 正四面体形 三角锥形 平面三角形,1若ABn的中心原子A上没有未用于形成共价键的孤电子对，运用价层电子对互斥模型，下列说法正确
9、的是( ) A若n2，则分子的立体构型为V形 B若n3，则分子的立体构型为三角锥形 C若n4，则分子的立体构型为正四面体形 D以上说法都不正确 解析：选C。若中心原子A上没有未用于成键的孤电子对，则根据斥力最小原则：当n2时，分子构型为直线形；n3时，分子构型为平面三角形；n4时，分子构型为正四面体形。,1杂化轨道的成键特点 (1)杂化轨道成键时，要满足化学键间最小排斥原理，键与键之间排斥力的大小决定键的方向，即决定杂化轨道之间的夹角，键角越大，化学键之间的排斥力越小。 (2)sp杂化和sp2杂化的两种形式中，原子还有未参与杂化的p轨道，可用于形成键，而杂化轨道只能用于形成键或者用来容纳未参与
10、成键的孤电子对。,2分子的构型与杂化类型的关系 (1)当杂化轨道全部用于形成键时,(2)当杂化轨道中有未参与成键的孤电子对时 由于孤电子对参与互相排斥，会使分子的构型与杂化轨道的形状有所区别。如水分子中氧原子的sp3杂化轨道有2个是由孤电子对占据的，其分子不呈正四面体构型，而呈V形，氨分子中氮原子的sp3杂化轨道有1个由孤电子对占据，氨分子不呈正四面体构型，而呈三角锥形。,下列分子的立体构型可用sp2杂化轨道来解释的是( ) BF3 CH2CH2 CHCH NH3 CH4 A B C D 【思路点拨】 解答本题要注意以下三点： (1)sp杂化，分子构型为直线形。 (2)sp2杂化，分子构型为平
11、面三角形。 (3)sp3杂化，分子构型为四面体形或三角锥形。,【解析】 sp2杂化轨道形成夹角为120的平面三角形，BF3为平面三角形且BF键夹角为120；C2H4 中碳原子以sp2杂化，且未杂化的2p轨道形成键；同相似；乙炔中的碳原子为sp杂化；NH3中的氮原子为sp3杂化；CH4中的碳原子为sp3杂化。 【答案】 A,2关于原子轨道的说法正确的是( ) A凡是中心原子采取sp3杂化形式成键的分子其立体构型都是正四面体形 BCH4分子中的sp3杂化轨道是由4个氢原子的1s轨道和碳原子的2p轨道混合形成的 Csp3杂化轨道是由同一个原子中能量相近的s轨道和p轨道混合形成的一组能量相同的新轨道
12、D所有AB3型共价化合物中，其中心原子A均采取sp3杂化形式成键 解析：选C。本题是对sp3杂化轨道的理解和应用。,1配合物的组成,一般中心原子(或离子)的配位数为2、4、6。 2形成配合物的条件 (1)配位体有孤电子对；(2)中心原子有空轨道。 3配合物的稳定性 配合物具有一定的稳定性。配合物中的配位键越强，配合物越稳定。当作为中心原子的金属离子相同时，配合物的稳定性与配位体的性质有关。 4配合物形成时的性质改变 (1)颜色的改变，如Fe(SCN)3的形成； (2)溶解度的改变，如AgClAg(NH3)2。,5配离子的空间结构 当配位体在中心原子周围配位时，为了减少配位体(尤其是阴离子配位体
13、)之间的静电排斥作用(或成键电子对之间的斥力)，以达到能量上的稳定状态，配位体要尽量互相远离，因而在中心原子周围采取对称分布的状态。表中列出了不同配位数的配合单元的空间结构。,注：图中“o”代表中心原子，“”代表配位体。 从表中看出，不仅配位数不同时，配离子的空间构型不同，即使配位数相同，由于中心离子和配位体的种类以及相互作用的情况不同，空间构型也可能不同。例如ZnCl42为四面体形，而PtCl42则为平面正方形。,向盛有硫酸铜溶液的试管中滴加氨水，先生成难溶物，继续滴加氨水，难溶物溶解，得到深蓝色透明溶液。下列对此现象的说法正确的是( ) A反应后溶液中不存在任何沉淀，所以反应前后Cu2的浓
14、度不变 B沉淀溶解后，生成深蓝色的配离子Cu(NH3)22 CCu(NH3)42的立体构型为正四面体形 D在Cu(NH3)42中，Cu2给出孤电子对，NH3提供空轨道,【解析】 本题考查对配位键、配合物及其形成过程的理解。,【答案】 C,3下列现象与形成配合物无关的是( ) A向FeCl3中滴入KSCN溶液，溶液呈血红色 B向Cu与Cl2反应后的集气瓶中加少量H2O，溶液呈绿色，再加水，溶液呈蓝色 CCu与浓HNO3反应后，溶液呈绿色；Cu与稀HNO3反应后，溶液呈蓝色 D向AlCl3中逐滴滴加NaOH至过量，先出现白色沉淀，继而消失,解析：选D。Fe3与SCN形成配合物Fe(SCN)3，显血
15、红色；Cu2在水溶液中形成配离子Cu(H2O)22显绿色，Cu(H2O)42显蓝色，故A、B、C项均与形成配合物有关。D项中，Al3与OH形成Al(OH)3，而Al(OH)3 显两性，能与过量的OH反应，生成AlO2，因而与形成配合物无关。,当堂达标训练,化学所有有机单晶纳米材料与器件研究取得新进展 在中国科学院、国家自然科学基金委、科技部的支持下，中科院化学所有机固体院重点实验室的胡文平研究员、朱道本院士、李洪祥副研究员等与国家纳米中心的王琛研究员、贺蒙副研究员合作，以CuTCNQ为原料，控制合成了不同尺度的CuTCNQ单晶材料，并利用其纳米单晶构筑了三维结构，这一研究结果为有机单晶纳米材料
16、的控制合成及三维结构的构筑开拓了新的思路。有关研究成果已经发表在近期的先进材料上(Adv.Mater.2005,17,29532957)。,课外轻松阅读,同时，他们在有机单晶纳米带的控制合成方面也进行了积极的合作，以CuPc这种经典的有机半导体为原料，合成了CuPc的单晶纳米带。并以单根的CuPc纳米带为半导体，制作了高性能的晶体管。这一结果为有机单晶纳米器件的研究开拓了新的思路。有关研究成果已经发表在近期的先进材料上(Adv.Mater.2006,18,6568)。,近年来，纳米科学的研究受到全世界的关注并得以迅速发展。纳米材料的控制合成与纳米器件的构筑无疑是最受关注的两个方向。由于单晶不仅能揭示材料的性能，同时也是构筑高性能纳米器件与纳米电路的最佳选择之一，因此单晶纳米材料的控制合成与纳米器件的研究更得到人们的关注。,课时活页训练,
