4-1分子构型与物质的性质.

专题4分子空间结构与物质性质核外电子的运动能量最低原理泡利不相容原理洪特规则复习回顾共价键σ键π键键参数键能键长键角衡量共价键的强弱描述分子的立体结构的重要因素“头碰头”,呈轴对称“肩并肩”,呈镜像对称“分子的空间构型”指多原子构成的共价分子中的原子的空间关系问题。在O2、HCl这样的双原子分子中不存在分子的空间构型问题。O2HCl确定分子空间构型的方法1、实验测定，如红外光谱、晶体的X射线衍射、核磁共振等。2、利用有关化学理论进行预测和解释，如价层电子对互斥理论、杂化轨道理论、等电子体理论。完成下表：分子CO2H2ONH3CH2OCH4电子式结构式空间构型OCO:::::::::::HOH::::HNH:H:::HCH:HHO=C=OH-O-HH-N-H-HH-C-H=OH-C-H--HH直线形V形三角锥形平面三角形正四面体HH..C....O......1954年获诺贝尔化学奖，1962年获诺贝尔和平奖为了解释CH4空间模型，鲍林提出了杂化轨道理论一、杂化轨道理论简介2s2pC的基态2s2p激发态正四面体型sp3杂化态CHHHH109.5°激发当碳原子与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，得到4个能量相等、成分相同的sp3杂化轨道，夹角109.5，表示这4个轨道是由1个s轨道和3个p轨道杂化形成的如下图所示：sp3杂化轨道特点：四个sp3轨道在空间均匀分布，轨道间夹角109.5°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。③杂化轨道的形状和伸展方向与单纯的s轨道和p轨道一样吗？如果不一样，成键能力如何变化？注意：①是否所有的原子轨道都能发生杂化？②杂化前后原子轨道数发生变化了没有？只有能量相近的原子轨道才能发生杂化。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。杂化轨道的电子云形状一头大，一头小。杂化轨道增强了成键能力。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。同一个原子的1个ns轨道与2个np轨道进行杂化组合为sp2杂化轨道。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2s2pB的基态2p2s激发态正三角形sp2杂化态BF3分子形成激发BFFF120°sp2杂化轨道特点：3个sp2杂化轨道在一个平面内均匀分布，轨道间夹角120°2、杂化轨道类型⑴sp3杂化⑵sp2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。BeCl2分子形成激发2s2pBe基态2s2p激发态杂化直线形sp杂化态⑶sp杂化sp杂化轨道特点：2个sp杂化轨道在一条直线上，轨道间夹角180°ClBeCl180分类参与杂化的轨道种类、数目及用轨道表示式的杂化过程形成杂化轨道及其上面的未成对电子数形成的杂化轨道的伸展方向轨道间的夹角sp3杂化1个s轨道和3个p轨道杂化41正四面体的4个顶点均为109.5°sp2杂化1个s轨道和2个p轨道杂化31平面正三角形的3个顶点均为120°sp杂化1个s轨道和1个p轨道杂化21直线的两个方向均为180°2s2psp3杂化2s2psp2杂化杂化2s2psp用杂化轨道理论分析乙烷、乙烯和乙炔分子的成键情况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。C原子在形成乙炔分子时发生sp杂化，两个碳原子各以1个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。NH3H2O杂化3sp2ps2杂化3sp2ps2HNH107.3ο=ο104.5HOH=NH3H2O如果分子中存在孤电子对,由于孤电子对比成键电子对更靠近原子核,因而价电子对之间的斥力大小顺序为：孤电子对与孤电子对之间的斥力＞孤电子对与成键电子对之间的斥力＞成键电子对与成键电子对之间的斥力。且随着孤电子对数目的增多，成键电子对与成键电子对之间的斥力减小，键角也减小。因此NH3分子中H-N-H的键角为107.3°,H2O分子中H-O-H的键角为104.5°,CH4分子中H-C-H的键角为109.5°杂化类型参加杂化的轨道杂化轨道数分子空间构型实例中心原子s+ps+(2)ps+(3)p2431801202BeCl3PH4CH3BF4SiCl3BCl3NHOH2Be(ⅡA)B(ⅢA)C,SiN,PO,Sspsp2sp3小结：杂化轨道的类型与分子的空间构型杂化轨道间的夹角直线形三角形四面体三角锥V型109.5°'10990.5°°q3SO2CO1.通过看中心原子有没有形成双键或三键来判断中心原子的杂化类型。规律：如果有1个三键或两个双键，则其中有2个π键，用去2个p轨道，形成的是sp杂化；如果有1个双键则其中必有1个π键，用去1个P轨道，形成的是sp2杂化；如果全部是单键，则形成sp3杂化。判断分子或离子中心原子的杂化类型的一般方法：注：杂化轨道只能用于形成σ键或者用来容纳未参与成键的孤对电子；未参与杂化的p轨道可用于形成π键。2.对于主族元素来说，中心原子的杂化轨道数=价层电子对数=σ键电子对数（中心原子结合的原子数）+孤电子对数规律：当中心原子的价层电子对数为4时，其杂化类型为sp3杂化，当中心原子的价层电子对数为3时，其杂化类型为sp2杂化，当中心原子的价层电子对数为2时，其杂化类型为sp杂化。理论要点：ABn型分子（离子）中中心原子A周围的价电子对的几何构型，主要取决于价电子对数n，价电子对尽量远离，使它们之间斥力最小。二、价层电子对互斥理论价层电子对=（中心原子A价层电子数+端原子B提供的电子数±电荷数）/2注意：O、S做端原子不提供电子X、H做端原子提供1个电子N做端原子反夺一个+负电荷，-正电荷价电子对的空间构型电子对数目：234空间构型：直线平面三角形正四面体180o1200109.50价电子对的空间构型电子对数目：56空间构型：三角双锥正八面体1200900900中心原子上无孤对电子的分子：VSEPR模型就是其分子的立体结构。中心原子上存在孤对电子的分子：先由价层电子对数得出含有孤对电子的价层电子对互斥模型，然后略去孤对电子在价层电子对互斥模型占有的空间，剩下的就是分子的立体结构。中心原子代表物中心原子结合的原子数分子类型空间构型无孤对电子CO22AB2CH2O3AB3CH44AB4有孤对电子H2O2AB2NH33AB3直线形平面三角形正四面体V形三角锥形孤对电子对分子立体结构影响较大。项目分子式ABn型分子(n值)VSEPR模型价层电子对的空间构型分子的立体结构模型分子的空间构型CO2H2ONH3CH2OCH4直线形四面体正四面体直线形Ｖ形三角锥形平面三角形正四面体四面体平面三角形22334中心原子所含孤对电子对数02100价电子对互斥理论价层电子对相互排斥的结果决定了分子的立体结构价层电子对种类：σ键电子对和中心原子上的孤电子对。σ键电子对数等于中心原子结合的原子数。价电子互斥模型又称VSEPR模型，可用来预测分子的立体结构分子或离子结构式VSEPR模型分子或离子的立体结构HCNNH4+H3O+SO2BF3NHHHH+HCNBFFFS=O=OOHHH+应用反馈:化学式中心原子孤对电子数中心原子结合的原子数空间构型HCNSO2NH2-BF3H3O+SiCl4CHCl3NH4+0120100022233444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请你应用VSEPR理论完成下表化学式中心原子价层电子对数中心原子含有孤对电子对数中心原子结合的原子数空间构型中心原子杂化类型CO32-NO3-CCl4CHCl3NH4+SO42-NF3PCl3NH2-PCl5SF6化学式中心原子价层电子对数中心原子含有孤对电子对数中心原子结合的原子数空间构型中心原子杂化类型CO32-303平面三角形sp2NO3-303平面三角形sp2CCl4404正四面体sp3CHCl3404四面体sp3NH4+404正四面体sp3SO42-404正四面体sp3NF3413三角锥形sp3PCl3413三角锥形sp3NH2-422V形sp3PCl5505三角双锥sp3dSF6606正八面体sp3d2三、等电子原理1、原理：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”注意：阳离子价电子数=原子的价电子数之和-电荷数阴离子价电子数=原子的价电子数之和+电荷数的绝对值CH4、NH4+价电子数为8，都为正四面体结构。CO2、SCN-、NO2+、N3-价电子总数为16，都为直线形结构。SO2、O3、NO2-价电子数为18，都为平面V形结构。CO32-、NO3-、SO3价电子数为24，都为平面三角形结构。PO33-、SO32-、ClO3-价电子数为26，都为三角锥结构。SO42-、PO43-、NO43-价电子数为32，都为正四面体结构。常见的等电子体练习:1.根据“等电子原理”,仅有第二周期元素组成的共价分子中,互为等电子体的有:和;和.2.根据等电子原理,下列分子的结构最相似的是()A.CH4B.CO2C.NH4+D.H2OACCON2CO2N2O2、应用：⑴判断一些简单分子或离子的立体构型。⑵制造新材料等方面也有重要应用。分子或离子杂化类型VSEPR模型分子或离子的立体结构HCNNH4+H3O+SO2BF3spsp3sp2sp2sp3练习1：下列分子或离子的中心原子，带有一对孤对电子的是()A.XeO4B.BeCl2C.CH4D.PCl3练习2、下列分子和离子中，中心原子的价层电子对几何构型为四面体，且分子(离子)空间构型为V形的是()A.NH4+B.SO2C.H3O+D.OF2DD[练习]指出下列物质中的共价键类型1、O22、CH43、CO24、H2O25、Na2O2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一、非极性键和极性键二、非极性分子和极性分子非极性分子：正负电荷重心重合的分子极性分子：正负电荷重心不重合的分子常见分子键的极性键角分子构型分子类型H2、Cl2HClCO2H2ONH3BF3CH4常见分子的构型及分子的极性双原子分子无无直线型非极性有无直线型极性有104º30‘V型极性有180º直线型非极性三原子分子四原子分子有107º18'三角锥型极性有120º平面三角形非极性有109º28'正四面体型非极性五原子分子的极性分子的空间结构键角决定键的极性决定小结：课堂练习1、下列分子中，属于非极性分子的有哪些，属于极性分子的有哪些？SO2、SiF4、H2S、H2O2、PCl3、BF3非极性分子的有：SiF4、BF3极性分子的有：SO2、H2S、H2O2、PCl32、下列分子中，含有极性键的非极性分子是A、P4B、BF3C、IClD、PCl3B相似相溶规则思考题：分析这些物质在水和四氯化碳中的溶解性。碘单质、氨气、甲烷、氟化氢研究分子极性的实际意义一般情况下，极性分子的溶质易溶于极性溶剂，非极性分子的溶质易溶于非极性溶剂中。手性分子左手和右手不能重叠左右手互为镜像手性异构体和手性分子如果一对分子，它们的组成和原子的排列方式完全相同，但如同左手和右手一样互为镜像，在三维空间里不能重叠，这对分子互称手性异构体。有手性异构体的分子称为手性分子。当四个不同的原子或基团连接在碳原子上时，形成的化合物存在