选修三---第二节分子的立体构型

分子的立体构型人教版高中化学选修三第二章分子结构与性质第二节分子的立体构型复习回顾共价键σ键π键成键方式“头碰头”,呈轴对称成键方式“肩并肩”,呈镜像对称键参数键能键长键角衡量化学键稳定性描述分子的立体结构的重要因素一、形形色色的分子1.双原子分子（直线型）O2HCl一、形形色色的分子CO22.三原子分子立体结构（有直线形和V形）直线形V形H2O180º105º一、形形色色的分子3.四原子分子立体结构（常见：平面三角形、三角锥形）CH2ONH3平面三角形三角锥形120º107º一、形形色色的分子４、五原子分子立体结构(常见：正四面体)CH4109º28′一、形形色色的分子C60C20C40C70思考同为三原子分子，为何CO2呈直线形而H2O呈V形？同为四原子分子，为何CH2O呈平面三角形而NH3呈三角锥形？二、价层电子对互斥理论（VSEPR模型）1、要点：预测ABn型的分子或离子的空间构型。中心原子A价层电子对（包括用于形成共价键的共用电子对和没有成键的孤对电子）之间存在排斥力，将使分子中的原子处于尽可能远的相对位置上，以使彼此之间斥力最小，分子体系能量最低。推测分子或离子立体构型的步骤：δ键电子对=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(H为1，x为与中心原子结合的原子数a原子：中心原子的价电子数阳离子：中心原子的价电子数减去离子的电荷数阴离子：中心原子的价电子数加上离子的电荷数）(价电子数)其他原子为“8-该原子的价电子数）价层电对=δ键电子对+中心原子上的孤电子对中心原子上的孤电子对=½（a-xb)3、根据中心原子价电子层对数确定分子立体构型注意对于中心原子上有孤对电子的分子:孤对电子也要占据中心原子周围的空间，并参与互相排斥价层电子对数VSEPR模型直线形平面三角形四面体三角双锥八面体键角价层电子对数VSEPR模型模型名称实例2直线形平面三角形四面体BeCl2BF3CH4、CCl4键角价层电子对数VSEPR模型模型名称实例56三角双锥正八面体PCl5SF61200900900分子或离子中心原子axb孤电子对σ键的电子对数中心原子的价层电子对数SO2S622123CO32-4+2C32033NH3N531134NH4+N5-141044CO推测分子或离子立体构型的步骤：2、确定中心原子的价层电子对数分子式价层电子对数δ键电子对数孤对电子对数VSEPR模型分子空间构型CO2SO2SO3220213330直线形V型平面三角形3、根据中心原子价电子层对数确定分子立体构型分子式价层电子对数δ键电子对数孤对电子对数VSEPR模型分子空间构型SO32-SO42-134440三角锥正四面体δ键电子对数孤对电子对数分子类型电子对的排布方式分子构型实例直线形23平面三角形20AB2直线形HgCl230AB321AB2层价电子对数平面三角形BF3SO3V形PbCl2VSEPR模型名称价层电子对数成键电子对数孤对电子对数分子类型电子对的排布方式分子构型实例4四面体40AB431AB322AB2正四面体CH4三角锥形NH3Ｖ形H2OVSEPR模型名称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HCNNO2NH2－NO3-H3O+SiCl4CHCl3NH4+PO43－0120100022233444直线形V形V型平面三角形三角锥形四面体正四面体正四面体04正四面体应用反馈：:1、下列物质中，分子的立体结构与水分子相似的是（）A、CO2B、H2SC、PCl3D、SiCl42、下列分子的立体结构，其中属于直线型分子的是（）A、H2OB、CO2C、C2H2D、P4BBC值得注意的是价层电子对互斥模型只能解释化合物分子的空间构形，却无法解释许多深层次的问题，如无法解释甲烷中四个C—H的键长、键能相同及H—C—H的键角为10928′。因为按照我们已经学过的价键理论，甲烷的4个C—H单键都应该是σ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1s原子轨道重叠，不可能得到四面体构型的甲烷分子。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，得到4个能量相等、成分相同的sp3杂化轨道，夹角10928′，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：为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论，2s2pC的基态正四面体形sp3杂化态CHHHH109°28’激发2s2p激发态三、杂化轨道理论简介杂化：原子内部能量相近的原子轨道，在外界条件影响下重新组合的过程叫原子轨道的杂化。杂化轨道：原子轨道组合杂化后形成的一组新轨道杂化轨道类型：sp、sp2、sp3等。杂化结果：重新分配能量和空间方向，组成数目相等成键能力更强的原子轨道。杂化轨道用于形成σ键和容纳孤对电子。2s2pC的基态2s2p激发态正四面体形sp3杂化态CHHHH109°28’激发Sp3杂化Sp3杂化Sp2杂化碳的sp2杂化轨道sp2杂化：三个夹角为120°的平面三角形杂化轨道。碳的sp杂化轨道sp杂化：夹角为180°的直线形杂化轨道。Sp杂化已知：杂化轨道只用于形成σ键或者用来容纳孤对电子★杂化轨道数0+2=2SP直线形0+3=3SP2平面三角形0+4=4SP3正四面体形1+2=3SP2V形1+3=4SP3三角锥形2+2=4SP3V形代表物杂化轨道数杂化轨道类型分子结构CO2CH2OCH4SO2NH3H2O结合上述信息完成下表：价层电子对数VSEPR模型直线形平面三角形平面三角形正四面体形正四面体形正四面体形1、下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是()A．CO2与SO2B．CH4与NH3C．BeCl2与BF3D．C2H2与C2H4B2、指出中心原子可能采用的杂化轨道类型，并预测分子的几何构型。(1)PCl3(2)BCl3(3)CS2(4)C12O(1)PCl3：SP3三角锥形解析：(2)BCl3：SP2平面三角形(3)CS2：SP直线形(4)C12O：SP3V形乙烯的sp2杂化图解在乙炔分子中，碳原子采取sp杂化。每个碳原子另有二个p轨道不参与杂化；杂化的二个轨道，形成σ键，未杂化的p轨道可以“肩并肩”重叠成键，形成π键。乙炔分子中含1个C-Cσ键，2个C-Hσ键；还有2个π键。叁键=1σ+2π苯环的结构平面正六边形，离域大π键。石墨分子结构是层形结构，每层是由无限个碳六元环所形成的平面，其中的碳原子取sp2杂化，与苯的结构类似，每个碳原子尚余一个未参与杂化的p轨道，垂直于分子平面而相互平行。平行的n个p轨道形成了一个p-p大键。n个电子弥散在整个层的n个碳原子形成的大键里，电子在这个大pnn键中可以自由移动，所以石墨能导电。天蓝色天蓝色天蓝色无色无色无色实验2-1固体颜色溶液颜色CuSO4CuCl2.2H2OCuBr2NaClK2SO4KBr白色绿色深褐色白色白色白色思考：前三种溶液呈天蓝色大概与什么物质有关？依据是什么？CuOH2H2OH2OH2O2+★配位化合物，简称配合物，通常是由中心离子（或原子）与配位体(某些分子或阴离子)以配位键的形式结合而成的复杂离子或分子。四、配合物理论简介四、配合物理论简介四、配合物理论简介2+CuNH3H3NNH3NH3实验2-2已知氢氧化铜与足量氨水反应后溶解是因为生成[Cu(NH3)4]2+，其结构简式为：Cu2++2NH3.H2OCu（OH）2+2NH4+Cu（OH）2+4NH3[Cu(NH3)4]2++2OH—蓝色沉淀深蓝色溶液试写出实验中发生的两个反应的离子方程式？四、配合物理论简介配合物的性质（1）配合物溶于水后难电离：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。实验2-3Fe3++SCN—[Fe(SCN)]2+硫氰酸根血红色由于该离子的颜色极似血液，常被用于电影特技和魔术表演。四、配合物理论简介[Fe(SCN)6]3-(配位数为1~6的均显血红色)配合物的性质（2）配位键越强，配合物越稳定。配位键的强度有大有小，因而有的配合物很稳定，有的很不稳定。许多过渡金属离子对多种配体具有很强的结合力，是因为过渡金属原子或离子都有接受孤对电子的空轨道，对多种配体具有较强的结合力，因而，过渡金属配合物远比主族金属配合物多。配合物的组成1．配位数例：[AlF6]3-配位数6、[Cu(NH3)4]SO4配位数4常见的配位数与中心离子的电荷数有如下的关系：中心离子的电荷：+1+2+3+4常见的配位数：24(或6)6(或4)8(或6)与中心离子直接以配位键结合的配位原子个数。一般是中心离子化合价的2倍。2.配离子的电荷配离子的电荷等于中心离子电荷与配体总电荷的代数和。如K2[PtCl4]3.下列属于配合物的是（）A、NH4ClB、Na2CO3﹒10H2OC、CuSO4﹒5H2OD、Co（NH3）6Cl3D1.下列分子或离子中都存在着配位键的是()A．NH3、H2OB．NH4+、H3O+C．N2、HClOD．[Cu(NH3)4]2+、PCI3B2.下列各种说法中错误的是（）A、形成配位键的条件是一方有空轨道一方有孤对电子。B、配位键是一种特殊的共价键。C、配位化合物中的配体可以是分子也可以是阴离子。D、共价键的形成条件是成键原子必须有未成对电子。DCoCl3·5NH3溶于水后加硝酸银溶液，则析出AgCl沉淀。经测定，每1molCoCl3·5NH3只生成2molAgCl通过计算，确定此配合物的化学式及钴的化合价。[Co(NH3)5Cl]Cl2；+3