2.2 分子的空间结构 讲义-(2019新)人教版高中化学选择性必修二.docx
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1、第二节分子的空间结构一、分子结构的测定1早年的科学家主要靠对物质的化学性质进行系统总结得出规律后推测分子的结构。如今,科学家应用红外光谱、晶体X射线衍射等现代仪器和方法测定分子的结构。2红外光谱工作原理(1)原理:分子中的原子不是固定不动的,而是不断震动的。红外线透过分子时,分子会吸收跟它的某些化学键的振动频率相同的红外线,再记录到谱图上呈现吸收峰。通过和已有谱图库比对,或通过量子化学计算,可以得知分子中含有何种化学键或官能团的信息。(2)红外光谱仪原理示意图例如,通过红外光谱仪测得某未知物的红外光谱图如下,发现有OH、CH、和CO的震动吸收。可初步推测该未知产物中含有羟基。【注】根据红外光谱
2、图可以初步判断分子中化学键或官能团的类型。2、 多样的分子空间结构单原子分子、双原子分子不存在空间结构,多原子存在空间结构。分子类型化学式空间结构结构式键角空间填充模型球棍模型三原子分子CO2直线形O=C=O180H2OV形105四原子分子CH2O平面三角形120NH3三角锥形107五原子分子CH4四面体形10928【注】分子组成相似的分子,空间结构不一定相似,如NH3是三角锥形,而BCl3是平面三角形。 空间结构相同的分子,键角不一定相同。如CH4和P4均为正四面体结构,但CH4键角为10928,而P4为60。三、价层电子对互斥模型(VSEPR模型)1价层电子对互斥理论分子的空间结构是中心原
3、子周围的“价层电子对”相互排斥的结果。VSEPR的“价层电子对”是指分子中的中心原子与结合原子间的键电子对和中心原子的孤电子对。2中心原子上价层电子对的计算(1)价层电子对(2)计算键电子对的计算由分子式确定,即中心原子形成几个键,就有几对键电子对。如H2O分子中,O有2对键电子对,NH3分子中,N有3对键电子对。中心原子上的孤电子对的计算中心原子上的孤电子对数(axb)aa表示中心原子的价电子数。对于主族元素:a原子的最外层电子数。对于阳离子:a中心原子的价电子数离子的电荷数。对于阴离子:a中心原子的价电子数离子的电荷数(绝对值)。bx表示与中心原子结合的原子数。cb表示与中心原子结合的原子
4、最多能接受的电子数,氢为1,其他原子8该原子的价电子数。(3)VSEPR模型与分子或离子的空间结构键电子对数孤电子对数价层电子对数VSEPR模型分子或离子的空间结构。分子或离子孤电子对数价层电子对数VSEPR模型名称分子或离子的空间结构名称CO2、BeCl202直线形直线形SO2、PbCl213平面三角形V形CO、BF303平面三角形平面三角形H2O、H2S24四面体形V形NH3、NF314四面体形三角锥形CH4、CCl404正四面体形正四面体形(4)价层电子对之间的斥力电子对间夹角越小,斥力越大。分子中电子对之间的斥力大小顺序: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。由于
5、三键、双键比单键包含的电子多,所以斥力大小顺序:三键 双键 单键。【注】孤电子对对成键电子对的排斥作用会挤压周围的化学键,使键与键之间的键角变小,如H2O的键角105,NH3的键角107。 中心原子的价层电子都用于形成共价键分子,其空间结构与VSEPR模型相同,如CO2、CH4。 中心原子上有孤电子对时,分子的空间结构与VSEPR模型不同,如SO2、NH3。 价层电子对互斥模型对分子的空间结构的预测少有事物,但它不能预测以过渡金属为原子的分子。例1若ABn分子的中心原子A上没有未用于形成共价键的孤电子对,根据价层电子对互斥理论,下列说法正确的是()A若n2,则分子的空间结构为V形B若n3,则分
6、子的空间结构为三角锥形C若n4,则分子的空间结构为正四面体形D以上说法都不正确【答案】 C若中心原子A上没有未用于成键的孤电子对,则根据斥力最小的原则,当n2时,分子的空间结构为直线形;当n3时,分子的空间结构为平面三角形;当n4时,分子的空间结构为正四面体形。2用价层电子对互斥理论(VSEPR)可以预测许多分子或离子的空间结构,有时也能用来推测键角大小,下列判断错误的是()ASO2、CS2、HI都是直线形的分子BBF3键角为120CBF3、SO3都是平面三角形的分子DPCl3、NH3都是三角锥形的分子【答案】 AA.SO2中价层电子对数2(622)3且含有1对孤电子对,所以SO2为V形结构,
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