高中化学-第二章-第二节分子的立体构型课件-新人教版选修3.ppt
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1、第二节分子的立体构型第二节分子的立体构型课程标准导航课程标准导航1.认识共价分子结构的多样性和复杂性,认识共价分子结构的多样性和复杂性,了解常见分子的空间结构。了解常见分子的空间结构。2.了解价层电子对互斥理论和杂化轨道理了解价层电子对互斥理论和杂化轨道理论论,能根据有关理论判断简单分子或离子的能根据有关理论判断简单分子或离子的构型。构型。3.了解配位键的特点和配合物的概念,能了解配位键的特点和配合物的概念,能说明简单配合物的成键情况。说明简单配合物的成键情况。新知初探自学导引新知初探自学导引自主学习自主学习一、形形色色的分子一、形形色色的分子分子的立体构型即两个以上原子构成的分子分子的立体构
2、型即两个以上原子构成的分子中原子的空间关系。中原子的空间关系。1.三原子分子的立体构型:有直线形和三原子分子的立体构型:有直线形和V形两形两种。如:种。如:化学化学式式结构式结构式键角键角分子的立体模型分子的立体模型立体构立体构型型比例模比例模型型球棍模球棍模型型CO2O=C=O_H2O_180直线形直线形105V形形2.四原子分子的立体构型:大多数采取平面三四原子分子的立体构型:大多数采取平面三角形和三角锥形两种。如:角形和三角锥形两种。如:化学化学式式结构结构式式键角键角分子的立体模分子的立体模型型立体立体构型构型比例比例模型模型球棍球棍模型模型CH2O_平面平面三角三角形形NH3_120
3、107三角三角锥形锥形3.五原子分子的立体构型:可能更多,最常见五原子分子的立体构型:可能更多,最常见的是正四面体形。如:的是正四面体形。如:化学化学式式结构式结构式键角键角分子的立体模分子的立体模型型立体构立体构型型比例模比例模型型球棍球棍模型模型CH4_10928正四面正四面体形体形想一想想一想1CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3等都是正四面体等都是正四面体结构吗?结构吗?提示:提示:不是。不是。CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3等都等都是四面体结构,但不是正四面体结构。因为是四面体结构,但不是正四面体结构。因为碳原子所连的四个原子不相同,使四个键的碳原子所连的四个原子不相同,使四个键
4、的键角不再相等。键角不再相等。二、价层电子对互斥理论二、价层电子对互斥理论价层电子对互斥理论模型可用来预测分子的价层电子对互斥理论模型可用来预测分子的_。这种模型把分子分成两类。这种模型把分子分成两类。1.一类分子是中心原子上的价电子都用于形一类分子是中心原子上的价电子都用于形成共价键,它们的立体结构可用成共价键,它们的立体结构可用_n来预测。来预测。立体构型立体构型中心原子周围的原子数中心原子周围的原子数分子分子ABn中中的的n值值分子分子ABn的的立体构型立体构型范例范例n2_CO2n3_CH2On4_CH4直线形直线形平面三角形平面三角形正四面体形正四面体形2.另一类分子是中心原子上有另
5、一类分子是中心原子上有_(未用于形成共价键的电子对未用于形成共价键的电子对),中心原子上,中心原子上的的_也要占据中心原子周围的空也要占据中心原子周围的空间,并参与间,并参与_。如。如H2O分子呈分子呈V形,形,NH3呈三角锥形。呈三角锥形。孤电子对孤电子对孤电子对孤电子对互相排斥互相排斥想一想想一想2根据价层电子对互斥理论,为什么不同类根据价层电子对互斥理论,为什么不同类型的分子具有不同的立体构型?型的分子具有不同的立体构型?提示:提示:因为分子中的价层电子对相互排斥。因为分子中的价层电子对相互排斥。三、杂化轨道理论简介三、杂化轨道理论简介杂化类型杂化类型spsp2sp3参与杂化的参与杂化的
6、原子轨道及原子轨道及数目数目1个个s轨轨道和道和1个个p轨道轨道1个个s轨道轨道和和2个个p轨轨道道1个个s轨道和轨道和3个个p轨道轨道杂化轨道的杂化轨道的数目数目234杂化轨道间杂化轨道间的夹角的夹角_ _10928杂化轨道的杂化轨道的空间构型空间构型_平面三角平面三角形形正四面体形正四面体形实例实例CO2、BeCl2SO2、CH2OCH4、NH、NH3、H2O180120直线形直线形想一想想一想3杂化轨道与共价键类型杂化轨道与共价键类型(键、键、键键)有什么有什么联系?联系?提示:提示:杂化轨道只用于形成杂化轨道只用于形成键或者用来容纳键或者用来容纳未参与成键的孤电子对,未参与杂化的未参与
7、成键的孤电子对,未参与杂化的p轨道轨道可用于形成可用于形成键。键。四、配合物理论简介四、配合物理论简介1.配位键就是配位键就是“电子对给予电子对给予接受键接受键”。2.配合物配合物(1)概念:概念:_与某些分子或与某些分子或离子离子(称为称为_)以以_结合形成的化结合形成的化合物称为配位化合物,简称配合物。合物称为配位化合物,简称配合物。金属离子金属离子(或原子或原子)配体配体配位键配位键(2)配合物的形成举例配合物的形成举例蓝色沉淀蓝色沉淀深蓝色晶体深蓝色晶体变红变红Fe33SCN Fe(SCN)3想一想想一想4配离子配离子Cu(H2O)42中,中,Cu2与与H2O之间之间的配位键是怎样形成
8、的?中心离子和配体各的配位键是怎样形成的?中心离子和配体各是什么?是什么?提示:提示:水分子中的氧原子提供孤电子对,铜水分子中的氧原子提供孤电子对,铜离子提供空轨道接受水分子的孤电子对,从离子提供空轨道接受水分子的孤电子对,从而形成一种特殊的共价键而形成一种特殊的共价键配位键。其中配位键。其中Cu2是中心离子,是中心离子,H2O是配体。是配体。自主体验自主体验1.NH3的分子结构是的分子结构是()A平面三角形,键角小于平面三角形,键角小于120B平面三角形,键角等于平面三角形,键角等于120C三角锥形,键角小于三角锥形,键角小于10928D三角锥形,键角等于三角锥形,键角等于10928解析:选
9、解析:选C。根据价层电子对互斥理论模型。根据价层电子对互斥理论模型,NH3分子中分子中N原子形成三个原子形成三个键且含有一对孤键且含有一对孤电子对,它们相互排斥使电子对,它们相互排斥使NH3分子呈三角锥分子呈三角锥形,键角小于形,键角小于10928。2.(2012吉林高二检测吉林高二检测)s轨道和轨道和p轨道杂化的轨道杂化的类型不可能有类型不可能有()Asp杂化杂化 Bsp2杂化杂化Csp3杂化杂化 Dsp4杂化杂化解析:选解析:选D。s能级只有一个原子轨道,能级只有一个原子轨道,p能级能级有三个相互垂直的原子轨道有三个相互垂直的原子轨道px、py、pz,因此,因此s轨道和轨道和p轨道杂化的类
10、型只有三种:轨道杂化的类型只有三种:sp杂化、杂化、sp2杂化、杂化、sp3杂化。杂化。3.含有含有Cu(NH3)42的溶液呈的溶液呈_色,色,Cu(NH3)42的中心离子是的中心离子是_,配体,配体是是_,中心离子的配位数是,中心离子的配位数是_。答案:深蓝答案:深蓝Cu2NH34要点突破讲练互动要点突破讲练互动要点要点1用用VSEPR模型确定分子或离子立体构模型确定分子或离子立体构型的方法型的方法探究导引探究导引1什么是价层电子对?什么是价层电子对?提示:提示:价层电子对是指分子中的中心原子上价层电子对是指分子中的中心原子上的电子对,包括的电子对,包括键电子对和中心原子上的孤键电子对和中心
11、原子上的孤电子对,但不包括电子对,但不包括键电子对。键电子对。探究导引探究导引2VSEPR模型在什么情况下和分模型在什么情况下和分子的空间构型相同?子的空间构型相同?提示:提示:对应中心原子不含孤电子对的分子,对应中心原子不含孤电子对的分子,VSEPR模型和分子的空间构型相同。模型和分子的空间构型相同。要点归纳要点归纳1.价层电子对互斥理论模型价层电子对互斥理论模型(VSEPR模型模型)分子中的价层电子对分子中的价层电子对(包括包括键电子对和孤电键电子对和孤电子对子对),由于电子对相互排斥的作用,而使价,由于电子对相互排斥的作用,而使价电子对趋向尽可能彼此远离以减小斥力,分电子对趋向尽可能彼此
12、远离以减小斥力,分子尽可能采取对称的空间结构。价层电子对子尽可能采取对称的空间结构。价层电子对数与数与VSEPR模型的对应关系如下表:模型的对应关系如下表:价层电子对数价层电子对数234价层电子对构型价层电子对构型 直线形直线形 三角形三角形 四面体形四面体形其次确定中心原子上的孤电子对数其次确定中心原子上的孤电子对数N表示中心原子上的孤电子对数,表示中心原子上的孤电子对数,a表示中心表示中心原子的价电子数原子的价电子数,x表示中心原子的配位原表示中心原子的配位原子子,b表示与中心原子结合的原子最多能接受表示与中心原子结合的原子最多能接受的电子数,的电子数,c表示离子所带的电荷数表示离子所带的
13、电荷数(取正数取正数)。计算电子对数时计算电子对数时,若剩余若剩余1个电子,应当作个电子,应当作1对对电子处理电子处理,因为单电子也要占据一个原子轨道。因为单电子也要占据一个原子轨道。(2)确定分子的空间构型确定分子的空间构型分子的空间构型是成键电子对的空间构型,分子的空间构型是成键电子对的空间构型,不包括孤电子对,因此在价层电子对互斥模不包括孤电子对,因此在价层电子对互斥模型的基础上,略去孤电子对占有的空间便得型的基础上,略去孤电子对占有的空间便得到分子的空间构型。如下表所示:到分子的空间构型。如下表所示:价层价层电子电子对数对数VSEPR模模型名型名称称成键成键电子电子对数对数孤电孤电子对
14、子对数数电子电子对的对的排列排列方式方式分子的分子的立体构立体构型名称型名称实例实例2直线直线形形20直线形直线形BeCl2、CO23平面平面三角三角形形30平面三平面三角形角形BF3、BCl321V形形SO2价层价层电子电子对数对数VSEPR模模型名型名称称成键成键电子电子对数对数孤电孤电子对子对数数电子对电子对的排列的排列方式方式分子的分子的立体构立体构型名称型名称实例实例4四面四面体体40正四面正四面体形体形CH4、CCl431三角锥三角锥形形NH3、NF322V形形H2O解析:选解析:选B。根据价层电子对互斥模型预测知。根据价层电子对互斥模型预测知,PCl3是三角锥形分子,是三角锥形分
15、子,BeCl2是直线形分子,是直线形分子,NH是正四面体形分子,是正四面体形分子,H2O是是V形分子。形分子。要点要点2杂化轨道理论杂化轨道理论探究导引探究导引3任意不同的轨道都能杂化吗?任意不同的轨道都能杂化吗?提示:提示:不能。只有同一原子中能量相近的原不能。只有同一原子中能量相近的原子轨道才能杂化。子轨道才能杂化。探究导引探究导引4碳原子的价电子排布式为碳原子的价电子排布式为2s22p2,为什么甲烷却是正四面体构型的分子?为什么甲烷却是正四面体构型的分子?提示:提示:因为在形成分子的过程中,碳原子的因为在形成分子的过程中,碳原子的3个相互垂直的个相互垂直的2p轨道和轨道和1个球形的个球形
16、的2s轨道发轨道发生了生了sp3杂化,得到的杂化,得到的4个相同的杂化轨道与个相同的杂化轨道与氢原子形成氢原子形成4个相同的个相同的CH 键。键。要点归纳要点归纳1.杂化杂化在原子形成分子时,由于原子之间的相互影在原子形成分子时,由于原子之间的相互影响,同一个原子内若干个不同类型、能量相响,同一个原子内若干个不同类型、能量相近的原子轨道发生混杂,重新组合成一组新近的原子轨道发生混杂,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。轨道,这种轨道重新组合的过程叫做杂化。所形成的新轨道称为杂化轨道。所形成的新轨道称为杂化轨道。2.杂化的过程杂化的过程杂化轨道理论认为,在原子形成分子时,通杂化
17、轨道理论认为,在原子形成分子时,通常存在激发、杂化和轨道重叠等过程。如常存在激发、杂化和轨道重叠等过程。如C原子的原子的sp3杂化过程可表示为:杂化过程可表示为:3.杂化轨道的特点杂化轨道的特点(1)只有在形成分子时才发生杂化,而孤立的只有在形成分子时才发生杂化,而孤立的原子不发生杂化。原子不发生杂化。(2)只有同一原子中能量相近的不同类型的原只有同一原子中能量相近的不同类型的原子轨道才能杂化。子轨道才能杂化。(3)参与杂化的原子轨道数目与形成的杂化轨参与杂化的原子轨道数目与形成的杂化轨道数目相同。道数目相同。(4)形成的杂化轨道能量相同,杂化轨道形成形成的杂化轨道能量相同,杂化轨道形成的化学
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