1、1第二章 分子结构与性质 第二节 分子的立体构型 2复 习 回 顾共价键键键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成键方式“头碰头”，呈轴对称成键方式“肩并肩”，呈镜像对称形形色色的分子3所谓“分子的立体结构”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立体结构问题。O2HCl形形色色的分子4一、形形色色的分子O2HClH2OCO21、双原子分子（直线型）2、三原子分子立体结构（有直线形和V形）直线形 180 V形 105 形形色色的分子5、四原子分子立体结构（直线形、平面三角形、三角锥形、正四面体）C2H2CH2OCOCl
2、2NH3P4平面三角形 120 三角锥形 107 正四面 60 直线形 180 形形色色的分子6、五原子分子立体结构 最常见的是正四面体CH4正四面体 形形色色的分子7CH3CH2OHCH3COOHC6H6C8H8CH3OH5、其它：形形色色的分子8C60C20C40C70资料卡片：形形色色的分子形形色色的分子9形形色色的分子10形形色色的分子11形形色色的分子12形形色色的分子13 肉眼不能看到分子，那么，科学家是怎样知道分子的形状的呢?早年的科学家主要靠对物质的宏观性质进行系统总结得出规律后进行推测，如今，科学家已经创造了许许多多测定分子结构的现代仪器，红外光谱就是其中的一种。分子中的原子
3、不是固定不动的，而是不断地振动着的。所谓分子立体结构其实只是分子中的原子处于平衡位置时的模型。当一束红外线透过分子时，分子会吸收跟它的某些化学键的振动频率相同的红外线，再记录到图谱上呈现吸收峰。通过计算机模拟，可以得知各吸收峰是由哪一个化学键、哪种振动方式引起的，综合这些信息，可分析出分子的立体结构。科学视野分子的立体结构是怎样测定的？形形色色的分子14测分子体结构：红外光谱仪吸收峰分析。科学视野分子的立体结构是怎样测定的？形形色色的分子15同为三原子分子，CO2 和 H2O 分子的空间结构却不同，什么原因？同为四原子分子，CH2O与 NH3 分子的的空间结构也不同，什么原因？形形色色的分子1
4、6二、价层电子对互斥（VSEPR）理论 （Valence Shell Electron Pair Repulsion）共价分子中，中心原子周围电子对排布的几何构型主要取决于中心原子的价层电子对的数目。价层电子对各自占据的位置倾向于彼此分离得尽可能的远，此时电子对之间的斥力最小，整个分子最稳定。1、理论要点 价层电子对包括成键的电子对和孤电子对不包括成键的电子对！价层电子对互斥理论172、价层电子对数计算 确定中心原子价层电子对数目 价电子数出现奇数时，单电子当作电子对看待价层电子对数(中心原子价电子数结合原子数)/2配位原子数孤电子对数键电子对数孤电子对数O、S为结合原子时，按“0”计算N为结
5、合原子时，按“-1”计算离子计算价电子对数目时，阴离子加上所带电荷数，阳离子减去所带电荷数孤电子对数价层电子对数 结合原子数价层电子对互斥理论18化学式 价层电子对数 结合的原子数 孤对电子对数 HCNSO2NH2BF3H3O+SiCl4CHCl3NH4+SO420 1 2 0 1 0 0 0 2 2 2 3 3 4 4 4 0 4 2 34 3 4 4 4 4 4 价层电子对互斥理论19化学式 价层电子对数 结合的原子数 孤对电子对数 H2OSO3NH3CO2SF4SF6PCl5PCl3CH42 0 1 0 1 0 0 1 2 3 3 2 4 6 5 3 0 4 4 34 2 5 6 5 4
6、 4 价层电子对互斥理论20确定价层电子对构型 价层电子对数目 2 3 4 5 6 价层电子对构型 直线 平面 三角型 正四面体 三角 双锥 正八 面体 注意：孤对电子的存在会改变键合电子对的分布方向，从而改变化合物的键角电子间斥力大小：孤对间孤对与键合间键合间价层电子对互斥理论213、确定分子构型 在价层电子对构型的基础上，去掉孤电子对由真实原子形成的构型价层电子对互斥理论22电子对数目 电子对的空间构型 成键电子对数 孤电子对 数 电子对的排列方式 分子的空间构型 实 例 2 直 线 2 0 直 线形 BeCl2 CO2 3 三角型 3 0 三角形 BF3 SO3 2 1 V形 SnBr2
7、PbCl2 ABn 型分子的VSEPR模型和立体结构 价层电子对互斥理论23电子对数目 电子对的空间构型 成键电子对数 孤电子对 数 电子对的排列方式 分子的空间构型 实 例 4 四面体 4 0 四面体 CH4 CCl4NH4SO423 1 三角锥 NH3 PCl3SO32H3O+2 2 V型 H2O 价层电子对互斥理论24电子对数目 电子对的空间构型 成键电子对数 孤电子对 数 电子对的排列方式 分子的空间构型 实 例 5 三角双锥 5 0 三角双锥 PCl5 4 1 变形四面体 SF4 3 2 T型 BrF3 2 3 直线型 XeF2 价层电子对互斥理论25微粒 结构式 VESPR模型 分
8、子或离子构型 HCN NH4 H3O SO2 BF3 BFFFSOOOHHHNHHHHCNH价层电子对互斥理论26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 HCN SO2 NH2 BF3 H3O+SiCl4 CHCl3 NH4+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价层电子对互斥理论271、下列物质中分子立体结构与水分子相似的是ACO2 BH2S CPCl3 DSiCl42、下列分子立体结构其中属于直线型分子的是AH2O BCO2 CC2H2DP43、下列分子立体结构其中属正八面体型分子的AH3O+BCO32 CP
9、Cl5DSF6BBCD价层电子对互斥理论28活动：请根据价层电子对互斥理论分 析CH4的立体构型 1.写出碳原子的核外电子排布图，思考为什么碳原子与氢原子结合形成CH4，而不是CH2？C原子轨道排布图1s22s22p2H原子轨道排布图1s1杂化轨道理论简介29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CC为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论杂化轨道理论简介30激发s2p2p2s2杂化3spsp3C：2s22p2 由1个s轨道和3
10、个p轨道混杂并重新组合成4个能量与形状完全相同的轨道。我们把这种轨道称之为 sp3杂化轨道。杂化轨道理论简介31为了四个杂化轨道在空间尽可能远离，使轨道间的排斥最小，4个杂化轨道的伸展方向成什么立体构型?杂化轨道理论简介32 四个H原子分别以4个s轨道与C原子上的四个sp3杂化轨道相互重叠后，就形成了四个性质、能量和键角都完全相同的S-SP3键，从而构成一个正四面体构型的分子。杂化轨道理论简介33 四个H原子分别以4个s轨道与C原子上的四个sp3杂化轨道相互重叠后，就形成了四个性质、能量和键角都完全相同的S-SP3键，从而构成一个正四面体构型的分子。杂化轨道理论简介34三、杂化理论简介1.概念
11、：在形成分子时，在外界条件影响下若干不同类型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叫做原子轨道的杂化，所形成的新轨道就称为杂化轨道。2.要点：（1）参与参加杂化的各原子轨道能量要相近（同一能级组或相近能级组的轨道）；（2）杂化前后原子轨道数目不变：参加杂化的轨道数目等于形成的杂化轨道数目；但杂化轨道改变了原子轨道的形状方向，在成键时更有利于轨道间的重叠；杂化轨道理论简介35杂化轨道理论简介36（3）杂化前后原子轨道为使相互间排斥力最小，故在空间取最大夹角分布，不同的杂化轨道伸展方向不同；杂化轨道理论简介37sp杂化轨道的形成过程x y z x y z z x y z x y z
12、 180 每个sp杂化轨道的形状为一头大，一头小，含有1/2 s 轨道和1/2 p 轨道的成分两个轨道间的夹角为180，呈直线型sp 杂化：1个s 轨道与1个p 轨道进行的杂化,形成2个sp杂化轨道。杂化轨道理论简介38180ClClBe例如：Sp 杂化 BeCl2分子的形成Be原子：1s22s2没有单个电子，激发s2p2p2s2spsp杂化ClClsppxpx杂化轨道理论简介39sp2杂化轨道的形成过程x y z x y z z x y z x y z 120 每个sp2杂化轨道的形状也为一头大，一头小，含有 1/3 s轨道和 2/3 p 轨道的成分，每两个轨道间的夹角为120，呈平面三角形
13、sp2杂化：1个s 轨道与2个p 轨道进行的杂化,形成3个sp2 杂化轨道。杂化轨道理论简介40FFFB例如：Sp2 杂化 BF3分子的形成B：1s22s22p1没有3个成单电子 激发s2p2p2s2sp2sp2杂化杂化轨道理论简介41sp3杂化轨道的形成过程x y z x y z z x y z x y z 10928 sp3杂化：1个s 轨道与3个p 轨道进行的杂化,形成4个sp3 杂化轨道。每个sp3杂化轨道的形状也为一头大，一头小，含有 1/4 s 轨道和 3/4 p 轨道的成分，每两个轨道间的夹角为109.5，空间构型为正四面体型杂化轨道理论简介42例如：Sp3 杂化 CH4分子的形
14、成激发s2p2p2s2杂化3spsp3C：2s22p2杂化轨道理论简介43其它杂化方式dsp2杂化、sp3d杂化、sp3d2杂化、d2sp3杂化、sp3d2杂化例如：sp3d2杂化：SF6构型：四棱双锥正八面体此类杂化一般是金属作为中心原子用于形成配位化合物杂化轨道理论简介44三、杂化理论简介3.杂化轨道分类：激发s2p2p2s2杂化3spsp3CH4原子轨道杂化等性杂化：参与杂化的各原子轨道进行成分的均匀混合。杂化轨道每个轨道的成分轨道间夹角(键角)sp1/2 s，1/2 p180sp21/3 s，2/3 p120sp3 1/4 s，3/4p10928杂化轨道理论简介453.杂化轨道分类：三
15、、杂化理论简介H2O原子轨道杂化O原子：2s22p4 有2个单电子，可形成2个共价键，键角应当是90，Why?2s2p2 对孤对电子杂化不等性杂化：参与杂化的各原子轨道进行成分上的不均匀混合。某个杂化轨道有孤电子对杂化轨道理论简介46排斥力：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 杂化轨道理论简介47三、杂化理论简介4.杂化类型判断：因为杂化轨道只能用于形成键或用来容纳孤电子对，故有杂化类型的判断方法：先确定分子或离子的VSEPR模型，然后就可以比较方便地确定中心原子的杂化轨道类型。=中心原子孤对电子对数中心原子结合的原子数杂化轨道数=中心原子价层电子对数杂化轨道理论简介
16、48三、杂化理论简介4.杂化类型判断：A的价电子对数 2 3 4 A的杂化轨道数 杂化类型 A的价电子空间构型 A的杂化轨道空间构型 ABm型分子或离子空间构型 对于ABm型分子或离子，其中心原子A的杂化轨道数恰好与A的价电子对数相等。234spsp2sp3直线形平面三角形正四面体直线形平面三角形正四面体直线形平面三角形或V形正四面体三角锥形或V形杂化轨道理论简介49例1：计算下列分子或离子中的价电子对数，并根据已学填写下表物质 价电子对数 中心原子杂化轨道类型 杂化轨道/电子对空间构型 轨道夹角 分子空间构型 键角 气态BeCl2 CO2 BF3 CH4 NH4+H2O NH3 PCl3 2
17、2344444sp sp sp2 sp3 直线形直线形平面三角形正四面体180180120109.5直线形直线形平面三角形正四面体V形三角锥形180180120109.5109.5104.5107.3107.3课堂练习杂化轨道理论简介50例2、对SO2与CO2说法正确的是（）A都是直线形结构B中心原子都采取sp杂化轨道C S原子和C原子上都没有孤对电子D SO2为V形结构，CO2为直线形结构D杂化轨道理论简介51试用杂化轨道理论分析乙烯和乙炔分子的成键情况 杂化轨道理论简介52 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。
18、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个相同的键，各自剩余的1个sp2杂化轨道相互形成一个键，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键。所以，在乙烯分子中双键由一个键和一个键构成。杂化轨道理论简介53 C原子在形成乙炔分子时发生sp杂化，两个碳原子以sp杂化轨道与氢原子的1s轨道结合形成键。各自剩余的1个sp杂化轨道相互形成1个键，两个碳原子的未杂化2p轨道分别在Y轴和Z轴方向重叠形成键。所以乙炔分子中碳原子间以叁键相结合。杂化轨道理论简介54大 键C6H6 sp2杂化 杂化轨道理论简介55CuSO45H2O配合物理论简介56Cu(H2
19、O)42+SO42 天蓝色 天蓝色天蓝色 无色 无色 无色Na+Cl-K+Br-K+实验探究21 固体溶液颜色无色离子：CuSO4 CuCl22H2O CuBr2 NaClK2SO4KBr向盛有固体样品的试管中，分别加1/3试管水溶解固体，观察实验现象并填写下表 什么离子呈天蓝色：白色白色白色 白色绿色深褐色思考与交流1 为什么CuSO4 5H2O晶体是蓝色而无水CuSO4 是白色？配合物理论简介57思考与交流2 Cu2+与H2O是如何结合的呢？1、在强酸溶液电离的过程中，H2O能与H+结合形成H3O+，请用电子式表示H与O形成H2O的过程，比较H2O和H3O+的电子式，讨论H2O与H+是如何
20、形成H3O+？O H2X O XH HXH O XH HX+配合物理论简介581、配位键（1）定义（2）配位键的形成条件（3）配位键的表示方法 一方提供孤电子对 一方提供空轨道 A B 提供孤电子对的原子与接受孤电子对的原子之间形成的共价键，（4）配位键的键参数 同其他相同原子形成的共价键键参数完全相同HOHH即“电子对给予接受键”配合物理论简介59思考与交流2 Cu2+H+提供空轨道接受孤对电子 H2O提供孤电子对 H2OHOHHCu H2O H2O H2O OH2 2+2、请根据H3O+的形成提出Cu(H2O)42+中 Cu2+与H2O结合方式的设想，并将你的想法与同学交流。配合物理论简介
21、602、配合物(2)配合物的组成 Cu(H2O)4 SO4 内界 外界 中心离子 配体 配位数(1)定义 通常把接受孤电子对的金属离子（或原子）与某些提供孤电子对的分子或离子以配位键结合形成的化合物称为配位化合物，简称配合物(配离子)读作：硫酸四水合铜配合物理论简介61天蓝色溶液 蓝色沉淀 深蓝色溶液 除水外，是否有其他电子给予体？实验探究22（取实验2-1所得硫酸铜溶液1/3实验）根据现象分析溶液成分的变化并说明你的推断依据，写出相关的离子方程式 深蓝色晶体 思考与交流3+乙醇静置配合物理论简介62天蓝色溶液 蓝色沉淀 深蓝色溶液 Cu(OH)2H2O Cu H2O H2O OH2 2+Cu
22、 H3N 2+NH3 NH3 NH3 深蓝色晶体 Cu(NH3)4 SO4H2O+乙醇静置配合物理论简介63Fe3+3SCN-=Fe(SCN）3血红色配位数可为16 Fe3+是如何检验的？思考能形成配合物的离子不能大量共存配合物理论简介642、有Fe2+Cu2+Zn2+Ag+H2O NH3ClCO可以作为中心离子的是可以作为配体的是Fe2+Cu2+Zn2+H2O NH3CNCOAg+CNClCH4CO2 微粒常见的配位体常见的中心离子过渡金属原子或离子X-CO CNH2O NH3SCN-配位数一般中心离子所结合的配体个数配合物理论简介65实验探究24 向实验22深蓝色溶液中滴加硫酸，观察实验现
23、象，由此现象变化说明了什么 天蓝色溶液 H2O Cu H2O H2O OH2 2+Cu2+OH2 Cu2+NH3 H+NH3 配位键的稳定性 H N H H H+深蓝色溶液 Cu H3N 2+NH3 NH3 NH3 H2O Cu H2O H2O OH2 2+天蓝色溶液 配合物理论简介66配合物具有一定的稳定性，配位键越强，配合物越稳定。过渡金属配合物远比主族金属易形成配合物（3）配合物的性质 配合物理论简介67叶绿素结构示意图配合物理论简介68NNNNFeCH3CH3H3CC OHOCOOHH3C血红素(Fe2+)结构示意图配合物理论简介69OCNH3CH2Pt2+第二代铂类抗癌药（碳铂）配合
24、物理论简介70MoFeS固氮酶中FeMo中心结构示意图配合物理论简介71（4）配合物的应用 a 在生命体中的应用 b 在医药中的应用 c 配合物与生物固氮 d 在生产生活中的应用 王水溶金 叶绿素 血红蛋白 抗癌药物酶 维生素B12 钴配合物 含锌的配合物 含锌酶有80多种 固氮酶照相技术的定影 电解氧化铝的助熔剂Na3AlF6 热水瓶胆镀银 HAuCl4配合物理论简介72（5）配合物的命名（1）配离子（从左向右，配位数配体合中心原子或中心离子化合物）（2）配合物类似于酸、碱、盐 六氰合铁（）酸钾 氢氧化二氨合银（）三氯一氨合铂（）酸钾 硫酸四氨合铜（）Cu(NH3)4 SO4 K3Fe(CN
25、)6 Ag(NH3)2OH KPt(NH3)Cl3 练习：配合物理论简介73巩固练习气态氯化铝（Al2Cl6）是具有配位键的化合物，分子中原子间成键关系如图所示，请将下列结构中你认为是配位键的斜线上加上箭头。1Al Cl Cl Cl Cl Al Cl Cl 配合物理论简介74巩固练习向下列配合物的水溶液中加入AgNO3溶液，不能生成AgCl沉淀的是（）A.Co(NH3)4Cl2 ClB.Co(NH3)3Cl3 C.Co(NH3)6 Cl3D.Co(NH3)5Cl Cl22、B配合物理论简介753、人体内血红蛋白是Fe2+卟林配合物，Fe2+与O2结合形成配合物，而CO与血红蛋白中的Fe2+也能生成配合物，根据生活常识，比较说明其配合物的稳定性。若发生CO使人中毒事故，首先该如何处理？还有哪种氧化物也可与血红蛋白中的Fe2+结合？血红蛋白CO形成的配合物更稳定 发生CO中毒事故，应首先将病人移至通风处，必要时送医院抢救。NO中毒原理同CO 巩固练习配合物理论简介76小结1、配位键 定义 配位键的形成条件 一方提供孤电子对 一方提供空轨道“电子对给予接受键”2、配合物 配合物的组成 定义 配合物的应用 配合物的性质 配合物理论简介77Thanks 谢谢您的观看！78Thanks 谢谢您的观看！
