分子的立体构型.ppt

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1、第二节 分子的立体构型,共价键,键,键,键参数,键能,键长,键角,衡量化学键的稳定性,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,分子的立体结构,温故知新,活动：,1、利用几何知识分析一下，空间分布的两个点是否一定在同一直线？,迁移:两个原子构成的分子，将这2个原子看成两个点，则它们在空间上可能构成几种形状？分别是什么？,O2,HCl,活动：,2、利用几何知识分析一下，空间分布的三个点是否一定在同一直线上？,迁移：三个原子构成的分子，将这3个原子看成三个点，则它们在空间上可能构成几种形状？分别是什么？,结论：,在多原子构成的分子中，由于原子间排列

2、的空间顺序不一样，使得分子有不同的结构，这就是所谓的分子的立体构型。,O2,HCl,1、双原子分子（直线型）,一.形形色色的分子,H2O,CO2,2、三原子分子立体结构（有直线形和V形）,直线形180,V形105,3、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。常见的是平面三角形、三角锥形）,HCHO,NH3,平面三角形 120,三角锥形107,C2H2,P4,4、五原子分子立体结构（最常见的是正四面体）,CH4,正四面体,5、其它,P4,正四面体60,C2H2,直线形180,C60,C20,C40,C70,资料卡片：,形形色色的分子,测分子体结构：红外光谱仪吸收峰分析。,同为

3、三原子分子，CO2 和 H2O 分子的空间结构却不同，什么原因？,思考:,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？,直线形,V形,三角锥形,平面三角形,二价层互斥理论（VSEPR）,1.内容,对ABn型的分子或离子，中心原子A价层电子对（包括成键键电子对和未成键的孤对电子对）之间由于存在排斥力，将使分子的几何构型总是采取电子对相互排斥最小的那种构型，以使彼此之间斥力最小，分子体系能量最低,最稳定。,键电子对和孤对电子对,排斥力最小,一般分子组成可写成ABn型。A称为中心原子;B称为配位体(可以是原子、分于或原于团);n是配位体个数;B的个数由价电子对数决定。,(1

4、)当中心原子的价电子全部参与成键时，为使价电子斥力最小，就要求尽可能采取对称结构。,价层电子对互斥理论,价层电子对互斥理论的基本内容：分子中的价电子对成键电子对和孤电子对由于相互排斥作用，尽可能趋向彼此远离。,(3)电子对之间的夹角越大，相互之间的斥力越小。,(2)当中心原子的价电子部分参与成键时，未参与成键的孤电子对与成键电子对之间及孤电子对之间、成键电子对之间的斥力不同，从而影响分子构型。,剖析内容,剖析内容,对ABn型的分子或离子，中心原子A价层电子对（包括成键键电子对和未成键的孤对电子对）之间由于存在排斥力，将使分子的几何构型总是采取电子对相互排斥最小的那种构型，以使彼此之间斥力最小，

5、分子体系能量最低,最稳定。,排斥力最小,A,2.价层电子对（键电子对和未成键的孤对电子对）,H2O,NH3,CO2,CH4,2,3,4,2,2,2,4,3,1,4,4,0,4,2,0,2,中心原子上的孤电子对数=1/2（a-xb),键电子对数,=键个数+中心原子上的孤对电子对个数,价层电子对数,=与中心原子结合的原子数,6,1,5-1=4,0,4+2=6,0,2,2,4,1,3,2,孤电子对的计算,6,2,1,2,=1/2（a-xb),3.价电子对的空间构型(VSEPR模型),价层电子对数目：2 3 4VSEPR模型：,直线,平面三角形,正四面体,价层电子对数目：5 6VSEPR模型：三角双锥

6、形 正八面体形,价层电子对数,4 正四面体形 CH4、CCl4,2 直线形 CO2、CS2,3 平面三角形 CH2O、BF3,5 三角双锥形 PCl5,6 正八面体形 SF6,VSEPR模型,(1)VSEPR模型特征：用有区别的标记表示分子中的孤电子对和成键电子对的模型。如H2O、NH3的结构的表示方法有,价层电子对互斥模型(VSEPR models),a、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，如CO2、CH2O、CH4等分子中的碳原子，它们的立体结构可用中心原子周围的原子数n来预测，概括如下：ABn立体结构范例,n=4 正四面体形 CH4、CCl4,n=2 直线形

7、CO2、CS2,n=3 平面三角形 CH2O、BF3,n5 三角双锥形 PCl5,n6 正八面体形 SF6,(2)分子的立体结构与VSEPR模型的关系,b.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。,分子的 VSEPR 模型,分子立体构型,结构式,化学式,4.VSEPR模型应用预测分子立体构型,2,3,2,0,0,1,直线形,直线形,平面三角形,平面三角形,V形,平面三角形,中心原子的孤对电子也要占据中心原子的空间，并与成键电子对互相排斥。推测分子的立体模型必须略去VSEPR模型

8、中的孤电子对,4,3,2,0,1,2,正四面体,正四面体,正四面体,三角锥形,正四面体,V形,应用反馈,2,0,2,3,空间构型,V形,平面三角形,V 形,2,2,平面三角形,四面体,四面体,a表示中心原子的价电子数，对于主族元素来说，a最外层电子数；对于阳离子来说，a中心原子的价电子数离子电荷数；对于阴离子来说，a中心原子的价电子数|离子电荷数|。x表示与中心原子结合的原子数，即键电子对数。b表示与中心原子结合的原子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。,归纳总结,中心原子上的价层电子对数的计算,ABn 型分子的VSEPR模型和立体结构,2,3,平面三角形,2 0 AB2,

9、直线形 CO2,3 0 AB3,2 1 AB2,价,层,电,子,对,数,平面三角形 BF3,V形,SO2,小结:,直线形,模型,4,正四面体,4 0 AB4,3 1 AB3,2 2 AB2,正四面体 CH4,三角锥形 NH3,V形,H2O,1.若ABn型分子的中心原子A上没有未用于形成共价键的孤对电子，运用价层电子对互斥模型，下列说法正确的（）A.若n=2，则分子的立体构型为V形 B.若n=3，则分子的立体构型为三角锥形 C.若n=4，则分子的立体构型为正四面体形 D.以上说法都不正确,C,牛刀小试,2.用价层电子对互斥模型判断SO3的分子构型 A、正四面体形 B、V形 C、三角锥形 D、平面

10、三角形,D,课堂练习：1、多原子分子的立体结构有多种，三原子分子的立体结构有 形和 形，大多数四原子分子采取 形和 形两种立体结构，五原子分子的立体结构中最常见的是 形。2、下列分子或离子中，不含有孤对电子的是 A、H2O、B、H3O+、C、NH3、D、NH4+3、下列分子BCl3、CCl4、H2S、CS2中,其键角由小到大的顺序为 4、以下分子或离子的结构为正四面体，且键角为10928 的是 CH4 NH4+CH3Cl P4 SO42-A、B、C、D、,直线,V,平面三角,三角锥,D,C,正四面体,第二节 分子的立体构型,第二课时杂化理论,活动：请根据价层电子对互斥理论分析CH4的立体构型,

11、新问题1：,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？,新问题2：,C,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，,为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论,不可能得到四面体构型的甲烷分子,C：2s22p2,由1个s轨道和3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。,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?,四个H原子

12、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。,1.概念：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；,三.杂化轨道理论,能量相近：ns,np ns,np,ns(n-1)

13、d,ns,np,sp杂化轨道的形成过程,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。,Cl,Cl,Be,例如：Sp 杂化 BeCl2分子的形成,Be原子：1s22s2 没有单个电子，,sp2杂化轨道的形成过程,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,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。,例如：Sp2

14、 杂化 BF3分子的形成,B：1s22s22p1没有3个成单电子,sp3杂化轨道的形成过程,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,例如：Sp3 杂化 CH4分子的形成,C：2s22p2,sp3杂化,3.杂化轨道分类：,CH4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)sp 1/2 s，1/2 p 180 sp2 1/3 s，2/3 p 120 s

15、p3 1/4 s，3/4p 10928,sp3杂化,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?,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,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,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,小结：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,(1)杂化轨道数与参与杂化的原

16、子轨道数相同，但能量不同。(2)杂化轨道为使相互间的排斥力最小，故在空间取最大夹角分布，不同的杂化轨道伸展方向不同。(3)杂化轨道只用于形成 键 或者用来容纳未参与成键的孤电子对。(4)未参与杂化的p轨道，可用于形成键。,归纳总结,4.杂化类型判断：,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。,2,3,4,sp,sp2,sp3,直线型,平面三角形,正四面体,直线型,平面三角形,正四面体,直线型,平面三角形或V形,正四面体三角锥形或V形,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,2,2,3,4,4,4,4,4,sp,sp,sp2,sp3,直线形,

17、直线形,平面三角形,正四面体,180,180,120,109.5,直线形,直线形,平面三角形,正四面体,V形,三角锥形,180,180,120,109.5,109.5,104.5,107.3,107.3,课堂练习,例题二：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,试用杂化轨道理论分析乙烯和乙炔分子的成键情况,交流讨论,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

18、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。,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。,大 键 C6H6,sp2杂化,归纳总结(1)利用价层电子对互斥理论、杂化轨道理论判断分子构型的思路。价层电子对杂化轨道数杂化类型杂化轨道构型分子构型。(2)杂化轨道不但形成共价

19、键，还可以容纳未参与成键的孤电子对。分子的立体构型不考虑孤电子对占据的空间。(3)如果中心原子有孤电子对，杂化轨道的形状与分子的立体构型不相符。杂化轨道的立体构型略去孤电子对占有的空间，剩下的便是分子的立体构型。(4)有机物中碳原子杂化类型的判断：饱和碳原子采取sp3杂化，连接双键的碳原子采取sp2杂化，连接三键的碳原子采取sp杂化。,碳原子有4个价电子，在有机化合物中价电子均参与成键，但杂化方式不一定相同。在乙烷、乙烯、乙炔、苯、甲醛分子中，碳原子采取sp杂化的分子是(写结构简式，下同)_，采取sp2杂化的分子是_ _，采取sp3杂化的分子是_。,CH3CH3,CHCH,CH2=CH2、,H

20、CHO,解析采取sp杂化的分子呈直线形，采取sp2杂化的呈平面形，采取sp3杂化的呈四面体形。,活学活用,B,C,C,D,直线形,V形,三角锥形,正四面体形,第二节 分子的立体构型,第三课时配位理论,Cu(H2O)42+,SO42,天蓝色,天蓝色,天蓝色,无色,无色,无色,Na+,Cl-,K+,Br-,为什么CuSO4 5H2O晶体是蓝色而无水CuSO4 是白色？,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+是如何形成H3O+？,+,1.配位键,.定义：,.表示

21、方法:,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，,即“电子对给予接受键”,A表示提供孤对电子的原子，叫电子给予体或配体，常为N、O、P、S、卤素的原子或离子,B表示接受电子的原子，叫接受体，一般为过渡金属,.键参数:,同其他相同原子形成的共价键键参数完全相同,.形成条件:,一方提供孤电子对,一方提供空轨道,(1)配位键是一种特殊的共价键。配位键中的共用电子对是由成键单方提供的，而其他的共价键的共用电子对是由成键双方提供的。,归纳总结,(2)配位键的形成条件成键原子一方能提供孤电子对。如分子有NH3、H2O、HF、CO等；离子有Cl、OH、CN、SCN等。成键原子另一方能提供空轨

22、道。如H、Al3、B及过渡金属的原子或离子。,(3)配位键同样具有饱和性和方向性。一般来说，多数过渡金属的原子或离子形成配位键的数目是基本不变的，如Ag形成2个配位键；Cu2形成4个配位键等,D,配位键与非极性键、极性键的区别与联系,成键原子得、失电子能力相同(同种非金属),成键原子得、失电子能力差别较小(不同非金属或少数金属与非金属),成键原子一方有孤电子对(配体)，另一方有空轨道(中心离子),Cu2+与H2O是如何结合的呢？,Cu2+,H+,提供空轨道接受孤对电子,H2O,提供孤电子对,H2O,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

23、与同学交流。,向盛有硫酸铜水溶液的试管里加入氨水，首先形成难溶物，继续添加氨水，难溶物溶解，得到深蓝色的透明溶液；若加入极性较小的溶剂(如乙醇)，将析出深蓝色的晶体。,实验2-2,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,Cu(OH)2,深蓝色晶体,Cu(NH3)4 SO4H2O,+乙醇,静置,2.配合物,.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,主要是配离子的形成

24、。以配离子Cu(NH3)42为例，NH3分子中氮原子的孤电子对 进入Cu2的空轨道，Cu2与NH3分子中的氮原子通过共用氮原子提供的孤电子对 形成配位键。配离子Cu(NH3)42可表示为,.配合物的形成,.配合物的组成,内界,外界,中心离子,配体,配位数,(配离子),(1)中心原子是提供空轨道接受孤电子对的原子。中心原子一般都是带正电荷的阳离子(此时又叫中心离子)，过渡金属离子最常见的有Fe3、Ag、Cu2、Zn2等。,(1)中心离子或原子(也称形成体)有空轨道,主要是一些过渡金属，如铁、钴、镍、铜、银、金、铂等金 属元素的离子；,或是具有高氧化数的非金属元素，硼，硅、磷等，如NaBF4 中的

25、B()、K2SiF6中的Si()和NH4PF6中的P()；,或是不带电荷的中性原子，如Ni(CO)4,Fe(CO)5中的Ni,Fe都是中性原子，,碱金属、碱土金属等可作为螯合物的形成体。,Cu(NH3)4SO4中，NH3是配位体，N为配位原子。,(2)配位体和配位原子 有孤对电子,a.单齿配位体(一个配位体中只有一个配位原子)含氮配位体 NH3,NCS-;含硫配位体 SCN-;含卤素配位体 F-,Cl-,Br-,I-;含碳配位体 CN-,CO 含氧配位体 H2O,OH-，羧酸，醇，醚等,b.多齿配位体(有两个或两个以上的配位原子)乙二胺 NH2一CH2一CH2一NH2 简写为en，乙二胺四乙酸

26、根（EDTA）等。,(3)配位数与中心离子直接以配位键结合的配位原子个数。,例：AlF63-配位数6、Cu(NH3)4SO4 配位数4、Co(NH3)2(en)2(NO3)3 配位数6,*中心离子的电荷高，对配位体的吸引力较强，有利于形成配位数较高的配合物。,*中心离子半径越大，其周围可容纳配体就越多，配位数越大。,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：2 4(或6)6(或4)6(或8),AlF63-AlCl4-BF4-AgI2-AgI42-从这些配离子你看出配位数有什么规律？,配离子的电荷等于中心离子电荷与配位体总电荷的代数和。如 K2P

27、tCl4,Fe3+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,常见的配位体,常见的中心离子,过渡金属原子或离子,X-,CO,H2O,NH3,SCN,配位数,一般中心离子所结合的配体个数,2、有Fe2+Cu2+Zn2+Ag+H2O NH3,CO,可以作为中心离子的是,可以作为配体的是,Fe2+,Cu2+,Zn2+,H2O,NH3,CO,Ag+,CH4,CO2,微粒,实验探究24,向实验22深蓝色溶液中滴加硫酸，观察实验现象，由此现象变化说明了什么,天蓝色溶液,+硫酸,配位键的稳定性,配合物的命名,（1）配离子（从左向右，配位

28、数配位体名称合中心原子或中心离子(用罗马数字表示氧化数)，化合物）,阴离子次序为：简单离子复杂离子有机酸根离子。中性分子次序为：NH3H2O有机分子。,（2）配合物类似于酸、碱、盐,1配位阴离子配合物-配位阴离子“酸”外界,2配位阳离子配合物“某化某”或“某酸某”,K2SiF6 六氟合硅()酸钾KPtCl5(NH3)五氯一氨合铂()酸钾,Co(NH3)6Br3 三溴化六氨合钴()Co(NH3)2(en)2(NO3)3 硝酸二氨二（乙二胺）合钴（）,3中性配合物,Ni(CO)4 四羰基合镍(0),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（）,配合物的盐与复盐的比较

29、,复盐,能电离出两种或两种以上阳离子的盐。如明矾 KAl(SO4)212H2O、光卤石 KCl MgCl2 6H2O等，仅在固态时稳定存在，一旦溶于水，几乎全部解离成各组分离子：KAl(SO4)212H2O(溶于水)K+Al3+2SO42-+12 H2O KCl MgCl2 6H2O(溶于水)K+Mg2+3Cl-+6H2O,配合物盐，是在配合物的溶液或晶体中，十分明确地存在着 含有配位键的、能独立存在的复杂组成的离子：Cu(NH3)4SO4H2O Cu(NH3)42+SO42-+H2O,形成配合物时性质的改变,1、颜色的改变Fe3+nNCS-=Fe(NCS)n(n-3)-,2、溶解度的改变：A

30、gCl HCl AgCl2-+H+AgCl+2NH3=Ag(NH3)2+Cl-Au+HNO3+4HCl=HAuCl4+NO+2H2O 3Pt+4HNO3+18HCl=3H2PtCl6+4NO+8H2O,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,配合物的性质,3.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,叶绿

31、素结构示意图,血红素(Fe2+)结构示意图,O,C,NH3,CH2,Pt2+,第二代铂类抗癌药（碳铂）,固氮酶中FeMo中心结构示意图,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。,1,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 Cl,B:Co(NH3)3Cl3,C:Co(NH3)6 Cl3,D:Co(NH3)5Cl Cl2,2、,B,3、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,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,