分子的立體構(gòu)型完整版本

分子的立體構(gòu)型,一、形形色色的分子,O2,HCl,H2O,CO2,C2H2,CH2O,COCl2,NH3,P4,CH4,CH3CH2OH,CH3COOH,C6H6,C8H8,CH3OH,C60,C20,C40,C70,一、形形色色的分子,O2,HCl,H2O,CO2,1、雙原子分子（直線型）,2、三原子分子立體結(jié)構(gòu)（有直線形和V形）,、四原子分子立體結(jié)構(gòu)（直線形、平面三角形、三角錐形、正四面體）,（平面三角形，三角錐形）,C2H2,CH2O,COCl2,NH3,P4,、五原子分子立體結(jié)構(gòu),最常見的是正四面體,CH4,CH3CH2OH,CH3COOH,C6H6,C8H8,CH3OH,5、其它：,C60,C20,C40,C70,資料卡片：,形形色色的分子,分子世界如此形形色色，異彩紛呈，美不勝收，常使人流連忘返。那么分子結(jié)構(gòu)又是怎么測(cè)定的呢,物理方法：紅外光譜,測(cè)分子體結(jié)構(gòu)：紅外光譜儀吸收峰分析。,紅外光譜的基本原理：分子是不斷震動(dòng)著的，分子的立體構(gòu)型其實(shí)是分子中的原子處于平衡位置時(shí)的模型，當(dāng)一束紅外線透過分子時(shí)，分子吸收跟它的某些化學(xué)振動(dòng)頻率相同的紅外線，再記錄到圖譜上呈現(xiàn)吸收峰。紅外光譜可以測(cè)得分子中有什么樣的化學(xué)鍵，經(jīng)綜合分析得知分子的立體結(jié)構(gòu)。,用質(zhì)譜儀測(cè)定分子結(jié)構(gòu)：基本原理是在質(zhì)譜儀中使分子失去電子變成帶正電荷的分子離子（如C7H8C6H5CH3+）、碎片離子。由于其各自不同的相對(duì)分子質(zhì)量。在高壓電場(chǎng)加速后，通過狹縫進(jìn)入磁場(chǎng)分析器得到分離，在記錄儀上呈現(xiàn)一系列峰，相對(duì)質(zhì)量與其電荷比（m/z）簡(jiǎn)稱質(zhì)荷比。最大質(zhì)荷比等于相對(duì)分子質(zhì)量。m/z=92失去一個(gè)氫原子的甲苯正離子C6H5CH2+。,思考：為什么不同的分子空間構(gòu)型不同呢？,同為三原子分子，CO2和H2O分子的空間結(jié)構(gòu)卻不同，什么原因？,思考:,直線形,V形,同為四原子分子，CH2O與NH3分子的的空間結(jié)構(gòu)也不同，什么原因？,思考:,三角錐形,平面三角形,二、價(jià)電子對(duì)互斥理論（VSEPR）預(yù)測(cè)分子的立體結(jié)構(gòu),理論要點(diǎn)：原子周圍的價(jià)電子對(duì)之間存在著排斥力，因此他們傾向于相互遠(yuǎn)離以減少這種斥力，從而使分子采取某種穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。,價(jià)層電子對(duì)是指：分子中的中心原子上的電子對(duì)，包括鍵電子對(duì)和中心原子上的孤電子對(duì),1.孤電子對(duì)對(duì)數(shù)的求法中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)=1/2(a-xb)a為中心原子的價(jià)電子數(shù)，x為中心原子結(jié)合的原子數(shù)，b為與中心原子結(jié)合的原子最多能接受的電子數(shù),2.價(jià)層電子對(duì)的求法價(jià)層電子數(shù)=孤電子對(duì)數(shù)+鍵電子對(duì)對(duì)于陽(yáng)離子a為中心原子價(jià)電子減去離子的電荷數(shù)。對(duì)于陰離子a為中心原子價(jià)電子數(shù)加上離子電荷的絕對(duì)值,計(jì)算下列分子或離子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)n水、二氧化硫、二氧化碳、氨氣、三氟化硼、碳酸根離子、硫酸根離子、硝酸根離子、甲烷、銨根離子,3.價(jià)層電子對(duì)互斥模型（VSEPR）,基本要點(diǎn)ABn型分子（離子）中中心原子A周圍的價(jià)電子對(duì)的幾何構(gòu)型，主要取決于價(jià)電子對(duì)數(shù)（n），價(jià)電子對(duì)盡量遠(yuǎn)離，使它們之間斥力最小。,平面三角形1200,正四面體109.50,直線1800,價(jià)電子對(duì)空間構(gòu)型,4,3,2,n,1.中心原子上的價(jià)電子都用于形成共價(jià)鍵，它們的立體結(jié)構(gòu)可用中心原子周圍的原子數(shù)n來預(yù)測(cè)。,2.中心原子上的有孤對(duì)電子的分子，中心原子的孤對(duì)電子也要占據(jù)中心原子周圍的空間，并參與互相排斥。,應(yīng)用反饋:,0,1,2,0,1,0,0,0,2,2,2,3,3,4,4,4,直線形,V形,V形,平面三角形,三角錐形,四面體,正四面體,正四面體,1、C的價(jià)電子中只有兩個(gè)未成對(duì)電子，為什么CH4分子中C形成四個(gè)共價(jià)鍵？3個(gè)相互垂直的2p和一個(gè)球形的2s與氫原子4個(gè)1s原子軌道重疊不可能得到正四面體構(gòu)型的甲烷分子。,疑問？,三、雜化軌道理論解釋分子的立體結(jié)構(gòu),Pauling（鮑林）在價(jià)鍵理論基礎(chǔ)上提出了“雜化”假設(shè)，補(bǔ)充了價(jià)鍵理論的不足。（一）雜化理論要點(diǎn)：1.在形成分子時(shí)，每一原子中能量相近的“軌道”會(huì)發(fā)生重組，形成新的原子軌道，這個(gè)過程稱“雜化”，新的原子軌道稱“雜化軌道”。2.雜化前后原子“軌道”總數(shù)不變，但能量趨于平均化，“雜化軌道”的對(duì)稱性更高,更有利于成鍵。3.原子可用“雜化軌道”與其它原子的軌道（或“雜化軌道”）重疊形成共價(jià)鍵。,（二）雜化類型,1、sp3雜化：同一原子中，1個(gè)s軌道與3個(gè)能量相近的p軌道雜化形成4個(gè)sp3雜化軌道(含1/4原s軌道成份和3/4原p軌道成份)。例：6C2psp3,sp3雜化,2s,三、雜化軌道理論簡(jiǎn)介,C原子基態(tài)原子電子排布的軌道表示式,sp3雜化軌道的形成過程,試用雜化軌道理論解釋VSEPR模型：,2、sp雜化：同一原子中1個(gè)s軌道與1個(gè)p軌道雜化形成2個(gè)sp雜化軌道。,兩個(gè)SP雜化軌道,3、sp2雜化：同一原子中，1個(gè)s軌道與2個(gè)能量相近的p軌道雜化形成三個(gè)sp2雜化軌道(含1/3原s軌道成份和2/3原p軌道成份)。,C原子基態(tài)電子排布軌道表示式,sp2雜化軌道的形成過程,120,C原子基態(tài)原子電子排布的軌道表示式,sp雜化軌道的形成過程,180,互斥模型（VSEPR）模型與雜化軌道類型ABnn=2sp雜化n=3sp2雜化n=4sp3雜化了解n=5sp3d(或dsp3)雜化n=6sp3d2(或d2sp3)雜化,2.雜化軌道的應(yīng)用范圍:雜化軌道只應(yīng)用于形成鍵或者用來容納未參加成鍵的孤對(duì)電子。,判斷下列分子或離子中,中心原子的雜化軌道類型，并預(yù)測(cè)幾何構(gòu)型。NH4+、NH3、H2O、CH2O、SO2SO3BeCl2、CO2、PCl3、BCl3、CS2、SO42-、PO43-、SiO4-、ClO4-、NO3-、CO32-、H3O+,一般方法：1、看中心原子有沒有形成雙鍵或叁鍵，如果有1個(gè)叁鍵，則其中有2個(gè)鍵，用去了2個(gè)P軌道，形成的是SP雜化；如果有1個(gè)雙鍵則其中有1個(gè)鍵，形成的是SP2雜化；如果全部是單鍵，則形成的是SP3雜化。2、沒有填充電子的空軌道一般不參與雜化，1對(duì)孤對(duì)電子占據(jù)1個(gè)雜化軌道。,例題一：下列分子中的中心原子雜化軌道的類型相同的是()ACO2與SO2BCH4與NH3CBeCl2與BF3DC2H2與C2H4,例題二：對(duì)SO2與CO2說法正確的是()A都是直線形結(jié)構(gòu)B中心原子都采取sp雜化軌道CS原子和C原子上都沒有孤對(duì)電子DSO2為V形結(jié)構(gòu)，CO2為直線形結(jié)構(gòu),D,課堂練習(xí),1.下列物質(zhì)中，分子的立體結(jié)構(gòu)與水分子相似的是（）A.CO2B.H2SC.PCl3D.SiCl42.下列分子的立體結(jié)構(gòu)，其中屬于直線型分子的是（）A.H2OB.CO2C.C2H2D.P4,B,BC,3.若ABn型分子的中心原子A上沒有未用于形成共價(jià)鍵的孤對(duì)電子，運(yùn)用價(jià)層電子對(duì)互斥模型，下列說法正確的（）A.若n=2，則分子的立體構(gòu)型為V形B.若n=3，則分子的立體構(gòu)型為三角錐形C.若n=4，則分子的立體構(gòu)型為正四面體形D.以上說法都不正確,課堂練習(xí),C,第三節(jié)：分子的性質(zhì)一、鍵的極性和分子的極性,知識(shí)回顧在單質(zhì)分子或化合物中，同種原子形成共價(jià)鍵，兩個(gè)原子吸引電子的能力相同，共用電子對(duì)不偏向任何一個(gè)原子，因此成鍵的原子都不顯電性。這樣的共價(jià)鍵叫做非極性共價(jià)鍵，簡(jiǎn)稱非極性鍵。,在化合物分子中，不同種原子形成的共價(jià)鍵，由于不同原子吸引電子的能力不同，共用電子對(duì)必然偏向吸引電子能力強(qiáng)的原子一方，因而吸引電子能力較強(qiáng)的原子一方相對(duì)地顯負(fù)電性，吸引電子能力較弱的原子一方相對(duì)地顯正電性。這樣的共價(jià)鍵叫做極性共價(jià)鍵，簡(jiǎn)稱極性鍵。,對(duì)分子而言如果正電中心和負(fù)電中心不重合則為極性分子。對(duì)分子而言如果正電中心和負(fù)電中心重合則為非極性分子。,極性分子：分子中正負(fù)電荷中心不重合，從整個(gè)分子來看，電荷的分布是不均勻的，不對(duì)稱的，這樣的分子為極性分子。,非極性分子：分子中正負(fù)電荷中心重合，從整個(gè)分子來看，電荷的分布是均勻的，對(duì)稱的，這樣的分子為極性分子。,極性分子和非極性分子,1、定義,如何判斷分子是否有極性？正負(fù)電荷中心是否重合。各種分子分析舉例。,2、常見分子的構(gòu)型及其分子的極性,X2型：H2,類型實(shí)例結(jié)構(gòu)鍵的極性分子極性,N2,非極性鍵非極性分子,均為直線型,類型實(shí)例結(jié)構(gòu)鍵的極性分子極性,XY型HF,NO,極性鍵極性分子,均為直線型,類型實(shí)例結(jié)構(gòu)鍵的極性分子極性,X2Y型,CO2,SO2,極性鍵,非極性分子,極性鍵,極性分子,直線型,角形,類型實(shí)例結(jié)構(gòu)鍵的極性分子極性,X2Y型,H2O,H2S,極性鍵,極性分子,均為角形,類型實(shí)例結(jié)構(gòu)鍵的極性分子極性,XY3型,BF3,NH3,極性鍵,非極性分子,極性鍵,極性分子,平面三角形,三角錐形,類型實(shí)例結(jié)構(gòu)鍵的極性分子極性,XY4型,CH4,CCl4,均為正四面體形,極性鍵,非極性分子,經(jīng)驗(yàn)規(guī)律:在ABn型分子中，當(dāng)A的化合價(jià)數(shù)值等于其族序數(shù)時(shí)，該分子為非極性分子.舉例,鍵的極性與分子的極性的區(qū)別與聯(lián)系,極性鍵和非極性鍵,是否由同種元素原子形成,極性分子和非極性分子,極性分子和非極性分子,1.以非極性鍵結(jié)合的雙原子分子必為非極性分子；,2.以極性鍵結(jié)合的雙原子分子一定是極性分子；,3.以極性鍵結(jié)合的多原子分子，是否是極性分子，由該分子的空間構(gòu)型決定。,鍵有極性，分子不一定有極性。,1.分子間作用力對(duì)物質(zhì)的熔沸點(diǎn)，溶解性等性質(zhì)有著直接的影響,二、范德華力及氫鍵對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響,分子間作用力,氫鍵,范德華力,分子間氫鍵,分子內(nèi)氫鍵,相對(duì)分子質(zhì)量,分子極性,相對(duì)分子質(zhì)量:分子極性,三、氫鍵,1.分子中與電負(fù)性很大的元素（一般指氧、氮、氟）相結(jié)合的氫原子和另一個(gè)分子中電負(fù)性極大的原子間產(chǎn)生的作用力。常用XHY表示，式中的虛線表示氫鍵。X、Y代表F、O、N等電負(fù)性大、原子半徑較小的原子。,2.氫鍵形成的條件,（1）分子中必須有一個(gè)與電負(fù)性極大的元素原子形成強(qiáng)極性鍵的氫原子；,（2）分子中必須有帶孤電子對(duì)、電負(fù)性大、而且原子半徑小的原子。,實(shí)際上只有F、O、N等原子與H原子結(jié)合的物質(zhì)，才能形成較強(qiáng)的氫鍵。,AHB,形成氫鍵的條件：,有一個(gè)與電負(fù)性很大的原子A形成共價(jià)鍵的氫原子；有另一個(gè)電負(fù)性很大并且有孤對(duì)電子的原子B。,3.氫鍵的特點(diǎn)：,（1）氫鍵作用強(qiáng)于范德華力但弱于化學(xué)鍵。,FHFOHOOHNNHNOHClOHS,（2）氫鍵具有方向性和飽和性,方向性：分子鍵形成的氫鍵是直線型的（即A、H、B三個(gè)原子在一條直線上）。,飽和性：一般情況下，一個(gè)氫原子只能和一個(gè)B原子形成氫鍵。,4.氫鍵的種類：,分子間氫鍵,分子內(nèi)氫鍵,鄰羥基苯甲醛水楊醛,5.氫鍵對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響：,分子間氫鍵使物質(zhì)的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)升高；分子內(nèi)氫鍵一般使化合物的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)降低。,在極性溶劑中，若溶質(zhì)分子與溶劑分子形成氫鍵，則使溶質(zhì)的溶解度增大；若溶質(zhì)分子內(nèi)有氫鍵存在，則在極性溶劑中溶解度減小，而在非極性溶劑中溶解度增加。,接近沸點(diǎn)的水蒸氣相對(duì)分子質(zhì)量量偏大的的原因是：存在因氫鍵而締合的“締合分子”,H2O的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)：,H2O的密度與溫度的關(guān)系,解釋水的密度隨溫度變化的原因？,5.氫鍵對(duì)化合物性質(zhì)的影響,分子間形成氫鍵時(shí)，可使化合物的熔、沸點(diǎn)顯著升高。,在極性溶劑中，若溶質(zhì)分子和溶劑分子間能形成氫鍵，則可使溶解度增大。,分子內(nèi)氫鍵的形成，使分子具有環(huán)狀閉合的結(jié)構(gòu)。一般會(huì)使物質(zhì)的熔沸點(diǎn)下降,在極性溶劑中的溶解度降低,許多大分子分子內(nèi)也含有氫鍵。DNA雙螺旋的兩個(gè)螺旋鏈?zhǔn)怯脷滏I相結(jié)合的。,思考：,A與C互不相溶B在A中的溶解度大于在C中的溶解度A與B不發(fā)生化學(xué)反應(yīng),A,四、溶解性,（一）相似相溶原理,1.極性溶劑（如水）易溶解極性物質(zhì)2.非極性溶劑（如苯、汽油、四氯化碳、酒精等）能溶解非極性物質(zhì)（Br2、I2等）3.含有相同官能團(tuán)的物質(zhì)互溶，如水中含羥基（-OH）能溶解含有羥基的醇、酚、羧酸。,四、溶解性1影響物質(zhì)溶解性的因素影響固體溶解度的主要因素是_。影響氣體溶解度的主要因素是_和_。2相似相溶規(guī)律：_。如果存在氫鍵，則溶劑和溶質(zhì)之間的氫鍵作用力越大，溶解性越_。相反，無氫鍵相互作用的溶質(zhì)在有氫鍵的水中的溶解度就比較_?！跋嗨葡嗳堋边€適用于分子結(jié)構(gòu)的_。如果溶質(zhì)與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)可_其溶解度。,練習(xí)1比較NH3和CH4在水中的溶解度。怎樣用相似相溶規(guī)律理解它們的溶解度不同？2為什么在日常生活中用有機(jī)溶劑(如乙酸乙酯)溶解油漆而不用水？3怎樣理解汽油在水中的溶解度很??？4怎樣理解低碳醇與水互溶，而高碳醇在水中的溶解度卻很小？,練習(xí)5根據(jù)物質(zhì)的溶解性“相似相溶”的一般規(guī)律，說明溴、碘單質(zhì)在四氯化碳中比在水中溶解度大，下列說法正確的是()A溴、碘單質(zhì)和四氯化碳中都含有鹵素B溴、碘是單質(zhì)，四氯化碳是化合物CBr2、I2是非極性分子，CCl4也是非極性分子，而水是極性分子D以上說法都不對(duì),C,左手和右手不能重疊左右手互為鏡像,五、手性1具有完全相同的和的一對(duì)分子，如同左手與右手一樣互為鏡像，卻在三維空間里不能重疊，互稱手性異構(gòu)體(又稱對(duì)映異構(gòu)體、光學(xué)異構(gòu)體)。含有手性異構(gòu)體的分子叫做手性分子。2判斷一種有機(jī)物是否具有手性異構(gòu)體，可以看其含有的碳原子是否連有個(gè)不同的原子或原子團(tuán)，符合上述條件的碳原子叫做手性碳原子。,1下列化合物中含有手性碳原子的是()A.CCl2F2B.CH3CHCOOHC.CH3CH2OHD.CHOH,練習(xí)：,1下列化合物中含有手性碳原子的是()A.CCl2F2B.CH3CHCOOHC.CH3CH2OHD.CHOH,練習(xí)：,4分子式為C4H10O的有機(jī)物中含“手性”碳原子的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為_，葡萄糖分子中含有_個(gè)“手性”碳原子，其加氫后“手性”碳原子數(shù)為_個(gè)。,六、無機(jī)含氧酸分子的酸性1對(duì)于同一種元素的含氧酸來說，該元素的化合價(jià)越高，其含氧酸的酸性越。原因：無機(jī)含氧酸可以寫成(HO)mROn，如果成酸元素R相同，則n值越大，R的正電性，導(dǎo)致ROH中的O的電子向R偏移，因而在水分子的作用下，也就越電離出H+，即酸性越