分子空間構(gòu)型2014公開課

1、專題三、晶體結(jié)構(gòu)和晶體性質(zhì)專題三、晶體結(jié)構(gòu)和晶體性質(zhì)第二單元第二單元 配合物是如何形成的配合物是如何形成的專題四、分子的空間構(gòu)型與物質(zhì)性質(zhì)專題四、分子的空間構(gòu)型與物質(zhì)性質(zhì)第一單元第一單元 分子構(gòu)型與物質(zhì)性質(zhì)分子構(gòu)型與物質(zhì)性質(zhì)（1）S原子與原子與H原子結(jié)合形成的分子為什么是原子結(jié)合形成的分子為什么是H2S，而不是而不是H3S或或H4S？ （2）C原子與原子與H原子結(jié)合形成的分子為什么是原子結(jié)合形成的分子為什么是CH4，而不是而不是CH2或或CH3？（3）CH4分子為什么具有正四面體的空間構(gòu)型？分子為什么具有正四面體的空間構(gòu)型？一、分子空間構(gòu)型一、分子空間構(gòu)型2s2s2p2p S原子價(jià)層電子排布原

2、子價(jià)層電子排布2個(gè)單電子形成個(gè)單電子形成2個(gè)共價(jià)鍵，形成個(gè)共價(jià)鍵，形成H2S，而不生，而不生成成H3S或或H4S符合共價(jià)鍵的飽和性符合共價(jià)鍵的飽和性2s2s2p2p C原子價(jià)層電子排布原子價(jià)層電子排布存在問題：存在問題：2個(gè)單電子形成個(gè)單電子形成4個(gè)等價(jià)的共價(jià)鍵？個(gè)等價(jià)的共價(jià)鍵？2s2s2p2pC C的的基態(tài)基態(tài)激發(fā)激發(fā) 激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)2s2s2p2p spsp3 3雜化軌道雜化軌道雜化雜化spsp3 3C CH HH HH HH H 能量相近的軌道在成鍵時(shí)重新組合成能量相近的軌道在成鍵時(shí)重新組合成幾個(gè)能量和形狀相同的軌道幾個(gè)能量和形狀相同的軌道1.雜化軌道雜化軌道能量、形狀、成分相同能量、形狀

3、、成分相同雜化軌道數(shù)目不變雜化軌道數(shù)目不變2.雜化軌道類型雜化軌道類型（1）sp3雜化：雜化：1個(gè)個(gè)s與與3個(gè)個(gè)p形成形成4個(gè)個(gè)sp3雜化軌道：雜化軌道：雜化軌道方向雜化軌道方向 正四面體正四面體鍵角：鍵角：109.5109.5代表物質(zhì)代表物質(zhì)CH4 CCl4根據(jù)甲烷的形成過程分析根據(jù)甲烷的形成過程分析BF3如何形成的？如何形成的？為什么為什么BF3是平面三角形？是平面三角形？BFBF3 3分子形成：分子形成：2s2s2p2pB B的的基態(tài)基態(tài)激發(fā)激發(fā) 激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)2s2s2p2pspsp2 2雜軌道雜軌道雜化雜化spsp2 2 120120+3 3B BF FF FF F120120（2）s

4、p2雜化：雜化：1個(gè)個(gè)s與與2個(gè)個(gè)p形成形成 3個(gè)個(gè)sp2雜化軌道雜化軌道軌道伸展方向軌道伸展方向平面三角形平面三角形鍵角鍵角120120代表物質(zhì)代表物質(zhì)BFBF3 3分析分析BeCl2是如何形成的？是如何形成的？為什么為什么BeCl2是直線分子是直線分子BeClBeCl2 2分子形成過程分子形成過程ClClBeBeClCl180180 2s2s2p2pBeBe的的基態(tài)基態(tài)激發(fā)激發(fā)激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)2s2s2p2pspsp雜化軌道雜化軌道雜化雜化spsp（3）sp雜化：雜化：1個(gè)個(gè)s與與1個(gè)個(gè)p雜化形成雜化形成2個(gè)個(gè)sp雜化軌雜化軌道道軌道方向：直線軌道方向：直線代表物質(zhì)代表物質(zhì)BeCl2鍵角：鍵角

5、：180180雜化類型雜化類型雜化類型雜化類型spsp2sp3軌道構(gòu)型軌道構(gòu)型鍵角鍵角模型模型直線直線180 平面三角形平面三角形120 正四面體正四面體109.5 3.3.幾種物質(zhì)成鍵分析幾種物質(zhì)成鍵分析乙烯、乙炔、苯、石墨乙烯、乙炔、苯、石墨乙烯結(jié)構(gòu)：乙烯結(jié)構(gòu)：CHCH2 2= =CHCH2 2C:sp2雜化形成雜化形成3個(gè)雜化軌道，分別與個(gè)雜化軌道，分別與H和和C形形成成3個(gè)個(gè)鍵，未雜化的鍵，未雜化的p軌道形成軌道形成1個(gè)個(gè)鍵鍵乙炔乙炔: :C:sp雜化形成雜化形成2個(gè)雜化軌道，分別與個(gè)雜化軌道，分別與H和和C形形成成2個(gè)個(gè)鍵，未雜化的鍵，未雜化的2個(gè)個(gè)p軌道形成軌道形成2個(gè)個(gè)鍵鍵H-C

6、H-CC-HC-H石墨、苯中碳原子也是以石墨、苯中碳原子也是以sp2雜化的：雜化的：如何判斷原子的雜化方式呢？如何判斷原子的雜化方式呢？4.雜化類型確定雜化類型確定1）根據(jù)中心原子的價(jià)電子對數(shù)）根據(jù)中心原子的價(jià)電子對數(shù)2離子所帶電荷數(shù)配位原子提供電子數(shù)中心原子價(jià)電子數(shù)價(jià)層電子對數(shù)O S 特殊情況特殊情況鍵不參與雜化鍵不參與雜化H 、Cl 提供一個(gè)價(jià)電子提供一個(gè)價(jià)電子O S 只與中心原子相連，不提供電子只與中心原子相連，不提供電子O S 還與其他原子相連，提供還與其他原子相連，提供1個(gè)電子個(gè)電子2)價(jià)層電子對數(shù)價(jià)層電子對數(shù)=鍵鍵+孤電子對孤電子對 當(dāng)氧族原子作為中心原子時(shí)當(dāng)氧族原子作為中心原子時(shí)

7、,則可以則可以 認(rèn)為提供認(rèn)為提供6電子電子乙烯、苯，乙醛、丙酮、乙炔中乙烯、苯，乙醛、丙酮、乙炔中C的的雜化與結(jié)構(gòu)雜化與結(jié)構(gòu)3）根據(jù)構(gòu)型反推）根據(jù)構(gòu)型反推乙烯、苯、乙醛、乙炔中乙烯、苯、乙醛、乙炔中C的雜化與結(jié)構(gòu)的雜化與結(jié)構(gòu)判斷雜化類型判斷雜化類型二氧化硫，二氧化碳、三氯化磷、二氧化硫，二氧化碳、三氯化磷、三氧化硫三氧化硫4.雜化軌道和分子構(gòu)型雜化軌道和分子構(gòu)型（1）中心原子最外層電子均參與成鍵）中心原子最外層電子均參與成鍵 物質(zhì)的構(gòu)型與雜化軌道構(gòu)型相同物質(zhì)的構(gòu)型與雜化軌道構(gòu)型相同CO2直線性直線性1）SP雜化雜化BeCl2CS2BF3 BCl3 CO32-NO3-2）SP2雜化雜化平面三角形

8、平面三角形SO3CCl4SiCl4CF4SiF4CH4SiH4SO42-SiO44-3）SP3雜化雜化四面體構(gòu)型四面體構(gòu)型（2）有孤對電子物質(zhì)構(gòu)型）有孤對電子物質(zhì)構(gòu)型判斷構(gòu)型判斷構(gòu)型磷化氫磷化氫三氯化磷三氯化磷二氧化硫二氧化硫三氧化硫三氧化硫三氯化硼三氯化硼 如果分子中存在如果分子中存在孤電子對孤電子對，由于孤電，由于孤電子對比成鍵電子對更靠近原子核，它對相子對比成鍵電子對更靠近原子核，它對相鄰成鍵電子對的排斥作用較大，因而使相鄰成鍵電子對的排斥作用較大，因而使相應(yīng)的應(yīng)的鍵角變小鍵角變小。H H2 2O ONHNH3 3CHCH4 4中心原子中心原子孤電子對孤電子對2 21 10 0鍵角鍵角/

9、 /104.5104.5107.3107.3109.5109.5雜化軌道類雜化軌道類型型spsp2sp3雜化軌道構(gòu)雜化軌道構(gòu)型型孤電子對數(shù)孤電子對數(shù)分子構(gòu)型分子構(gòu)型舉例舉例直線直線三角形三角形正四面體正四面體無無無無折線型折線型1個(gè)個(gè)無無1個(gè)個(gè)2個(gè)個(gè)直線型直線型三角形三角形四面體四面體三角錐三角錐折線折線BeCl2CO2CS2乙炔乙炔HCNBCl3BF3丙酮丙酮甲醛甲醛SO2O3CH4SO42-SiO44-PO43-ClO4-PCl3NH3PH3H2OH2SSO32-Sp雜化雜化Sp2雜化雜化Sp3雜化雜化Sp3d雜化雜化Sp3d2雜化雜化6.等電子體等電子體 問題的提出：問題的提出： N2和

10、和CO性質(zhì)的相似性性質(zhì)的相似性熔沸點(diǎn)相近、均難溶于水熔沸點(diǎn)相近、均難溶于水常溫下都穩(wěn)定常溫下都穩(wěn)定鍵能都很大鍵能都很大都形成都形成2個(gè)個(gè)鍵鍵為什么具有這些相似性？為什么具有這些相似性？等電子體等電子體 具有相同的原子數(shù)和價(jià)電子具有相同的原子數(shù)和價(jià)電子數(shù)（或者全部電子數(shù)）的分子或離子。數(shù)（或者全部電子數(shù)）的分子或離子。1）原子數(shù)相同）原子數(shù)相同2）價(jià)電子數(shù)或全部電子數(shù)相等）價(jià)電子數(shù)或全部電子數(shù)相等3）等電子體原理）等電子體原理原子個(gè)數(shù)相同，價(jià)電子數(shù)相同，原子個(gè)數(shù)相同，價(jià)電子數(shù)相同，如果如果都達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，成鍵方式相同都達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，成鍵方式相同 N2和和CO成鍵分析成鍵分析 CO2和和N2O成鍵

11、分析成鍵分析結(jié)構(gòu)相似結(jié)構(gòu)相似CCl4 SiCl4Sp3雜化、正四面體結(jié)構(gòu)雜化、正四面體結(jié)構(gòu)CH4 NH4+Sp3雜化、正四面體結(jié)構(gòu)雜化、正四面體結(jié)構(gòu)BCl3 CO32 NO3 SO3S SO2、O3、NO2Sp2雜化、三角形雜化、三角形Sp2雜化、折線雜化、折線SiCl4 ClO4-SO42、PO43 SiO44-sp3雜化形式，呈正四面體立體結(jié)構(gòu)；雜化形式，呈正四面體立體結(jié)構(gòu)；苯和無機(jī)苯苯和無機(jī)苯N3B3H6金剛石、硅和氮化硼金剛石、硅和氮化硼廣義等電子體廣義等電子體性質(zhì)相似性質(zhì)相似硅、鍺都是半導(dǎo)體硅、鍺都是半導(dǎo)體AlP、GaAs也是半導(dǎo)體也是半導(dǎo)體苯和無機(jī)苯苯和無機(jī)苯N3B3H6能取代反應(yīng)

12、能取代反應(yīng)思考：為什么學(xué)習(xí)分子構(gòu)型思考：為什么學(xué)習(xí)分子構(gòu)型結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)化學(xué)鍵化學(xué)鍵離子鍵離子鍵共價(jià)鍵共價(jià)鍵非極性鍵非極性鍵極性鍵極性鍵金屬鍵金屬鍵極性分子：極性分子：非極性分子：非極性分子：二二.分子的極性分子的極性正負(fù)電荷中心不重合的分子為極性分子。正負(fù)電荷中心不重合的分子為極性分子。正負(fù)電荷中心重合的分子為極性分子。正負(fù)電荷中心重合的分子為極性分子。1.分子的極性分子的極性1）單質(zhì)一般是非極性分子）單質(zhì)一般是非極性分子2）雙原子化合物分子一般是極性分子）雙原子化合物分子一般是極性分子含有極性鍵的分子一定是極性分子嗎？含有極性鍵的分子一定是極性分子嗎？氯化氫，一氧化碳氯化

13、氫，一氧化碳3）ABn分子如果最外層電子均參與成鍵分子如果最外層電子均參與成鍵為非極性分子，反之極性分子為非極性分子，反之極性分子氨氣、水、甲烷、三氯化磷，五氯化磷，氨氣、水、甲烷、三氯化磷，五氯化磷，三氯化硼、四氯化硅的極性三氯化硼、四氯化硅的極性4）復(fù)雜化合物大多為極性分子）復(fù)雜化合物大多為極性分子硫酸、硝酸、磷酸、硝基苯、酒精硫酸、硝酸、磷酸、硝基苯、酒精5）判斷極性關(guān)鍵看正負(fù)電荷中心是否重合）判斷極性關(guān)鍵看正負(fù)電荷中心是否重合例如：判斷例如：判斷SO2 SO3極性極性雙氧水雙氧水幾種特殊物質(zhì)的特性幾種特殊物質(zhì)的特性二氯甲烷二氯甲烷氯仿氯仿含有非極性鍵的物質(zhì)一定是非極性分子含有非極性鍵的

14、物質(zhì)一定是非極性分子氯化鈉是極性分子氯化鈉是極性分子非極性分子中一定有非極性鍵非極性分子中一定有非極性鍵含有極性鍵的物質(zhì)一定是極性分子含有極性鍵的物質(zhì)一定是極性分子2.相似相溶原理相似相溶原理極性相似的物質(zhì)相互溶解性大極性相似的物質(zhì)相互溶解性大硫酸硝酸易溶于水硫酸硝酸易溶于水碘、溴易溶于有機(jī)溶劑碘、溴易溶于有機(jī)溶劑有機(jī)物易溶于有機(jī)物，鹽類難溶有機(jī)物有機(jī)物易溶于有機(jī)物，鹽類難溶有機(jī)物影響溶解度的因素：影響溶解度的因素：分子極性分子極性分子間氫鍵分子間氫鍵3.分子極性大小的比較分子極性大小的比較氟化氫氟化氫 氯化氫氯化氫鄰硝基苯，間硝基苯，對硝基苯極性比較鄰硝基苯，間硝基苯，對硝基苯極性比較三三.

15、分子的手性分子的手性20世紀(jì)世紀(jì)60年代一種稱為反映停的藥物年代一種稱為反映停的藥物（一種孕婦使用的鎮(zhèn)定劑，已被禁用）（一種孕婦使用的鎮(zhèn)定劑，已被禁用）上市后導(dǎo)致上市后導(dǎo)致12萬名嬰兒的生理缺陷，因?yàn)槿f名嬰兒的生理缺陷，因?yàn)榉从惩５膶τ丑w具有致畸性。因此，能夠獨(dú)立反映停的對映體具有致畸性。因此，能夠獨(dú)立地獲得手性分子的兩種不同鏡像形態(tài)極為重要。地獲得手性分子的兩種不同鏡像形態(tài)極為重要。手性是生命過程的基本特征，構(gòu)成生命體的有機(jī)手性是生命過程的基本特征，構(gòu)成生命體的有機(jī)分子絕大多數(shù)都是手性分子。人們使用的藥物絕分子絕大多數(shù)都是手性分子。人們使用的藥物絕大多數(shù)具有手性，被稱為大多數(shù)具有手性，被稱為手性藥物手性藥物。手性藥物的。手性藥物的“鏡像鏡像”稱為它的對映體，兩者之間在藥力、毒性稱為它的對映體，兩者之間在藥力、毒性等方面往往存在差別，有的甚至作用相反。等方面往往存在差別，有的甚至作用相反。 1.手性碳：手性碳：連接連接4個(gè)不同原子或者原子團(tuán)的碳原子個(gè)不同原子或者原子團(tuán)的碳原子2.手性分子：手性分子：有手性碳原子分子有手性碳原子分子3.手性異構(gòu)體：手性異構(gòu)體：原子組成和原子排列方式相同，但是不能原子組成和原子排列方式相同，但是不能重合，而互為鏡像關(guān)系的兩種物質(zhì)，互稱重合，而互為鏡像關(guān)系的兩種物質(zhì)，互稱為手性異構(gòu)體（又叫對應(yīng)異構(gòu)體，