專(zhuān)題四分子空間結(jié)構(gòu)與物質(zhì)性質(zhì)第一單元分子構(gòu)型與物質(zhì)的性質(zhì)

1、專(zhuān)題四分子空間結(jié)構(gòu)與物質(zhì)性質(zhì)第一單元分子構(gòu)型與物質(zhì)的性質(zhì)概述 由分子聚集而成的物質(zhì)的性質(zhì)主要由分子的組成和結(jié)構(gòu)決定的. 分子的結(jié)構(gòu)是可以通過(guò)技術(shù)手段測(cè)定的,或者通過(guò)利用相關(guān)理論進(jìn)行解釋或者預(yù)測(cè). 分子結(jié)構(gòu)對(duì)物質(zhì)的極性、磁性、旋光性、溶解性、化學(xué)反應(yīng)活潑性等都有很大的影響。非極性鍵:共用電子對(duì)無(wú)偏向（電荷分布均勻）如:H2(H-H) Cl2(Cl-Cl)N2(N N)極性鍵共用電子對(duì)有偏向（電荷分布不均勻）如:HCl(H-Cl) H2O(H-O-H)復(fù)習(xí)：2、共用電子對(duì)不偏向或有偏向是由什么因素引起的呢?這是由于原子對(duì)共用電子對(duì)的吸引力不同造成的。1、鍵的極性的判斷依據(jù)是什么？共用電子對(duì)是否有偏

2、向復(fù)習(xí)判斷方法同種非金屬元素原子間形成的共價(jià)鍵是非極性鍵不同種非金屬元素原子間形成的共價(jià)鍵是極性鍵復(fù)習(xí)指出下列物質(zhì)中的共價(jià)鍵類(lèi)型1、O22 、CH43 、CO24、 H2O25 、Na2O26 、NaOH非極性鍵極性鍵極性鍵(H-O-O-H)極性鍵 非極性鍵非極性鍵極性鍵復(fù)習(xí)什么化學(xué)鍵叫鍵？什么化學(xué)鍵叫鍵？ 原子軌道沿核間連線方向以“頭碰頭”的方式重疊形成的共價(jià)鍵叫做鍵。 原子軌道在核間連線兩側(cè)以“肩并肩”的方式重疊形成的共價(jià)鍵叫做鍵。請(qǐng)寫(xiě)出C、N、O的電子排布式和軌道表示式。復(fù)習(xí)S-S重疊S-P重疊P-P重疊鍵成鍵方式 “頭碰頭”p-p鍵形成過(guò)程由于鍵重疊程度要比鍵小,所以鍵的強(qiáng)度要比 鍵小

3、?！凹绮⒓纭币?、分子的空間構(gòu)型(一)1、為什么原子形成分子時(shí)它們的個(gè)數(shù)是固定的？ 因?yàn)樵拥膬r(jià)電子數(shù)是固定的，原子要達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)所需的電子數(shù)就是固定的。2、為什么不同的分子的空間構(gòu)型（即分子的形狀）是不同的？分子的空間構(gòu)型是由什么決定的？ 原子軌道的伸展方向是不同的成鍵時(shí)軌道的重疊方向不同，因而分子的空間形狀就不同。分子的空間形狀是由中心原子價(jià)電子原子軌道的伸展方向決定的。 甲烷分子中的C原子的電子排布式是1s22s22p2，由此推測(cè)：甲烷分子的C原子有沒(méi)有可能形成四個(gè)共價(jià)鍵？事實(shí)上甲烷中碳原子確實(shí)是形成四個(gè)鍵，并且這四個(gè)鍵時(shí)完全等同的，怎樣才能形成四個(gè)共價(jià)鍵？分析思考： 如果C原子就以個(gè)軌道

4、和個(gè)軌道上的單電子，分別與四個(gè)原子的軌道上的單電子重疊成鍵，所形成的四個(gè)共價(jià)鍵能否完全相同？這與CH分子的實(shí)際情況是否吻合？3、什么叫做雜化軌道，為什么原子軌道要采取雜化？如何才能使CH分子中的C原子與四個(gè)H原子形成完全等同的四個(gè)共價(jià)鍵呢？10928原子軌道？伸展方向？ 原子在形成分子時(shí)，為了增強(qiáng)成鍵能力，使分子的穩(wěn)定性增加，趨向于將不同類(lèi)型的原子軌道重新組合成能量、形狀和方向與原來(lái)不同的新原子軌道。這種重新組合稱(chēng)為雜化；雜化后的原子軌道稱(chēng)為雜化軌道。 雜化軌道14看看雜化軌道理論的解釋?zhuān)?由1個(gè)s軌道和3個(gè)p軌道混雜并重新組合成4個(gè)能量與形狀完全相同的軌道。 由于每個(gè)軌道中都含有1/4的s軌

5、道成分和3/4的p軌道成分，因此我們把這種軌道稱(chēng)之為 sp3雜化軌道。4、s和p軌道組成的雜化軌道的幾種類(lèi)型 為了四個(gè)雜化軌道在空間盡可能遠(yuǎn)離，使軌道間的排斥最小，4個(gè)雜化軌道的伸展方向分別指向正四面體的四個(gè)頂點(diǎn)。 四個(gè)H原子分別以4個(gè)s軌道與C原子上的四個(gè)sp3雜化軌道相互重疊后，就形成了四個(gè)性質(zhì)、能量和鍵角都完全相同的S-SP3鍵，形成一個(gè)正四面體構(gòu)型的分子。 10928關(guān)于雜化軌道的注意點(diǎn)（1）只有能量相近的軌道才能相互雜化。（2）形成的雜化軌道數(shù)目等于參加雜化的 原子軌道數(shù)目。（3）雜化軌道成鍵能力大于原來(lái)的原子軌道。因?yàn)殡s化軌道的形狀變成一頭大一頭小了，用大的一頭與其他原子的軌道重疊

6、，重疊部分顯然會(huì)增大。 通過(guò)分析CH2=CH2分子的結(jié)構(gòu)，你認(rèn)為分子中的C原子是否也需要“雜化”？它又應(yīng)該進(jìn)行怎樣的“雜化”？分析乙烯分子中的共價(jià)鍵 由1個(gè)s軌道和2個(gè)p軌道混雜并重新組合成3個(gè)能量與形狀完全相同的軌道。 由于每個(gè)雜化軌道中都含有1/3的s軌道成分和2/3的p軌道成分，因此我們把這種軌道稱(chēng)之為sp2雜化軌道。sp2雜化軌道的形成和空間取向示意圖 sp2雜化軌道的形成和特點(diǎn)： 由1個(gè)s軌道與2個(gè)p軌道組合成3個(gè)sp2 雜化軌道的過(guò)程稱(chēng)為sp2 雜化。每個(gè)sp2 雜化軌道中含有1/3的s軌道成分和2/3的p軌道成分。 為使軌道間的排斥能最小，3個(gè)sp2雜化軌道呈正三角形分布，夾角為

7、1200。當(dāng)3個(gè)sp2雜化軌道分別與其他3個(gè)相同原子的軌道重疊成鍵后，就會(huì)形成平面三角形構(gòu)型的分子。 根據(jù)以上對(duì)SP2雜化過(guò)程的分析，自己嘗試推測(cè)一下乙烯分子中C原子的雜化類(lèi)型和成鍵情況，尤其是C=C的形成情況？現(xiàn)在你能否解釋乙烯分子的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)特點(diǎn)了？C2H4(sp2雜化） 由1個(gè)s軌道和1個(gè)p軌道混雜并重新組合成2個(gè)能量與形狀完全相同的軌道。 由于每個(gè)雜化軌道中都含有1/2的s軌道成分和1/2的p軌道成分，因此我們把這種軌道稱(chēng)之為SP雜化軌道。SP雜化軌道分析乙炔中的共價(jià)鍵sp雜化軌道的形成及特點(diǎn)： 由1個(gè)s軌道和1個(gè)p軌道“混雜”成2個(gè)sp雜化軌道的過(guò)程稱(chēng)為sp雜化，所形成的軌道稱(chēng)為sp

8、雜化軌道。 為使軌道間的排斥能最小，軌道間的夾角為1800 。當(dāng)2個(gè)sp雜化軌道與其他原子軌道重疊成鍵后就會(huì)形成直線型分子。 sp雜化軌道的形成和空間取向示意圖碳的sp雜化軌道乙炔的成鍵雜化軌道理論簡(jiǎn)介1、雜化軌道 原子中能量相近的幾個(gè)軌道間通過(guò)相互的混雜后，形成相同數(shù)量的幾個(gè)能量與形狀都相同的新軌道。2、S軌道與P軌道雜化軌道的類(lèi)型 （1）SP3雜化軌道 （2）SP2雜化軌道 （3）SP雜化軌道小結(jié)雜 化 類(lèi) 型spsp2sp3參與雜化的原子軌道1個(gè) s + 1個(gè)p1個(gè)s + 2個(gè)p1個(gè)s + 3個(gè)p雜 化 軌 道 數(shù)2個(gè)sp雜化軌道3個(gè)sp2雜化軌道4個(gè)sp3雜化軌道雜化軌道間夾角1800

9、12001090 28 空 間 構(gòu) 型直 線正三角形正四面體實(shí) 例BeCl2 , C2H2BF3 , C2H4CH4 , CCl4三種SP雜化軌道的比較 實(shí)例分析1： 試分析BeCl2分子的形成和空間構(gòu)型。 Be原子的價(jià)層電子排布為2s2 。在形成BeCl2 分子的過(guò)程中，Be原子的1個(gè)2s電子被激發(fā)到2p空軌道，價(jià)層電子排布變?yōu)?s1 2px1 。這2個(gè)含有單電子的2s軌道和2px軌道進(jìn)行sp雜化，組成夾角為1800 的2個(gè)能量相同的sp雜化軌道，其形成過(guò)程可表示為：理論分析：Be原子上的兩個(gè)SP雜化軌道分別與2個(gè)Cl原子中含有單電子的3p軌道重疊，形成2個(gè)spp的鍵，所以BeCl2分子的空

10、間構(gòu)型為直線。實(shí)驗(yàn)測(cè)定：BeCl2分子中有2個(gè)完全等同的BeCl鍵，鍵角為1800 ，分子的空間構(gòu)型為直線。實(shí)例分析2： 試說(shuō)明BF3分子的空間構(gòu)型。 BF3分子的中心原子是B，其價(jià)層電子排布為2s22px1 。在形成BF3分子的過(guò)程中，B原子的2s軌道上的1個(gè)電子被激發(fā)到2p空軌道，價(jià)層電子排布為2s12px12py1 ，1個(gè)2s軌道和2個(gè)2p軌道進(jìn)行sp2雜化，形成夾角均為1200的3個(gè)完全等同的SP2雜化軌道。其形成過(guò)程可表示為：理論分析：B原子的三個(gè)SP2雜化軌道分別與3個(gè)F原子含有單電子的2p軌道重疊，形成3個(gè)sp2-p的鍵。故BF3 分子的空間構(gòu)型是平面三角形。實(shí)驗(yàn)測(cè)定：BF3分子

11、中有3個(gè)完全等同的B-F鍵，鍵角為1200 ，分子的空間構(gòu)型為平面三角形。 實(shí)例分析3：試解釋CCl4分子的空間構(gòu)型。 CCl4分子的中心原子是C，其價(jià)層電子組態(tài)為2s22px12py1。在形成CCl4分子的過(guò)程中，C原子的2s軌道上的1個(gè)電子被激發(fā)到2p空軌道，價(jià)層電子組態(tài)為2s12px12py12pz1，1個(gè)2s軌道和3個(gè)2p軌道進(jìn)行sp3雜化，形成夾角均為109028的4個(gè)完全等同的sp3雜化軌道。其形成過(guò)程可表示為理論分析：C原子的4個(gè)sp3雜化軌道分別與4個(gè)Cl原子含有單電子的2p軌道重疊，形成4個(gè)sp3-p的鍵。故CCl4 分子的空間構(gòu)型是正四面體。實(shí)驗(yàn)測(cè)定：CCl4分子中有四個(gè)完

12、全等同的C-Cl鍵，其分子的空間構(gòu)型為正四面體。 用雜化軌道理論分析下列物質(zhì)的雜化類(lèi)型、成鍵情況和分子的空間構(gòu)型。（1）CH2CH2 （2）CHCH（3）HCHO （4）HCN雜化軌道所用原子軌道的能量要相近，且雜化軌道只能用于形成鍵或容納孤對(duì)電子，剩余的p軌道還可形成鍵。練習(xí)： 挑戰(zhàn)自我：NH3、H2O分子分別是三角錐形分子、V形分子，如何用雜化軌道的知識(shí)解釋。 NH3、H2O分子中N、O原子都是sp3雜化，由于孤電子對(duì)的影響使鍵角都小于0。 NH3、H2O鍵角分別為0、0。 思考題：根據(jù)以下事實(shí)總結(jié)：如何判斷一個(gè)化合物的中心原子的雜化類(lèi)型？已知：雜化軌道只用于形成鍵或者用來(lái)容納孤對(duì)電子雜化

13、軌道數(shù)0+2=2SP直線形0+3=3SP2平面三角形0+4=4SP3正四面體型1+2=3SP2V形1+3=4SP3三角錐形2+2=4SP3V形代表物雜化軌道數(shù)雜化軌道類(lèi)型分子結(jié)構(gòu)CO2CH2OCH4SO2NH3H2O結(jié)合上述信息完成下表：中心原子孤對(duì)電子對(duì)數(shù)中心原子結(jié)合的原子數(shù)如何算中心原子雜化軌道數(shù)請(qǐng)回答下列問(wèn)題: CH4、NH3、H2O、CO2分子的空間構(gòu)型及鍵角分別怎樣？CH4 正四面體 0 NH3 三角錐形 0H2O V形 0 CO2 直線形 1800 確定分子（或離子）空間構(gòu)型的簡(jiǎn)易方法 用分子或離子中的價(jià)電子對(duì)數(shù)去判斷! 對(duì)于ABm型分子（A是中心原子，B是配位原子），分子中的價(jià)電

14、子對(duì)數(shù)可以用下式計(jì)算： n中心原子的價(jià)電子數(shù)每個(gè)配位原子提供的價(jià)電子數(shù)m 2 價(jià)電子對(duì)數(shù)目為2、3、4時(shí)，價(jià)電子對(duì)的幾何分布分別呈直線形、平面三角形、正四面體構(gòu)型。 中心原子的價(jià)電子數(shù)等于中心原子的最外層電子數(shù)。 注意： (1) H、鹵素只提供1個(gè)共用電子； (2) 在形成共價(jià)鍵時(shí)，作為配體的氧族可以 認(rèn)為不提供共用電子； (3)當(dāng)氧族原子作為中心原子時(shí),則可以認(rèn) 為提供6電子； (4) 對(duì)于離子，中心原子的價(jià)電子數(shù)應(yīng)相應(yīng) 加上或減去離子價(jià)數(shù)；分子空間構(gòu)型的確定方法價(jià)層電子對(duì)互斥理論(valence-shell electron-pair repulsion)，簡(jiǎn)稱(chēng)為VSEPR理論,最初是在1

15、940年由西奇維克(Sidgwick N. V.)和鮑威爾(Powell H.M.)提出的，后經(jīng)吉利斯皮(Gillispie R. J.)和尼霍姆（Nyholm R.S.）的發(fā)展而形成，是一種較為簡(jiǎn)單又能比較正確地判斷分子幾何構(gòu)型的理論。 課本P63分子BeCl2BF3CH4CO2NH3H2O價(jià)電子對(duì)數(shù)價(jià)電子對(duì)幾何構(gòu)型分子幾何構(gòu)型234244直線形平面三角形正四面體直線形正四面體正四面體直線形平面三角形正四面體直線形三角錐形V形 對(duì)于ABm型分子，若價(jià)電子對(duì)數(shù)與配位原子數(shù)目相等，則分子的空間構(gòu)型與價(jià)電子對(duì)的幾何分布構(gòu)型相同。 若價(jià)電子對(duì)數(shù)與配位原子數(shù)目不等，則中心原子的孤電子對(duì)影響分子的空間構(gòu)

16、型。三原子分子立體結(jié)構(gòu)： 有直線形C02 、CS2等， V形如H2O、S02等。常見(jiàn)分子的空間構(gòu)型四原子分子立體結(jié)構(gòu)： 平面三角形：如甲醛(CH20)分子等， 三角錐形：如氨分子等。五原子分子立體結(jié)構(gòu)： 正四面體形如甲烷、P4等。（二）、等電子原理 具有相同價(jià)電子數(shù)和相同原子數(shù)的分子或離子具有相同的結(jié)構(gòu)特征。 符合等電子原理的分子或離子互為等電子體。等電子原理的某些應(yīng)用：參看課本P64（1）判斷一些簡(jiǎn)單分子或離子的立體構(gòu)型：等電子體一般有相同的立體構(gòu)型。（2）制造新材料方面的應(yīng)用。等電子體有相似的性質(zhì)。 根據(jù)等電子原理，判斷下列各組分子屬于等電子體的是（ ） A、H2O、H2S B、HF、NH

17、3 C、CO、CO2 D、NO2、SO2A在短周期元素組成的物質(zhì)中，與NO2互為等電子體的分子有： 、 。3個(gè)原子H HeLi Be B C N O F NeNa Mg Al Si P S Cl ArO3 各原子最外層電子數(shù)之和為18SO2 二、分子的極性極性分子 正電荷重心和負(fù)電荷重心不相重合的分子非極性分子 正電荷重心和負(fù)電荷重心相重合的分子分子極性的判斷方法1、雙原子分子取決于成鍵原子之間的共價(jià)鍵是否有極性2、多原子分子(ABm型)取決于分子的空間構(gòu)型ABm分子極性的判斷方法1、化合價(jià)法請(qǐng)判斷PCl3、CCl4、CS2、SO2分子的極性。若中心原子A的化合價(jià)的絕對(duì)值等于該元素所在的主族序

18、數(shù)，則為非極性分子，若不等則為極性分子；若中心原子有孤對(duì)電子(未參與成鍵的電子對(duì))則為極性分子，若無(wú)孤對(duì)電子則為非極性分子。ABm分子極性的判斷方法1、化合價(jià)法 將分子中的共價(jià)鍵看作作用力，不同的共價(jià)鍵看作不相等的作用力，運(yùn)用物理上力的合成與分解，看中心原子受力是否平衡，如平衡則為非極性分子；否則為極性分子。2、物理模型法C=O鍵是極性鍵，但從分子總體而言CO2是直線型分子，兩個(gè)C=O鍵是對(duì)稱(chēng)排列的，兩鍵的極性互相抵消（ F合=0），整個(gè)分子沒(méi)有極性，電荷分布均勻，是非極性分子。180F1F2F合=0OOCHOH10430F1F2F合0O-H鍵是極性鍵，共用電子對(duì)偏O原子，由于分子是V形構(gòu)型，

19、兩個(gè)O-H鍵的極性不能抵消（ F合0），整個(gè)分子電荷分布不均勻，是極性分子HHHNBF3：NH3：12010718 三角錐型, 不對(duì)稱(chēng)，鍵的極性不能抵消，是極性分子。F1F2F3F平面三角形，對(duì)稱(chēng)，鍵的極性互相抵消（ F合=0） ，是非極性分子。CHHHH10928 正四面體型 ，對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，C-H鍵的極性互相抵消（ F合=0） ，是非極性分子。常見(jiàn)分子 鍵的極性 鍵角 分子構(gòu)型 分子類(lèi)型 常見(jiàn)分子的構(gòu)型及分子的極性雙原子分子H2、Cl2 無(wú) 無(wú) 直線型 非極性HCl 有 無(wú) 直線型 極性H2O 有 0 V形 極性CO2 有 180 直線型 非極性三原子分子四原子分子NH3 有 0 三角錐型 極

20、性BF3 有 120 平面三角形 非極性CH4 有 0 正四面體型 非極性五原子分子的極性分子的空間結(jié)構(gòu)鍵角決定鍵的極性決定小結(jié)：只含有非極性鍵的單質(zhì)分子是非極性分子。 含有極性鍵的雙原子化合物分子都是極性分子。含有極性鍵的多原子分子，空間結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)的是非極性分子；空間結(jié)構(gòu)不對(duì)稱(chēng)的為極性分子。 小結(jié)：鞏固練習(xí)：一、下列敘述正確的是（ ）：凡是含有極性鍵的分子一定是極性分子。極性分子中一定含有極性鍵。非極性分子中一定含有非極性鍵。非極性分子中一定不含有極性鍵。極性分子中一定不含有非極性鍵。凡是含有極性鍵的一定是極性分子。非金屬元素之間一定形成共價(jià)鍵。離子化合物中一定不含有共價(jià)鍵。2二、按下列要求書(shū)寫(xiě)有關(guān)物質(zhì)的電子式含有離子鍵又含有極性鍵的化合物 。含有離子鍵又含有非極性鍵的化合物 。含有離子鍵又含有四個(gè)極性鍵的化合物 。含有非極性鍵又含有極性鍵的化合物 。含有極性共價(jià)雙鍵的非極性分子