c分子的空間構(gòu)型

第一單元分子構(gòu)型與物質(zhì)的性質(zhì)第一單元分子構(gòu)型與物質(zhì)的性質(zhì)1一分子的空間構(gòu)型分子的空間構(gòu)型三原子分子的空間構(gòu)型有直線型和V型兩種.如CO2分子為直線型,而水的空間構(gòu)型為V型,鍵角為104.5°一分子的空間構(gòu)型分子的空間構(gòu)型三原子分子2大多數(shù)四原子分子采用平面三角形和三角錐形兩種立體結(jié)構(gòu).例如,甲醛(CH2O)分子呈平面三角形,鍵角約為120°;氨分子呈三角錐形,鍵角約為107°.大多數(shù)四原子分子采用平面三角形和三角錐形兩種立3五原子分子的最常見空間構(gòu)型為四面體,例如,甲烷(CH4)分子的構(gòu)型為正四面體,鍵角約為109°28′.五原子分子的最常見空間構(gòu)型為四面體,例如,甲烷(41.雜化軌道理論(1)雜化軌道:在同一原子中能量相近的某些原子軌道,在形成分子的成鍵過程中,重新組合成一系列能量相等的新軌道,這個(gè)過程稱為雜化.(2)雜化的過程及雜化軌道類型.過程:激發(fā),雜化及軌道重疊等過程.1.雜化軌道理論(2)雜化的過程及雜化軌道類型.5SP3雜化

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軌道成分和3/4的p軌道成分，因此我們把這種軌道稱之為sp3雜化軌道。SP3雜化由1個(gè)s軌道和3個(gè)p軌道混雜并重新組合成6c分子的空間構(gòu)型7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,四個(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).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,四個(gè)雜8

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-SP3σ鍵，形成一個(gè)正四面體構(gòu)型的分子。

109°28’四個(gè)H原子分別以4個(gè)s軌道與C原子上的四個(gè)sp39SP2雜化由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之為sp2雜化軌道。SP2雜化由1個(gè)s軌道和2個(gè)p軌道混雜并重新組10c分子的空間構(gòu)型11sp2雜化軌道的形成和空間取向示意圖sp2雜化軌道的形成和空間取向示意圖12sp2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雜化軌道的過程稱為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，就會形成平面三角形構(gòu)型的分子。sp2雜化軌道的形成和特點(diǎn)：為使軌道間的排斥能13SP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之為SP雜化軌道。SP雜化:由1個(gè)s軌道和1個(gè)p軌道混雜并重新組14c分子的空間構(gòu)型15

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雜化軌道的過程稱為sp雜化，所形成的軌道稱為sp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形成直線型分子。sp雜化軌道的形成和空間取向示意圖sp雜化軌道的形成及特點(diǎn)：sp雜化軌道的形成和空間取向16

甲烷、乙烯、乙炔的結(jié)構(gòu)及sp3、sp2、sp雜化甲烷、乙烯、乙炔的結(jié)構(gòu)及sp3、sp2、sp雜化17雜化類型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18001200109028’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

雜化spsp2sp3參與雜化的原子軌道1個(gè)s+1個(gè)18雜化軌道的類型:①對于非過渡元素,由于ns,np能級相近,往往采用sp型雜化.②對于過渡元素,(n-1)d,ns,np能級比較接近,常常采用dsp雜化.雜化軌道的類型:19總結(jié):(1)雜化軌道的數(shù)目與組成雜化軌道的各原子軌道的數(shù)目相同.(2)雜化軌道成鍵時(shí),要滿足價(jià)層電子對間最小排斥原理.(3)雜化軌道一頭大,一頭小,成鍵時(shí)利用大的一頭,可使電子云重疊程度最大,形成穩(wěn)定的化學(xué)鍵.雜化軌道增強(qiáng)了成鍵能力(4)雜化軌道一般形成δ鍵,∏鍵是沒有雜化的p軌道現(xiàn)成的.總結(jié):20幾種常見分子中原子的雜化軌道類型:幾種常見分子中原子的雜化軌道類型:21

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)闉?s12px1。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，其形成過程可表示為：

Be原子的價(jià)層電子排布為2s2。在形成BeCl22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)sp-p的σ鍵，所以BeCl2分子的空間構(gòu)型為直線。實(shí)驗(yàn)測定：BeCl2分子中有2個(gè)完全等同的Be-Cl鍵，鍵角為1800，分子的空間構(gòu)型為直線。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23試說明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。其形成過程可表示為：試說明BF3分子的空間構(gòu)型BF3分子的中心原子是B，24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σ鍵。故BF3分子的空間構(gòu)型是平面三角形。實(shí)驗(yàn)測定：BF3分子中有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。

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25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。其形成過程可表示為CCl4分子的中心原子是C，其價(jià)層電子組態(tài)為2s2226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σ鍵。故CCl4分子的空間構(gòu)型是正四面體.實(shí)驗(yàn)測定：CCl4分子中有四個(gè)完全等同的C-Cl鍵，其分子的空間構(gòu)型為正四面體。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27乙烯、乙炔分子中的成鍵情況:乙烯、乙炔分子中的成鍵情況:281.寫出HCN與CH2O的路易斯結(jié)構(gòu)式.注:路易斯結(jié)構(gòu)式是用短線表示鍵合電子,用小黑點(diǎn)表示未鍵合的價(jià)電子的結(jié)構(gòu)式1.寫出HCN與CH2O的路易斯結(jié)構(gòu)式.292.價(jià)層電子對互斥理論(VSEPR):確定分子空間構(gòu)型的簡易方法ABm型分子空間構(gòu)型的確定

注:(1)中心原子的價(jià)電子數(shù)就等于中心原子的最外層電子數(shù)(2)配位原子中鹵素、氫原子提供1個(gè)價(jià)電子,氧族元素不提供電子.2.價(jià)層電子對互斥理論(VSEPR):30電子對包括共用電子對和孤對電子(1)若都是共用電子對分子BeCl2BF3CH4PCl5SF6價(jià)電子對數(shù)23456幾何構(gòu)型直線型平面三角形正四面體三角雙錐正八面體電子對包括共用電子對和孤對電子31(2)若有孤對電子:孤對電子的排斥作用要比共用電子對大.(2)若有孤對電子:孤對電子的排斥作用要比共用電子對大.32雜化類型SPSP2SP3用于雜化的原子軌道數(shù)234雜化軌道的數(shù)目234雜化軌道間的夾角180°120°109.5°空間構(gòu)型直線形平面三角形四面體三角雙錐八面體典型實(shí)例BeCl2CO2HgCl2[Ag(NH3)2]+BF3COCl2NO3—CO32—CH4CCl4CHCl3PO43—PCl5SF6雜化類型SPSP2SP3用于雜化的原子軌道數(shù)234雜化軌道的33價(jià)電子對數(shù)目23456雜化類型SPSP2SP3理想幾何構(gòu)型直線形平面正三角形正四面體三角雙錐正八面體成鍵電子對數(shù)232432孤電子數(shù)001012分子的空間構(gòu)型直線平面正三角形V形四面體三角錐V形實(shí)例BeCl2CO2BF3BCl3SnCl2CH4CCl4NH3NF3H2OH2SPCl5SF6價(jià)電子對數(shù)目23456雜化類型SPSP2SP3理想幾何構(gòu)型直34c分子的空間構(gòu)型35c分子的空間構(gòu)型36

分子世界是如此形形色色，異彩紛呈，美不勝收，常使人流連忘返。分子的立體結(jié)構(gòu)與其穩(wěn)定性有關(guān)。例如，上圖中的S8分子像頂皇冠，如果把其中一個(gè)向上的硫原子倒轉(zhuǎn)向下，盡管也可以存在，卻不如皇冠式穩(wěn)定；又如，椅式C6H12比船式C6H12穩(wěn)定。分子世界是如此形形色色，異彩紛呈，美不勝收，常使人流連忘37

肉眼不能看到分子，那么，科學(xué)家是怎樣知道分子的形狀的呢？早年的科學(xué)家主要靠對物質(zhì)的宏觀性質(zhì)進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)得出規(guī)律后進(jìn)行推測，如今，科學(xué)家己經(jīng)創(chuàng)造了許許多多測定分子結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代儀器，紅外光譜就是其中的一種?？茖W(xué)視野分子的立體結(jié)構(gòu)是怎樣測定的？肉眼不能看到分子，那么，科學(xué)家是怎樣知道分子的形狀的呢？38

分子中的原子不是固定不動的，而是不斷地振動著的。所謂分子立體結(jié)構(gòu)其實(shí)只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)，分子會吸收跟它的某些化學(xué)鍵的振動頻率相同的紅外線，再記錄到圖譜上呈現(xiàn)吸收峰。通過計(jì)算機(jī)模擬，可以得知各吸收峰是由哪一個(gè)化學(xué)鍵、哪種振動方式引起的，綜合這些信息，可分析出分子的立體結(jié)構(gòu)。分子中的原子不是固定不動的，而是不斷地振動著的。所謂分子39紅外光譜儀紅外光譜儀40紅外光譜儀原理示意圖紅外光譜儀原理示意圖41除了紅外光譜，晶體的X衍射、核磁共振等實(shí)驗(yàn)方法也可用來測定分子的立體構(gòu)型。分子的立體結(jié)構(gòu)與物質(zhì)的許多性質(zhì)，如分子的極性、分子間作用力的大小、物質(zhì)的旋光性、溶解性等有密切的關(guān)系。除了紅外光譜，晶體的X衍射、核磁共振等實(shí)驗(yàn)方法也可用來422、等電子原理與分子構(gòu)型判斷（1）等電子原理電子總數(shù)或價(jià)電子總數(shù)相同且原子總數(shù)相同的分子或離子具有相同的結(jié)構(gòu)特征。（2）應(yīng)用①用等電子原理判斷分子構(gòu)型②應(yīng)用于新材料的制造2、等電子原理與分子構(gòu)型判斷（1）等電子原理43（3）介紹幾種常見的等電子體：①二原子10電子：N2、CO、C22－、NO＋、CN－直線形（3）介紹幾種常見的等電子體：N2、CO、C22－、NO＋、44②三原子16電子：CO2、N2O、BeCl2、N3－、CNO－、OCN－直線形②三原子16電子：CO2、N2O、BeCl2、N3－、C45③三原子18電子：O3、NO2-、SO2折線形③三原子18電子：O3、NO2-、SO2折線形46④四原子24電子：NO3-、CO32－、BO33－、BF3、SO3平面三角形④四原子24電子：NO3-、CO32－、BO33－、BF3、47⑤四原子26電子：ClO3-、SO32－、BrO3－、IO3－、XeO3三角錐形⑤四原子26電子：ClO3-、SO32－、BrO3－、IO348⑥五原子8電子：BH4-、CH4、NH4+、SiH4、PH4＋正四面體⑥五原子8電子：BH4-、CH4、NH4+、SiH4、PH449⑦五原子32電子：ClO4-、SO42－、PO43－、SiO44－、SiF4、CCl4正四面體⑦五原子32電子：ClO4-、SO42－、PO43－、SiO50⑧七原子48電子：SF6、AlF63－、SiF62－八面體⑧七原子48電子：SF6、AlF63－、SiF62－八面體51注：在化合物中以等電子觀點(diǎn)看：O－和F、Cl、NH2相當(dāng)，O和CH2、NH相當(dāng)。則：注：在化合物中以等電子觀點(diǎn)看：O－和F、Cl、NH2相當(dāng)，O52c分子的空間構(gòu)型53二、分子的極性1、極性分子與非極性分子極性分子：

正負(fù)電荷重心不相重合的分子。非極性分子：

正負(fù)電荷的重心相重合的分子。二、分子的極性1、極性分子與非極性分子極性分子：

正負(fù)542、雙原子分子的極性極性鍵→極性分子→化合物非極性鍵→非極性分子→單質(zhì)2、雙原子分子的極性極性鍵→極性分子→化合物553、多原子分子的極性——看分子空間構(gòu)型——共價(jià)鍵的極性3、多原子分子的極性——看分子空間構(gòu)型56ABm分子極性的判斷方法1、化合價(jià)法

當(dāng)中心原子的化合價(jià)的絕對值等于該元素的價(jià)電子數(shù)時(shí)，該分子為非極性分子；否則為極性分子。

請判斷PCl3、CCl4、CS2、SO2分子的極性。ABm分子極性的判斷方法1、化合價(jià)法當(dāng)中心原子的化合價(jià)的57

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58C=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鍵是對稱排列的，兩鍵的極性互相抵消（F合=0），∴整個(gè)分子沒有極性，電荷分布均勻，是非極性分子180oF1F2F合=0OOCC=O鍵是極性鍵，但從分子總體而言CO2是直線型分子，兩個(gè)C59HOH104o30＇F1F2F合≠0O-H鍵是極性鍵，共用電子對偏O原子，由于分子是折線型構(gòu)型，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HOH104o30＇F1F2F合≠0O-H鍵是極性鍵，共用電60HHHNBF3：NH3：120o107o18'

三角錐型,不對稱，鍵的極性不能抵消，是極性分子F1F2F3F’平面三角形，對稱，鍵的極性互相抵消（F合=0），是非極性分子HHHNBF3：NH3：120o107o18'三角錐型,61CHHHH109o28'

正四面體型，對稱結(jié)構(gòu)，C-H鍵的極性互相抵消（F合=0），是非極性分子CHHHH109o28'正四面體型，對稱結(jié)構(gòu)，C-H鍵的62①常見的多原子分子，若中心原子的價(jià)電子全部參與成鍵，形成的分子空間構(gòu)型往往是對稱的，該分子是非極性分子，如三原子分子CO2、CS2（直線形）、四原子的BF3（三角形）、五原子的CH4、CCl4（正四面體）以及C2H2、C2H4、C6H6等都是非極性分子；3.中心原子有沒有孤對電子①常見的多原子分子，若中心原子的價(jià)電子全部參與成鍵，形63②若中心原子有不參與成鍵的電子，形成的分子空間構(gòu)型往往是不對稱的，其分子是極性分子。如H2O、H2S、SO2（V形），NH3（三角錐形）；③空間結(jié)構(gòu)對稱，但化學(xué)鍵不等性的分子也是極性分子。如CH3Cl、C6H5Br等。②若中心原子有不參與成鍵的電子，形成的分子空間構(gòu)型往往64常見分子鍵的極性鍵角分子構(gòu)型分子類型常見分子的構(gòu)型及分子的極性雙原子分子H2、Cl2無無直線型非極性HCl有無直線型極性H2O有104.50折線型極性CO2有180o直線型非極性三原子分子四原子分子NH3有107.30三角錐型極性BF3有120o平面三角形非極性CH4有109.50正四面體型非極性五原子常見分子鍵的極性鍵角分子構(gòu)型分子類型常見分子的構(gòu)型654、相似相溶規(guī)則——一般情況下極性分子易溶于極性溶劑，非極性分子易溶于非極性溶劑。如NH3、HCl易溶于水，而X2、CH4易溶于CCl4。4、相似相溶規(guī)則——一般情況下極性分子易溶于極性溶劑，非極性66三、手性分子手性異構(gòu)體——如同左右手一樣、不能重疊，而分子組成和原子排列方式完全相同的一對分子。手性碳原子連有4個(gè)不同的原子或基團(tuán)的碳原子。三、手性分子手性異構(gòu)體——如同左右手一樣、不能重疊，而分子組67手性分子的應(yīng)用：

手性分子的性質(zhì)有時(shí)差不多，有時(shí)差別極大，對人而言甚至一種有利一種有害。化學(xué)式為C17H20O的努特卡酮兩種對映體的柚香竟然相差750倍之多（據(jù)宋心琦的文章，見《國外科技動態(tài)》2001年11期），當(dāng)然這不是全由那種物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定的，因?yàn)閷θ说男嵊X起作用的受體也是由手性分子構(gòu)成的，手性匹配才能產(chǎn)生可感受到的嗅覺。手性分子的應(yīng)用：手性分子的性質(zhì)有時(shí)差不多，有時(shí)差別極大，68一些昆蟲激素也有手性選擇性，某種手性的只能吸引雄性，其對應(yīng)體則只能吸引雌性。在藥品當(dāng)中，藥品名稱相同但手性構(gòu)型不同時(shí)，藥性也不同。如四米唑的左旋體是驅(qū)蠕蟲藥，而右旋體是抗抑郁藥；甲狀腺素鈉的左旋體是甲狀腺激素，而右旋體是降血脂藥等等（據(jù)苑可、戴立信，《科技術(shù)語研究》2002年2期）。一些昆蟲激素也有手性選擇性，某種手性的只能吸引雄性，其對應(yīng)體69

頗有爭議的“反應(yīng)?！?thalidomide)作為人工合成藥，是兩種對映體的混合物。有人指出其中一種對應(yīng)體有治療作用，而另一種可能有害。于是后來的制藥工業(yè)和患者對藥物的分子手性都很敏感。

/magazine/200211/021113-1.htm著名科幻小說家克拉克(A.C.Clarke，1917-)寫的小說《技術(shù)錯(cuò)誤》頗有爭議的“反應(yīng)?！?thalidomide)作為人工合70

蝴蝶的四翅（每側(cè)兩個(gè)）具有左右對稱。蝴蝶落在荷蘭紫菀(Asternovi-belgii)花瓣上。蝴蝶的四翅（每側(cè)兩個(gè)）具有左右對稱。蝴蝶落在荷蘭紫菀(71長瓣兜蘭(Paphiopedilumdianthum)兩側(cè)長瓣是左右對稱的，注意主瓣（主萼片）兩側(cè)并非完全對稱。長瓣兜蘭(Paphiopedilumdianthum)72卡特蘭(Cattleyalabiata)的左右對稱，注意唇瓣（舌）的上部左右并非完全對稱?？ㄌ靥m(Cattleyalabiata)的左右對稱，注73

右手性的定義示意圖。大姆指指向軸向，其他四指由掌根向指尖方向表示螺旋轉(zhuǎn)動方向。由這個(gè)定義可知，當(dāng)大姆指倒過來指向下面，重新握筆時(shí)，手性不變，對于此圖仍然是右手性。對于植物而言，不必確定植物莖的新老方向（對于藤本植物，局部上有時(shí)真的難以確定哪端新哪端老），無論大姆指指向新或老哪一側(cè)，所判定的手性都是不變的。右側(cè)為衛(wèi)矛科剌苞南蛇藤(Celastrusflagellaris)，右手性；中間為蘿藦科杠柳(Periplocasepium)，右手性。要看到杠柳并不難，北京大學(xué)圖書館南門前運(yùn)動場的鐵柵欄上就長著一株。要看剌苞南蛇藤，最近也得到北京的百望山了右手性的定義示意圖。大姆指指向軸向，其他四指由掌根向指尖74北大后湖附近一個(gè)左手性的雙螺旋雕塑。一般說來DNA雙螺旋是右手性的，只有Z-DNA局部上可以是左手性的。以這種左手性的模型暗示一般的DNA結(jié)構(gòu)，是不恰當(dāng)?shù)?。?dāng)然藝術(shù)可以超越現(xiàn)實(shí)。北大后湖附近一個(gè)左手性的雙螺旋雕塑。一般說來DNA雙螺旋是右75第一單元分子構(gòu)型與物質(zhì)的性質(zhì)第一單元分子構(gòu)型與物質(zhì)的性質(zhì)76一分子的空間構(gòu)型分子的空間構(gòu)型三原子分子的空間構(gòu)型有直線型和V型兩種.如CO2分子為直線型,而水的空間構(gòu)型為V型,鍵角為104.5°一分子的空間構(gòu)型分子的空間構(gòu)型三原子分子77大多數(shù)四原子分子采用平面三角形和三角錐形兩種立體結(jié)構(gòu).例如,甲醛(CH2O)分子呈平面三角形,鍵角約為120°;氨分子呈三角錐形,鍵角約為107°.大多數(shù)四原子分子采用平面三角形和三角錐形兩種立78五原子分子的最常見空間構(gòu)型為四面體,例如,甲烷(CH4)分子的構(gòu)型為正四面體,鍵角約為109°28′.五原子分子的最常見空間構(gòu)型為四面體,例如,甲烷(791.雜化軌道理論(1)雜化軌道:在同一原子中能量相近的某些原子軌道,在形成分子的成鍵過程中,重新組合成一系列能量相等的新軌道,這個(gè)過程稱為雜化.(2)雜化的過程及雜化軌道類型.過程:激發(fā),雜化及軌道重疊等過程.1.雜化軌道理論(2)雜化的過程及雜化軌道類型.80SP3雜化

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軌道成分和3/4的p軌道成分，因此我們把這種軌道稱之為sp3雜化軌道。SP3雜化由1個(gè)s軌道和3個(gè)p軌道混雜并重新組合成81c分子的空間構(gòu)型82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,四個(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).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,四個(gè)雜83

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-SP3σ鍵，形成一個(gè)正四面體構(gòu)型的分子。

109°28’四個(gè)H原子分別以4個(gè)s軌道與C原子上的四個(gè)sp384SP2雜化由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之為sp2雜化軌道。SP2雜化由1個(gè)s軌道和2個(gè)p軌道混雜并重新組85c分子的空間構(gòu)型86sp2雜化軌道的形成和空間取向示意圖sp2雜化軌道的形成和空間取向示意圖87sp2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雜化軌道的過程稱為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，就會形成平面三角形構(gòu)型的分子。sp2雜化軌道的形成和特點(diǎn)：為使軌道間的排斥能88SP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之為SP雜化軌道。SP雜化:由1個(gè)s軌道和1個(gè)p軌道混雜并重新組89c分子的空間構(gòu)型90

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雜化軌道的過程稱為sp雜化，所形成的軌道稱為sp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形成直線型分子。sp雜化軌道的形成和空間取向示意圖sp雜化軌道的形成及特點(diǎn)：sp雜化軌道的形成和空間取向91

甲烷、乙烯、乙炔的結(jié)構(gòu)及sp3、sp2、sp雜化甲烷、乙烯、乙炔的結(jié)構(gòu)及sp3、sp2、sp雜化92雜化類型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18001200109028’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

雜化spsp2sp3參與雜化的原子軌道1個(gè)s+1個(gè)93雜化軌道的類型:①對于非過渡元素,由于ns,np能級相近,往往采用sp型雜化.②對于過渡元素,(n-1)d,ns,np能級比較接近,常常采用dsp雜化.雜化軌道的類型:94總結(jié):(1)雜化軌道的數(shù)目與組成雜化軌道的各原子軌道的數(shù)目相同.(2)雜化軌道成鍵時(shí),要滿足價(jià)層電子對間最小排斥原理.(3)雜化軌道一頭大,一頭小,成鍵時(shí)利用大的一頭,可使電子云重疊程度最大,形成穩(wěn)定的化學(xué)鍵.雜化軌道增強(qiáng)了成鍵能力(4)雜化軌道一般形成δ鍵,∏鍵是沒有雜化的p軌道現(xiàn)成的.總結(jié):95幾種常見分子中原子的雜化軌道類型:幾種常見分子中原子的雜化軌道類型:96

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)闉?s12px1。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，其形成過程可表示為：

Be原子的價(jià)層電子排布為2s2。在形成BeCl97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)sp-p的σ鍵，所以BeCl2分子的空間構(gòu)型為直線。實(shí)驗(yàn)測定：BeCl2分子中有2個(gè)完全等同的Be-Cl鍵，鍵角為1800，分子的空間構(gòu)型為直線。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98試說明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。其形成過程可表示為：試說明BF3分子的空間構(gòu)型BF3分子的中心原子是B，99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σ鍵。故BF3分子的空間構(gòu)型是平面三角形。實(shí)驗(yàn)測定：BF3分子中有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。

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100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。其形成過程可表示為CCl4分子的中心原子是C，其價(jià)層電子組態(tài)為2s22101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σ鍵。故CCl4分子的空間構(gòu)型是正四面體.實(shí)驗(yàn)測定：CCl4分子中有四個(gè)完全等同的C-Cl鍵，其分子的空間構(gòu)型為正四面體。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102乙烯、乙炔分子中的成鍵情況:乙烯、乙炔分子中的成鍵情況:1031.寫出HCN與CH2O的路易斯結(jié)構(gòu)式.注:路易斯結(jié)構(gòu)式是用短線表示鍵合電子,用小黑點(diǎn)表示未鍵合的價(jià)電子的結(jié)構(gòu)式1.寫出HCN與CH2O的路易斯結(jié)構(gòu)式.1042.價(jià)層電子對互斥理論(VSEPR):確定分子空間構(gòu)型的簡易方法ABm型分子空間構(gòu)型的確定

注:(1)中心原子的價(jià)電子數(shù)就等于中心原子的最外層電子數(shù)(2)配位原子中鹵素、氫原子提供1個(gè)價(jià)電子,氧族元素不提供電子.2.價(jià)層電子對互斥理論(VSEPR):105電子對包括共用電子對和孤對電子(1)若都是共用電子對分子BeCl2BF3CH4PCl5SF6價(jià)電子對數(shù)23456幾何構(gòu)型直線型平面三角形正四面體三角雙錐正八面體電子對包括共用電子對和孤對電子106(2)若有孤對電子:孤對電子的排斥作用要比共用電子對大.(2)若有孤對電子:孤對電子的排斥作用要比共用電子對大.107雜化類型SPSP2SP3用于雜化的原子軌道數(shù)234雜化軌道的數(shù)目234雜化軌道間的夾角180°120°109.5°空間構(gòu)型直線形平面三角形四面體三角雙錐八面體典型實(shí)例BeCl2CO2HgCl2[Ag(NH3)2]+BF3COCl2NO3—CO32—CH4CCl4CHCl3PO43—PCl5SF6雜化類型SPSP2SP3用于雜化的原子軌道數(shù)234雜化軌道的108價(jià)電子對數(shù)目23456雜化類型SPSP2SP3理想幾何構(gòu)型直線形平面正三角形正四面體三角雙錐正八面體成鍵電子對數(shù)232432孤電子數(shù)001012分子的空間構(gòu)型直線平面正三角形V形四面體三角錐V形實(shí)例BeCl2CO2BF3BCl3SnCl2CH4CCl4NH3NF3H2OH2SPCl5SF6價(jià)電子對數(shù)目23456雜化類型SPSP2SP3理想幾何構(gòu)型直109c分子的空間構(gòu)型110c分子的空間構(gòu)型111

分子世界是如此形形色色，異彩紛呈，美不勝收，常使人流連忘返。分子的立體結(jié)構(gòu)與其穩(wěn)定性有關(guān)。例如，上圖中的S8分子像頂皇冠，如果把其中一個(gè)向上的硫原子倒轉(zhuǎn)向下，盡管也可以存在，卻不如皇冠式穩(wěn)定；又如，椅式C6H12比船式C6H12穩(wěn)定。分子世界是如此形形色色，異彩紛呈，美不勝收，常使人流連忘112

肉眼不能看到分子，那么，科學(xué)家是怎樣知道分子的形狀的呢？早年的科學(xué)家主要靠對物質(zhì)的宏觀性質(zhì)進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)得出規(guī)律后進(jìn)行推測，如今，科學(xué)家己經(jīng)創(chuàng)造了許許多多測定分子結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代儀器，紅外光譜就是其中的一種?？茖W(xué)視野分子的立體結(jié)構(gòu)是怎樣測定的？肉眼不能看到分子，那么，科學(xué)家是怎樣知道分子的形狀的呢？113

分子中的原子不是固定不動的，而是不斷地振動著的。所謂分子立體結(jié)構(gòu)其實(shí)只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)，分子會吸收跟它的某些化學(xué)鍵的振動頻率相同的紅外線，再記錄到圖譜上呈現(xiàn)吸收峰。通過計(jì)算機(jī)模擬，可以得知各吸收峰是由哪一個(gè)化學(xué)鍵、哪種振動方式引起的，綜合這些信息，可分析出分子的立體結(jié)構(gòu)。分子中的原子不是固定不動的，而是不斷地振動著的。所謂分子114紅外光譜儀紅外光譜儀115紅外光譜儀原理示意圖紅外光譜儀原理示意圖116除了紅外光譜，晶體的X衍射、核磁共振等實(shí)驗(yàn)方法也可用來測定分子的立體構(gòu)型。分子的立體結(jié)構(gòu)與物質(zhì)的許多性質(zhì)，如分子的極性、分子間作用力的大小、物質(zhì)的旋光性、溶解性等有密切的關(guān)系。除了紅外光譜，晶體的X衍射、核磁共振等實(shí)驗(yàn)方法也可用來1172、等電子原理與分子構(gòu)型判斷（1）等電子原理電子總數(shù)或價(jià)電子總數(shù)相同且原子總數(shù)相同的分子或離子具有相同的結(jié)構(gòu)特征。（2）應(yīng)用①用等電子原理判斷分子構(gòu)型②應(yīng)用于新材料的制造2、等電子原理與分子構(gòu)型判斷（1）等電子原理118（3）介紹幾種常見的等電子體：①二原子10電子：N2、CO、C22－、NO＋、CN－直線形（3）介紹幾種常見的等電子體：N2、CO、C22－、NO＋、119②三原子16電子：CO2、N2O、BeCl2、N3－、CNO－、OCN－直線形②三原子16電子：CO2、N2O、BeCl2、N3－、C120③三原子18電子：O3、NO2-、SO2折線形③三原子18電子：O3、NO2-、SO2折線形121④四原子24電子：NO3-、CO32－、BO33－、BF3、SO3平面三角形④四原子24電子：NO3-、CO32－、BO33－、BF3、122⑤四原子26電子：ClO3-、SO32－、BrO3－、IO3－、XeO3三角錐形⑤四原子26電子：ClO3-、SO32－、BrO3－、IO3123⑥五原子8電子：BH4-、CH4、NH4+、SiH4、PH4＋正四面體⑥五原子8電子：BH4-、CH4、NH4+、SiH4、PH4124⑦五原子32電子：ClO4-、SO42－、PO43－、SiO44－、SiF4、CCl4正四面體⑦五原子32電子：ClO4-、SO42－、PO43－、SiO125⑧七原子48電子：SF6、AlF63－、SiF62－八面體⑧七原子48電子：SF6、AlF63－、SiF62－八面體126注：在化合物中以等電子觀點(diǎn)看：O－和F、Cl、NH2相當(dāng)，O和CH2、NH相當(dāng)。則：注：在化合物中以等電子觀點(diǎn)看：O－和F、Cl、NH2相當(dāng)，O127c分子的空間構(gòu)型128二、分子的極性1、極性分子與非極性分子極性分子：

正負(fù)電荷重心不相重合的分子。非極性分子：

正負(fù)電荷的重心相重合的分子。二、分子的極性1、極性分子與非極性分子極性分子：

正負(fù)1292、雙原子分子的極性極性鍵→極性分子→化合物非極性鍵→非極性分子→單質(zhì)2、雙原子分子的極性極性鍵→極性分子→化合物1303、多原子分子的極性——看分子空間構(gòu)型——共價(jià)鍵的極性3、多原子分子的極性——看分子空間構(gòu)型131ABm分子極性的判斷方法1、化合價(jià)法

當(dāng)中心原子的化合價(jià)的絕對值等于該元素的價(jià)電子數(shù)時(shí)，該分子為非極性分子；否則為極性分子。

請判斷PCl3、CCl4、CS2、SO2分子的極性。ABm分子極性的判斷方法1、化合價(jià)法當(dāng)中心原子的化合價(jià)的132

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133C=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鍵是對稱排列的，兩鍵的極性互相抵消（F合=0），∴整個(gè)分子沒有極性，電荷分布均勻，是非極性分子180oF1F2F合=0OOCC=O鍵是極性鍵，但從分子總體而言CO2是直線型分子，兩個(gè)C134HOH104o30＇F1F2F合≠0O-H鍵是極性鍵，共用電子對偏O原子，由于分子是折線型構(gòu)型，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HOH104o30＇F1F2F合≠0O-H鍵是極性鍵，共用電135HHHNBF3：NH3：120o107o18'

三角錐型,不對稱，鍵的極性不能抵消，是極性分子F1F2F3F’平面三角形，對稱，鍵的極性互相抵消（F合=0），是非極性分子HHHNBF3：NH3：120o107o18'三角錐型,136CHHHH109o28'

正四面體型，對稱結(jié)構(gòu)，C-H鍵的極性互相抵消（F合=0），是非極性分子CHHHH109o28'正四面體型，對稱結(jié)構(gòu)，C-H鍵的137①常見的多原子分子，若中心原子的價(jià)電子全部參與成鍵，形成的分子空間構(gòu)型往往是對稱的，該分子是非極性分子，如三原子分子CO2、CS2（直線形）、四原子的BF3（三角形）、五原子的CH4、CCl4（正四面體）以及C2H2、C2H4、C6H6等都是非極性分子；3.中心原子有沒有孤對電子①常見的多原子分子，若中心原子的價(jià)電子全部參與成鍵，形138②若中心原子有不參與成鍵的電子，形成的分子空間構(gòu)型往往是不對稱的，其分子是極性分子。如H2O、H2S、SO2（V形），NH3（三角錐形）；③空間結(jié)構(gòu)對稱，但化學(xué)鍵不等性的分子也是極性分子。如CH3Cl、C6H5Br等。②若中心原子有不參與成鍵的電子，形成的分子空間構(gòu)型往往139常見分子鍵的極性鍵角分子構(gòu)型分子類型常見分子的構(gòu)型及分子的極性雙原子分子H2、Cl2無無直線型非極性HCl有