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1、第二节 分子的立体结构,一、形形色色的分子,三原子分子立体结构：有直线形C02 、CS2等，V形如H2O、S02等。,四原子分子立体结构：平面三角形：如甲醛(CH20)分子等，三角锥形：如氨分子等。,五原子分子立体结构：正四面体形如甲烷、P4等。,形形色色的分子,肉眼不能看到分子，那么，科学家是怎样知道分子的形状的呢?早年的科学家主要靠对物质的宏观性质进行系统总结得出规律后进行推测，如今，科学家已经创造了许许多多测定分子结构的现代仪器，红外光谱就是其中的一种。 分子中的原子不是固定不动的，而是不断地振动着的。所谓分子立体结构其实只是分子中的原子处于平衡位置时的模型。当一束红外线透过分子时，分子
2、会吸收跟它的某些化学键的振动频率相同的红外线，再记录到图谱上呈现吸收峰。通过计算机模拟，可以得知各吸收峰是由哪一个化学键、哪种振动方式引起的，综合这些信息，可分析出分子的立体结构。,科学视野分子的立体结构是怎样测定的？,测分子体结构：红外光谱仪吸收峰分析。,二、价层电子对互斥模型,一类是中心原子上的价电子都用于形成共价键，如C02、CH20、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=2 直线型 C02 n=3 平面三角形CH20 n=4 正四面体型CH4,另一类是中心原子上有孤对电子(未用于形成共价键的电子对)的分子，如H2
3、O和NH3，中心原子上的孤对电子也要占据中心原子周围的空间，并参与互相排斥。例如，H20和NH3的中心原子工分别有2对和l对孤对电子，跟中心原子周围的键加起来都是4，它们相互排斥，形成四面体，因而H2O分子呈V形，NH3分子呈三角锥形。,一1994年度诺贝尔化学奖授予为研究臭氧作出特殊贡献的化学家。O3能吸收有害紫外线，保护人类赖以生存的空间。O3分子的结构如右图：呈V型，键角116.5o。三个原子以一个O原子为中心，与另外两个O原子分别构成一个非极性共价键；中间O原子提供2个电子，旁边两个O原子各提供1个电子，构成一个特殊的化学键（虚线内部分）三个O原子均等地享有这4个电子。请回答： 1臭氧
4、与氧气的关系是,练习,2下列物质的分子与O3分子的结构最相似的是 a、 H2O b、 CO2 c、 SO2 d、 BeCl2 3分子中某1原子有1对没有跟其它原子共用电 子叫孤对电子，那么O3分子有 对孤对电子 4O3分子是否为极性分子 （是or否）,参考答案 1同素异形体，因为氧气和臭氧是同一元素形成的不同的单质。 2C 35 4是,三、 杂化轨道理论简介,例：,CH4分子的结构：,杂化轨道概念：,原子形成分子时，同一原子中能量 相近的不同类型的原子轨在成键过 程中混合组成新的原子轨道,在碳原子中，外层只有2个未成对的电子能形成共价键，所以碳原子应是2价。但实践证明，碳原子在有机化合物的结构
5、中，一般都是4价，这是因为碳原子在成键时发生了电子的激发和轨道的杂化。 即碳原子在成键时，其中有1个ZS电子激发到同一个电子层能级相近的2p轨道上去，变成了4个未成对的电子，碳原子即从基态转变为激发态。,例：,CH4分子形成,C: 2s22px12py13pz,2s,2p,1s,sp3,2s,2p,激发,杂化,H: 1s1,sp3-s,键合,杂化特征：,能量相近：ns,np ns,np,ns (n-1)d,ns,np,成键能力变大：轨道形状发生了变化,sp3 杂化,同一个原子的一个 ns 轨道与三个 np 轨道进行杂化组合 为 sp3 杂化轨道。sp3 杂化轨道间的夹角是 10928，分子的几
6、 何构型为正四面体形。,例：,CH4分子形成,2s,2p,C的基态,2s,2p,激发态,10928,外层电子结构：,2s 2px 2py 2pz,2s 2px 2py 2pz,（a）碳的sp3杂化轨道；（b）甲烷正四面体模型,sp 杂化 同一原子中 ns-np 杂化成新轨道；一个 s 轨道和一个 p 轨道杂化组合成两个新的 sp 杂化轨道。,例：,BeCl2分子形成,激发,2s,2p,Be基态,2s,2p,激发态,直线形,sp杂化态,直线形,化合态,Cl Be Cl,180,碳的sp杂化轨道,sp杂化：夹角为180的直线形杂化轨道。,sp2 杂化,同一个原子的一个 ns 轨道与两个 np 轨道
7、进行杂化组合 为 sp2 杂化轨道。sp2 杂化轨道间的夹角是120度，分子的几何 构型为平面正三角形,2s,2p,B的基态,2s,2p,激发态,正三角形,sp2 杂化态,例：,BF3分子形成,B,Cl,1200,Cl,Cl,碳的sp2杂化轨道,sp2杂化：三个夹角为120的平面三角形杂化轨道。,1、写出HCN分子和CH20分子的路易斯结构式。 2用VSEPR模型对HCN分子和CH2O分子的立体结构进行预测(用立体结构模型表示) 3写出HCN分子和CH20分子的中心原子的杂化类型。 4分析HCN分子和CH2O分子中的键。,探究练习,四、配合物理论简介,2、直线型 平面三角型 3、sp杂化 sp
8、2杂化,1、“电子对给予接受键”被称为配位键。一方提供孤对电子；一方有空轨道，接受孤对电子。如：Cu(H20)2、NH4中存在配位键。 2、通常把金属离子(或原子)与某些分子或离子(称为配体)以配位键结合形成的化合物称为配位化合物。,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。,动手做实验：,Cu2+2NH3H2O=Cu（OH）2+2NH4 Cu（OH）2+4NH3H2O=Cu（NH3）42+2OH+4H2O Cu（NH3）42深蓝色,在Cu（NH3）42里，NH3分子的氮原子给出孤对电子对，Cu2接受电子对，以配位键形成了Cu（NH3）42,实验：向盛有氯化铁溶液(或任何含Fe3的溶液)的试管中滴加1滴硫氰化钾(KSCN)溶液，观察实验现象。 实验现象：,看到试管里溶液的颜色跟血液极为相似。,已知的配合物种类繁多，新的配合物由于纷繁复杂的有机物配体而层出不穷，使得无机化合物的品种迅速增长。叶绿素、血红素和维生素B12都是配合物，它们的配体大同小异，是一种称为卟啉的大环有机物，而中心离子分别是镁离子、亚铁离子和钴离子。图225是叶绿素的结构示意图：,科学视野：,实践活动： 用计算机软件Chemsketch制作分子立体模型。,再见 祝同学们学习进步,
