《中学物理 分子构型与物质的性质课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《中学物理 分子构型与物质的性质课件（63页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第一单元 分子构型与物质的性质,专题4 分子空间结构与物质性质,选修3物质结构与性质,学习目标,1、初步认识分子空间构型、键角、等电子体、极性分子、 非极性分子、手性分子等概念。 2、了解杂化轨道的类型(sp3、sp2、sp)，并能运用杂化 轨道理论解释分子的空间构型。 3、能根据价层电子对互斥模型判断简单分子或离子的 空间构型。 4、认识分子的空间构型与极性的关系，能运用有关理论 预测分子的极性，理解分子极性对物理性质的影响。,共价键 (按成键方式),键,键,键参数,键能,键长,键角,衡量化学键的强弱,描述分子的立体结构的 重要因素,“头碰头”,“肩并肩”,一般，共价键数=未成对电子数,知识
2、回顾,形形色色的分子,H2O,直线型,V形,NH3,平面三角形,三角锥形,正四面体,平面正六边形,由分子构成的物质，其性质主要由分子的组成和结构决定。分子的结构可以通过X射线衍射、电子衍射等实验手段进行测定，也可以根据相关的理论进行解释或预测。分子结构对物质的极性、磁性、旋光性、溶解性、化学反应活泼性等都有很大的影响。,今天我们就来学习如何预测分子结构,1、S原子与H原子结合形成的分子为什么是H2S， 而不是H3S或H4S？,H2S的分子结构模型,共价键具有饱和性，S原子最外层有两个未成对电子，故只可与两个H原子结合形成两对共用电子对，形成H2S分子，而不会形成H3S或H4S,CH4的分子结构
3、模型,2、 C原子最外层也只有两个未成对电子，按共 价键理论，也只能与两个H原子结合形成的 是CH2分子，而实事却是CH4 分子，为什么？, CH4为什么具有正四面体的空间构型，4个 C-H键长，键能相等，键角都是109.5？,1954年获诺贝尔化学奖，1962年获诺贝尔和平奖,为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论,109.5,激发,在形成CH4分子的过程中，C原子2s轨道上的一个电子进入2p空轨道。这样1个2s轨道和3个2p轨道“混合”起来，形成能量相等、成分相同的4个sp3杂化轨道，指向正四面体的四个顶点，每个轨道上都有一个未成对电子，分别与4个H原子的1s轨道重叠形成4个相同的键，从
4、而形成CH4分子，键角109.5，如下图所示：,CH4分子形成,杂化,一、杂化轨道理论,1、杂化,原子内部能量相近的原子轨道，在外界条件影响 下重新组合的过程,2、杂化轨道,原子轨道组合杂化后形成的一组新轨道,3、常见杂化类型,sp3、sp2、sp杂化,同一层上的1个 s 轨道与3个 p 轨道间的杂化称为 sp3 杂化，其杂化所生成的杂化轨道，叫做 sp3杂化轨道。 sp3杂化轨道间夹角为109.5，分子的几何构型为正四面体。,sp3杂化,正四面体结构的分子或离子的中心原子，一般采用sp3 杂化轨道形成共价键，如CCl4、NH4+等。金刚石中的碳原子，晶体硅和石英（SiO2）晶体中的硅原子也是
5、采用sp3杂化轨道形成共价键的。,BF3是平面三角形构型， 分子中键角为120； 气态BeCl2是直线型分子构型，分子中键角为180 。 试用杂化轨道理论加以说明。,激发,120,BF3分子形成,杂化,在形成BF3分子的过程中，B原子的2s轨道上的1个电子进入2p空轨道。这样1个2s轨道和2个2p轨道发生杂化，形成能量相等、成分相同的3个sp2杂化轨道。轨道间夹角120，这3个sp2杂化轨道分别与3个F原子的2p轨道重叠形成3个相同的键，从而形成BF3分子，因此BF3分子具有平面正三角形结构，如下图所示：,空轨道未参与杂化,空轨道不参与成键,sp2杂化,同一层上的1个 s 轨道与2个 p 轨道
6、进行杂化组合为3个新的原子轨道称为sp2 杂化轨道。sp2 杂化轨道间的夹角为120，分子的几何构型为平面正三角形。,120,激发,杂化,BeCl2分子形成,在形成气态BeCl2分子的过程中，Be原子的2s轨道上的一个电子进入2p空轨道。这样1个2s轨道和1个2p轨道发生杂化，形成能量相等、成分相同的2个sp杂化轨道，轨道间夹角180，这2个sp杂化轨道分别与2个Cl原子的3p轨道重叠形成2个相同的键，从而形成BeCl2分子，因此BeCl2分子具有直线形结构，如下图所示：,空轨道未参与杂化,空轨道不参与杂化,sp杂化,同一层上的1个 s 轨道与1个 p 轨道进行杂化组合为2个新的原子轨道称为s
7、p 杂化轨道。sp 杂化轨道间的夹角为180，分子的几何构型为直线形。,180,一、杂化轨道理论,4、杂化结果,（用于解释分子构型）, 同一原子中能量相近的原子轨道重新组合， 形成新的杂化轨道，能量相同。, 有几个轨道参加杂化，就能组合成几个杂化轨道。, 杂化轨道的形状发生了变化，更有利于 有效地重叠，成键能力更强。, 杂化轨道的伸展方向发生变 化，杂化轨道在空间力求最 大夹角（排斥力最小）。,轨道形状发生变化,轨道空间伸展方向发生变化,轨道数目不变,轨道能量发生变化, 空轨道一般不参与成键,请用杂化轨道理论分析乙烷、乙烯和乙炔分子的成键情况。,C2H6分子形成,激发,C原子在形成乙烷分子时，
8、每个碳原子的1个2s轨道与3个2p轨道发生sp3杂化，形成4个sp3杂化轨道，伸向空间正四面体的四个顶点。,杂化,109.5,每个C原子的3个sp3杂化轨道分别与3个H原子的1s轨道形成3个相同的CH键。两个C各自剩余的1个sp3杂化轨道相互重叠形成1个CC键。,注：杂化轨道一般形成键。,C原子在形成乙烯分子时，每个碳原子的1个2s轨道与2个2p轨道发生sp2杂化，形成3个sp2杂化轨道，伸向平面正三角形的三个顶点。,C2H4分子形成,激发,杂化,每个C原子的2个sp2杂化轨道分别与2个H原子的1s轨道形成2个相同的键，每个C各自剩余的1个sp2杂化轨道相互重叠形成1个键。各自没有杂化的l个2
9、p轨道则垂直于杂化轨道所在的平面，彼此肩并肩重叠形成键。所以，在乙烯分子中双键由一个键和一个键构成。,注：杂化轨道一般形成键，键是由没有杂化的p轨道形成。,C2H2分子形成,C原子在形成乙炔分子时，每个碳原子的2s轨道与1个2p轨道发生sp杂化，形成2个sp杂化轨道，形成直线型。,激发,杂化,每个碳原子1个sp杂化轨道与1个氢原子的1s轨道结合形成1个CH键。各自剩余的1个sp杂化轨道相互形成1个CC键。2个碳原子的未杂化2p轨道分别在Y轴和Z轴方向重叠形成2个CC键。所以乙炔分子中叁键由1个键和2个键构成。,注：杂化轨道一般形成键，键是由没有杂化的p轨道形成。,小结 杂化轨道类型与分子的空间
10、构型,1个s、1个p,1个s、2个p,1个s、3个p,2,3,4,直线形,平面三角形,正四面体,180,120,BF3、CH2=CH2,CH4、CCl4,BeCl2、CHCH,109.5,单键的C是sp3杂化，双键的C是sp2杂化，叁键的C是sp杂化,1、内容：分子中的价电子对（包括成键电子对和孤电子对） 由于相互排斥作用，而趋向于尽可能彼此远离以 减小斥力，分子尽可能采取对称的空间构型。,二、价电子对互斥模型（ VSEPR模型）,2、价电子对数与空间构型的关系：,注： 中心原子的价电子数=中心原子的最外层电子数 配位原子提供的电子数： 卤素原子、H：1； O、S：0； 对于阳离子，价电子数要
11、减去阳离子的电荷数 对于阴离子，价电子数要加上阴离子的电荷数,(适用于ABm型分子：A是中心原子，B是配位原子),3、价电子对数计算,正四面体,正四面体,练习,0,0,1,0,sp,sp2,sp2,sp3,直线形,平面三角形,V 形,正四面体,2,3,3,4,0,sp3,四面体,4,0,sp3,正四面体,4,直线形,平面三角形,平面三角形,正四面体,正四面体,正四面体,观察具有相同价电子对数的分子，你能得出什么结论？, 孤对电子对数=价电子对数- 配位原子数,4,1,sp3,正四面体,三角锥形,4,2,sp3,正四面体,V 形,4、规律, 具有相同价电子对数的分子，中心原子的杂化轨道类型 相同
12、，价电子对分布的几何构型也相同。,所以，可以根据中心原子价电子对数判断杂化轨道的类型, 价电子对数=原子轨道数, 若中心原子有孤电子对，分子的空间构型电子对的几何构型 例如 NH3有1对孤电子对，分子空间构型为三角锥型 H2O有2对孤电子对，分子空间构型为V形,若中心原子无孤电子对，分子的空间构型=电子对的几何构型,4、规律, 价电子对之间的斥力大小顺序为：,孤电子对与孤电子对之间的斥力 孤电子对与成键电子对 之间的斥力 成键电子对和成键电子对之间的斥力。, 孤电子对越多，键角越小。 例如CH4、NH3和H2O分子中键角依次减小。,0,1,2,正四面体,三角锥形,V形,CH4、NH3、H2O的
13、价电子对都是4对，而分子空间构型却完全不同？,109.5,107.3,104.5,孤对电子对的排斥作用,课堂练习,C,sp3,sp2,sp3,4、下列分子中，是正四面体形的是（ ） A.BrCCBr B.SiCl4 C. CH3Cl D.NH3,课堂练习,B,直线形,四面体,三角锥,课堂练习,B,直线形,平面三角形,5、下列分子中，分子空间构型为三角锥形的是 A.CS2 B.PCl3 C.BBr3 D.C2H6,6、下列分子的中心原子形成sp2杂化轨道的是 A.H2O B.NH3 C.C2H4 D.CH4,课堂练习,C,平面形,三角锥,7、下列分子的空间构型为平面三角形的是( ) A.H2O
14、B. C2H4 C.BCl3 D.PCl3,V形,C,sp3,sp3,sp3,课堂练习,B,1、概念：具有相同价电子数和相同原子数的分子或离子具有相同的结构特征，相似的性质,3、应用： 判断一些简单分子或离子的立体构型。 制造新材料等方面也有重要应用。,三、等电子原理,2、等电子体：满足等电子原理的分子或离子,4、等电子体的寻找： 同周期等量替换。 同族替换。,5、常见的等电子体,CO C22- CN-,CO2、CS2 N3- BeCl2,O3 NO2-,CO32- BF3 SO3,NH4+、 SiH4,直线,直线,V形,平面三角形,正四面体,三角锥形,ClO3- PO33- 亚磷酸根,1、下
15、列分子或离子中，与O3互为等电子 体的是（ ） A、SO2 B、N2 C、NO2- D、 CN-,课堂练习,AC,原子总数是3，价电子总数是18,A 原子总数是3，价电子总数是6+6 2=18,B 原子总数是2，价电子总数是5 2=10,C 原子总数是3，价电子总数是5+6 2 + 1=18,D 原子总数是2，价电子总数是4+ 5+ 1=10,价电子数=最外层电子数,课本72页,【实验1】在培养皿中加入少量四氯化碳,用滴管滴一滴水(也可滴一滴加过红墨水的水)于培养皿中,将摩擦带电的玻璃棒或塑料棒接近水滴,观察水滴的运动。,用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电,它能使水流的方向发生改变,说明水流与橡胶棒间
16、有电性作用,由此可推知水分子中存在着带正电荷的正极和带负电荷的负极。 橡胶棒不能使四氯化碳液流的方向改变,说明四氯化碳液流不受橡胶棒所带负电的影响，由此可推知四氯化碳分子中无正极和负极之分。,1、定义,四、分子的极性, 非极性分子 正电荷重心和负电荷重心重合的分子, 极性分子 正电荷重心和负电荷重心不重合的分子。,2、分子极性的判断方法,看正电荷重心和负电荷重心是否重合。,（1）双原子分子的极性,Cl2 N2 HCl CO,非极性分子,+,-,极性分子,非极性键,极性键, 同种元素组成的双原子分子均为非极性分子。 如N2、O2、F2、Cl2等。（含非极性键）, 不同种元素组成的双原子分子均为极性分子。 如HCl、HF、HI等。（含极性键）,分子极性同化学键的极性,（2）多原子分子的极性,P4 CO2 NH3 CH4,-,+,-,非极性分子,非极性键,极性键,非极性分子,-,+,+,+,极性分子,极性键,-,
