新课标高考化学结构和物性自学好课件

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1、物质结构与性质教学问题再认识内容要求：内容要求：1.1.可围绕可围绕物质结构与性质物质结构与性质教学中存在的各教学中存在的各种教学问题展开，种教学问题展开，2.2.提出课堂教学中的一些真提出课堂教学中的一些真实问题，并提供若干可供参考的解决策略。实问题，并提供若干可供参考的解决策略。一、开设一、开设物质结构与性质物质结构与性质模块的目的模块的目的二、物质结构的层次和核心概念二、物质结构的层次和核心概念三、可供激活学生认知结构的几张图片三、可供激活学生认知结构的几张图片四、分子空间结构的推测四、分子空间结构的推测 福建建阳一中 李益平 2012.8.191.了解人类探索物质结构的意义和基本方法

2、了解人类探索物质结构的意义和基本方法;2.研究物质构成的奥秘研究物质构成的奥秘;3.认识物质结构与性质之间的关系认识物质结构与性质之间的关系;4.提高分析问题和解决问题的能力。提高分析问题和解决问题的能力。 模块的内容及标准与以往课程相比发生了模块的内容及标准与以往课程相比发生了很大的变化很大的变化,一些结构化学的学科核心概念如一些结构化学的学科核心概念如:4 个量子数、原子轨道、电离能、电负性、晶格个量子数、原子轨道、电离能、电负性、晶格能、原子的堆积方式等在新课标或教材中出现。能、原子的堆积方式等在新课标或教材中出现。 一一.开设开设物质结构与性质物质结构与性质模块的目的模块的目的 在此过

3、程中需要解决在此过程中需要解决3 个问题个问题:一是新物质的性能和结构一是新物质的性能和结构,二是如何选择一条最优的合成路线二是如何选择一条最优的合成路线,三是这条合成线路的产率有多大。三是这条合成线路的产率有多大。 化学的主要任务之一是：化学的主要任务之一是：发现和制造各种具有特定性质的新物质。发现和制造各种具有特定性质的新物质。因此因此, ,首先要知道该新物质的结构。首先要知道该新物质的结构。研究结构的理论就是研究结构的理论就是结构化学结构化学。 该模块将为学生在该模块将为学生在研究微观物质时，提供思研究微观物质时，提供思想及方法导引想及方法导引，为学生打下研究微观物质初步基，为学生打下研

4、究微观物质初步基础，也可以说是现代化学乃至现代自然科学的共础，也可以说是现代化学乃至现代自然科学的共同基础。同基础。 该模块的目标不仅只是让学生掌握几个有关该模块的目标不仅只是让学生掌握几个有关结构化学的知识点，关键重在培养学生的结构化学的知识点，关键重在培养学生的辨证唯辨证唯物主义思想与科学思维方法物主义思想与科学思维方法，重在使学生初步建，重在使学生初步建立起与现代化学以至现代科学相适应的立起与现代化学以至现代科学相适应的微观物质微观物质研究的科学思想。研究的科学思想。二、物质结构的层次和核心概念二、物质结构的层次和核心概念1.1.物质结构的四个层次物质结构的四个层次 （1 1）原子结构层

5、次）原子结构层次 （2 2）分子结构层次）分子结构层次 （3 3）晶体结构层次）晶体结构层次 （4 4）超分子层次超分子层次 2.2.物质结构与性质物质结构与性质模块的核心概念模块的核心概念（1 1）原子结构：）原子结构：原子轨道原子轨道 电子排布电子排布 元素周期系元素周期系 原子参数原子参数（2 2）分子结构：）分子结构：价键轨道价键轨道 立体构型立体构型 杂化杂化 键参数键参数 （3 3）晶体结构：）晶体结构：晶胞晶胞 原子堆积原子堆积 晶体分类晶体分类 晶格能晶格能（4 4）超分子层次：）超分子层次：分子间作用分子间作用 离子键和配位键离子键和配位键 配合物配合物 山东科技版高中化学选

6、修教材山东科技版高中化学选修教材物质结物质结构与性质构与性质模块模块, ,要求学生应当形成的认识要求学生应当形成的认识主要两个层面：即主要两个层面：即结构层面和性质层面结构层面和性质层面的认的认识，这两个层面之间的密切关系是识，这两个层面之间的密切关系是结构决定结构决定性质，性质反映结构性质，性质反映结构。 教材对于这两部分内容的编排划分为教材对于这两部分内容的编排划分为3 3部部分，各部分自成体系，又和其他两部分紧密分，各部分自成体系，又和其他两部分紧密相关。相关。第一章第一章“原子结构原子结构”；第二章第二章“微粒间的相互作用微粒间的相互作用”；第三章第三章“物质的聚集状态与物质性质物质的

7、聚集状态与物质性质”。原子结构的量子力学模型原子结构的量子力学模型第一节第一节 原子结构模型原子结构模型元素性质元素性质( (电离电离能、电负性能、电负性) )核外电子排布核外电子排布与元素周期表与元素周期表第三节第三节 原子原子结构与元素性质结构与元素性质第二节第二节 原子结原子结构与元素周期表构与元素周期表第一章第一章 原子结构原子结构最外层电子数最外层电子数=主族序数主族序数核外电子层数核外电子层数=周期序数周期序数最最外外层层电电子子数数及电子层数及电子层数同周期同周期 失电子能力失电子能力，得电子能力，得电子能力同主族同主族 失电子能力失电子能力，得电子能力，得电子能力对事物初步认识

8、对事物初步认识元素性质元素性质原原子子结结构构的的玻尔模型玻尔模型元元素素在在周周期期表中的位置表中的位置化学化学2 2（必修）（必修）四个量子数四个量子数原子结构的原子结构的量子力学模型量子力学模型价电子排布价电子排布鲍林能级图鲍林能级图元元素素在在周周期期表中的位置表中的位置电离能、电负性电离能、电负性元素性质元素性质本章内容本章内容反映事物本质反映事物本质模模型型改改进进定定性性到到定定量量现现象象到到本本质质本章的内容与本章的内容与化学化学2 2（必修）（必修）的关系的关系 第一章从氢第一章从氢原子光谱原子光谱入手，揭示了氢原入手，揭示了氢原子结构的秘密，提出子结构的秘密，提出量子化量

9、子化思想，再从复杂思想，再从复杂光谱入手，揭示多电子原子的原子结构。展光谱入手，揭示多电子原子的原子结构。展现了原子结构发现过程中科学家杰出的成就现了原子结构发现过程中科学家杰出的成就和科学思想！令人叹为观止！和科学思想！令人叹为观止！ 2020世世纪纪人人类类最最伟伟大大的的学学术术思思想想，现现广广泛泛应应用用各各门门学学科科，成成为为现现代代自自然然科科学学的基础！的基础！ 从现象到本质，由光谱入手，从现象到本质，由光谱入手，分析氢原子光谱是线状光谱的原因，分析氢原子光谱是线状光谱的原因，揭示原子结构的秘密。揭示原子结构的秘密。 氢原子光谱是氢原子光谱是线状光谱线状光谱,证明了在原子世界

10、中物理证明了在原子世界中物理量的变化是量的变化是不连续的不连续的、量子化的量子化的。每一条谱线标志一。每一条谱线标志一定的能量定的能量,这些能量就验证了量子数这些能量就验证了量子数n 的正确性。的正确性。 电子跃迁遵循角量子数差为电子跃迁遵循角量子数差为1规则规则 , 实际上就表明实际上就表明l 量子数的存在量子数的存在。在外磁场下同一条线可以分裂成多条在外磁场下同一条线可以分裂成多条谱线谱线,多条谱线的分裂是由于多条谱线的分裂是由于m 量子数的存在而造成量子数的存在而造成的。的。 在用非常精细的高级光谱仪还可以看到更细致的分在用非常精细的高级光谱仪还可以看到更细致的分裂裂,而更细致的分裂是由

11、于自旋量子数而更细致的分裂是由于自旋量子数ms造成的。造成的。 原子在一定状态下的四个量子数原子在一定状态下的四个量子数n、l、m、ms 是客是客观存在的观存在的,不是虚有的不是虚有的,也不是捉摸不定的也不是捉摸不定的,本身就是客本身就是客观存在的量观存在的量,是被光谱实验证实了的。是被光谱实验证实了的。 人们用量子数描述原子中电子的运动状态是自然的人们用量子数描述原子中电子的运动状态是自然的,就相当于衡量跑步一样就相当于衡量跑步一样,我跑百米的时间是我跑百米的时间是25 秒左右秒左右,年轻人是年轻人是14 秒或秒或15 秒秒,运动健将是运动健将是10 秒左右。秒左右。 用某个状态函数来表述原

12、子、分子中单个电子用某个状态函数来表述原子、分子中单个电子的运动状态就称为的运动状态就称为原子轨道原子轨道。这种运动状态的物理。这种运动状态的物理量量-能量、角动量用量子数来标志的。能量、角动量用量子数来标志的。 这种运动状态表示了粒子的真实存在，实际上这种运动状态表示了粒子的真实存在，实际上也表征着它本身具有的物理量也表征着它本身具有的物理量,如能量、角动量等。如能量、角动量等。 在氢原子当中在氢原子当中, 4 个量子数是个量子数是:1. n(主量子数主量子数)-氢原子中电子的能量氢原子中电子的能量2.l (角量子数角量子数)-总角动量及电子轨道形状总角动量及电子轨道形状3.m(磁量子数磁量

13、子数)-总角动量在磁场上的分量总角动量在磁场上的分量4.ms (自旋量子数自旋量子数) -自旋的角动量自旋的角动量 除了自旋量子数除了自旋量子数ms 以外以外,其他量子数首先都是从其他量子数首先都是从解氢原子解氢原子状态方程获得状态方程获得的的.这些量子数后来这些量子数后来都被实验都被实验一一所证实一一所证实,这些实验包括原子吸收、发射光谱等。这些实验包括原子吸收、发射光谱等。 用能量、角动量等来标志原子、分子中电子的用能量、角动量等来标志原子、分子中电子的运动运动, ,则它的运动跟宏观物体运动必然不同。则它的运动跟宏观物体运动必然不同。 宏观物体运动的物理量变化是一点一点的、宏观物体运动的物

14、理量变化是一点一点的、连连续不断的续不断的。比如人跑步不可能一下子就能跑到每秒。比如人跑步不可能一下子就能跑到每秒10 10 米米, ,是一点一点加速起来的。是一点一点加速起来的。 在原子和分子中电子就不一样在原子和分子中电子就不一样, ,运动从一种状态运动从一种状态进入到另外一种状态进入到另外一种状态, ,物理量的变化是不连续的。就物理量的变化是不连续的。就像人下台阶似的像人下台阶似的, ,从这个台阶下到第二个台阶从这个台阶下到第二个台阶, ,中间中间是停不住的。这种运动称为是是停不住的。这种运动称为是量子化量子化的。的。 人们把原子和分子中这种人们把原子和分子中这种不连续变化的物理量不连续

15、变化的物理量的最小单位的最小单位叫做叫做量子量子。 在原子和分子的物理世界中在原子和分子的物理世界中, , 与一般宏观世界与一般宏观世界不同之处就是运动的变化是不同之处就是运动的变化是不连续的、量子化的不连续的、量子化的。量子化是原子、分子等微观世界的本质特征之一。量子化是原子、分子等微观世界的本质特征之一。 有了有了“量子数量子数”就能让学生科学的认识就能让学生科学的认识能级能级和原子轨道和原子轨道概念。概念。 同一能层的电子，能量可能不同，还可以把同一能层的电子，能量可能不同，还可以把它们分成能级。就好比能层是楼层，能级是楼梯它们分成能级。就好比能层是楼层，能级是楼梯的阶级一样。的阶级一样

16、。 核外电子的运动状态遵循能量最低原理，核核外电子的运动状态遵循能量最低原理，核外电子按能级排布，外电子按能级排布，能量相近的原子轨道归为一能量相近的原子轨道归为一个能级组个能级组。元素周期表的周期的划分是按能级组。元素周期表的周期的划分是按能级组划分的。确定了能级概念，才能体现元素周期表划分的。确定了能级概念，才能体现元素周期表的周期的划分与核外电子排布的内在关系。否则，的周期的划分与核外电子排布的内在关系。否则，学生难以理解元素周期表中学生难以理解元素周期表中周期形成的实质周期形成的实质。 1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s5p5d5fK L MNO6s7pPQ6p6d7s1H

17、1s1 2He 1s23Li 1s22s1 4Be 1s22s2 5B 1s22s22p1能能 级级 s p d f 电子数电子数 2 6 10 14能能 层层 K L M N O P Q 能级数能级数 1 2 3 4 5 6 7能级顺序能级顺序原子结构层次原子结构层次 原子结构包括原子结构包括核外电子结构核外电子结构和和元素周期系元素周期系两个层次。两个层次。核外电子结构指核外电子结构指基态原子基态原子的的电子组态电子组态，在中学称为，在中学称为电子电子排布排布，有两个层次：，有两个层次：电子排布式电子排布式和和电子排布图（或叫轨电子排布图（或叫轨道表示式）道表示式）。强调。强调基态原子基态

18、原子是因为原子处于激发态电子是因为原子处于激发态电子排布就有无限多的可能性。排布就有无限多的可能性。 提出原子提出原子线状线状光谱光谱有助于建立基态原子的概念，也有助于建立基态原子的概念，也可懂得什么叫激发态。可懂得什么叫激发态。 为得到电子组态，首先要确立为得到电子组态，首先要确立能层能层和和能级能级的概念。的概念。 要理解基态原子的核外电子要理解基态原子的核外电子排布，就必须建立排布，就必须建立原子原子轨道轨道和和自旋自旋的概念，以及核外电子排布的概念，以及核外电子排布三原理三原理。最后是。最后是原子结构与原子结构与周期系周期系的关系以及的关系以及原子参数原子参数。 第一章第一章“原子结构

19、原子结构”要求学生要求学生能够初步自觉地能够初步自觉地采取量采取量子力学的认识方式子力学的认识方式，去修正以往确立的有形轨道、圆周运，去修正以往确立的有形轨道、圆周运动等模式，并意识到电子的运动不是完全无序的，而是有动等模式，并意识到电子的运动不是完全无序的，而是有一定规律可循的。一定规律可循的。标志单电子的运动状态的物理量标志单电子的运动状态的物理量能能量、角动量是用量子数来标志的。这些量子数中，除了自量、角动量是用量子数来标志的。这些量子数中，除了自旋量子数外，都是从量子力学的方程解出来的，但是后来旋量子数外，都是从量子力学的方程解出来的，但是后来都被实验一一证实。都被实验一一证实。 要让

20、学生体会到元素周期表不是事实的罗列，而是原要让学生体会到元素周期表不是事实的罗列，而是原子结构内在规律的外在表现。因此通过建立原子轨道模型，子结构内在规律的外在表现。因此通过建立原子轨道模型，有利于学生对元素周期表、元素周期律的再认识。有利于学生对元素周期表、元素周期律的再认识。 对于元素性质的理解，对于元素性质的理解，要求学生要求学生由宏观到微观、从由宏观到微观、从定定性到定量性到定量认识元素的化合价、电离能、电负性、等的变化认识元素的化合价、电离能、电负性、等的变化规律。规律。 要求学生从更高的视角重新建立和理解要求学生从更高的视角重新建立和理解原子结构、元原子结构、元素周期表和元素性质三

21、者的关系，能用素周期表和元素性质三者的关系，能用“位、构、性位、构、性”三三者的关系者的关系解释、解决解释、解决相关问题。相关问题。 教材教材从量子力学模型从量子力学模型引导学生认识原子内引导学生认识原子内部的结构，分析原子结构、原子核外电子排部的结构，分析原子结构、原子核外电子排布规律和元素周期表的内在联系。布规律和元素周期表的内在联系。 学生经常把单质的性质误认为是元素的性学生经常把单质的性质误认为是元素的性质，还有些学生将原子结构、元素在周期表质，还有些学生将原子结构、元素在周期表中的位置误认为是对元素性质的描述。教学中的位置误认为是对元素性质的描述。教学中要注意纠偏。中要注意纠偏。 教

22、材集中讨论了将电子得失能力定量化教材集中讨论了将电子得失能力定量化的两个标度的两个标度电离能和电负性电离能和电负性等，进一步推出：等，进一步推出： 元素性质的周期性变化是原子核外电子元素性质的周期性变化是原子核外电子排布的周期性变化导致的。排布的周期性变化导致的。化学键化学键影响影响结结构构与与性性质质微微粒粒间间的的相互作用相互作用强相互作用强相互作用弱相互作用弱相互作用共价键共价键离子键离子键金属键金属键配位键配位键范德华力和氢键范德华力和氢键第一节第一节 共价键模型共价键模型第二节第二节 共价键与分子共价键与分子的立体构型的立体构型 第三节第三节 离子键、配离子键、配位键与金属键位键与金

23、属键第四节第四节 分子间作用分子间作用力与物质性质力与物质性质第二章第二章 化学键与分子间作用力化学键与分子间作用力微微 粒粒 间间 的的 相相 互互 作作 用用化学化学2(2(必修）必修）本模块选修教材本模块选修教材范范德德华华力力、氢氢键键及及其对性质的影响其对性质的影响经经典典共共价价键概念键概念离离子子键键的的初步概念初步概念必修化学必修化学中有关化中有关化学键的教学键的教学内容学内容离子键的实质与特征离子键的实质与特征共共价价键键理理论论、分分子构型与性质子构型与性质金属键的实质与金属性质金属键的实质与金属性质选选修修模模块块中中有有关关化化学学键键的的教教学内容学内容配位键的形成配

24、位键的形成本章的内容与本章的内容与化学化学2 2（必修）（必修）的关系的关系 分子结构层次分子结构层次 狭义的分子是指有限原子以狭义的分子是指有限原子以共价键结合形成的原子集合共价键结合形成的原子集合。广义的分子是指物质结构的一个层次。在常温下，除稀有气体广义的分子是指物质结构的一个层次。在常温下，除稀有气体原子外，其他原子都以相互结合的方式存在，这就是广义分子原子外，其他原子都以相互结合的方式存在，这就是广义分子的层次。的层次。 在中学化学中只讨论狭义分子。在中学化学中只讨论狭义分子。所有狭义分子都是以共价所有狭义分子都是以共价键结合的分子。键结合的分子。 离子键和金属键都被纳入到晶体里了，

25、因为只有在晶体里离子键和金属键都被纳入到晶体里了，因为只有在晶体里才有离子键和金属键。才有离子键和金属键。 分子结构分子结构人教版的尝试是：人教版的尝试是：共价键共价键-VSEPR-VSEPR-杂化杂化- -配合物配合物- -分子间力分子间力- -氢键。杂化的基础是分子的立体结构，不知道分子氢键。杂化的基础是分子的立体结构，不知道分子的立体结构就无法确定杂化类型。的立体结构就无法确定杂化类型。VSEPRVSEPR是无需分子的结构式是无需分子的结构式为基础的。为基础的。 第二章第二章化学键与分子间作用力化学键与分子间作用力内容包括内容包括共价键模型；共价键与分子的立体构型；离子键、共价键模型；共

26、价键与分子的立体构型；离子键、配位键、金属键；分子间作用力与物质性质。配位键、金属键；分子间作用力与物质性质。 有关有关化学键化学键的内容，共价键的问题讨论较多，的内容，共价键的问题讨论较多，既指出了共价键的分类、各种键参数，又对形成既指出了共价键的分类、各种键参数，又对形成分子的构型进行了充分的讨论。分子的构型进行了充分的讨论。 而分子间相互作用而分子间相互作用是一类弱相互作用，存在是一类弱相互作用，存在于分子之间。于分子之间。 从必修到选修，从定性到定从必修到选修，从定性到定量，将分子稳定性用键能数据定量，将分子稳定性用键能数据定量化。量化。1、共价键的形成、共价键的形成（以（以H2为例分

27、析）为例分析） 当当R RR0 过过程程中中，两两个个H原原子子从从远远处处彼彼此此接接近近，电电子子在在两两核核间间出出现现机机会会较较多多，即即电电子子密密度度较较大大，E降低；降低； 当当RR0 时，能量出现最低时，能量出现最低值值-436，原原子子间间的的吸吸引引和和排排斥斥力力达达到到平衡，使平衡，使H2达到稳定状态；达到稳定状态； 现代价键理论现代价键理论共价键是由不同原子的电子云重叠形成的共价键是由不同原子的电子云重叠形成的 当当R进一步减小时，原子核之间的斥力迅速增大，使体系的进一步减小时，原子核之间的斥力迅速增大，使体系的能量迅速升高，这种排斥作用又使两个能量迅速升高，这种排

28、斥作用又使两个H原子回到原来的位置。原子回到原来的位置。结果结果：稳定态的：稳定态的H2分子中的两个原子在平衡距离分子中的两个原子在平衡距离R0附近振动。附近振动。R0为为H2的平衡核间距，等于的平衡核间距，等于H2的共价键的键长：的共价键的键长： RR00.074 nmR0 核间距核间距R-436 第二章教材中强调的第二章教材中强调的“高概率地出现在高概率地出现在两个原子核之间的电子与两原子核间的电性两个原子核之间的电子与两原子核间的电性作用是共价键的本质作用是共价键的本质”意味着要求学生用量意味着要求学生用量子力学的认识方式来认识共价键的本质。子力学的认识方式来认识共价键的本质。 用用“现

29、代价键理论现代价键理论” 的观点去审视成键的观点去审视成键的电子对（的电子对（ 键、键、键键），不用），不用“定域定域”而而是用是用“概率概率”的观点来分析有关问题。的观点来分析有关问题。 从价键理论理解化学键会更加直观。原从价键理论理解化学键会更加直观。原来来通过原子轨道的相互重叠，使那些自旋相通过原子轨道的相互重叠，使那些自旋相反的电子配对成键。反的电子配对成键。这就是共价键的实质。这就是共价键的实质。因此进一步理解共价键的因此进一步理解共价键的方向性和饱和性方向性和饱和性就就容易了。容易了。原子轨道与化学键的关系原子轨道与化学键的关系 价键理论价键理论认为认为, ,在分子中原子的原子轨道

30、是不变的在分子中原子的原子轨道是不变的, ,未成对未成对的电子在原子轨道上运动的电子在原子轨道上运动, ,之所以能形成化学键是因为不同原子之所以能形成化学键是因为不同原子的原子轨道相互重叠的原子轨道相互重叠, ,是那些自旋相反的是那些自旋相反的2 2个电子在此运动的结个电子在此运动的结果果, ,这是价键理论的基本思想。这是价键理论的基本思想。 学生构建好原子轨道的概念学生构建好原子轨道的概念, , 就很容易理解原子结构和元就很容易理解原子结构和元素周期律的关系。素周期律的关系。 有了这个思想之后有了这个思想之后, ,才解释了一些分子的饱和性和方向性才解释了一些分子的饱和性和方向性. .例如：氧

31、原子跟例如：氧原子跟2 2个氢原子结合达饱和且夹角个氢原子结合达饱和且夹角104.5 104.5 ， 从电子在原子轨道上运动不变的思想出发从电子在原子轨道上运动不变的思想出发, ,鲍林才提出了杂鲍林才提出了杂化轨道理论。化轨道理论。 按照原来的原子轨道按照原来的原子轨道, ,碳原子形成甲烷碳原子形成甲烷,3,3个个2p 2p 轨道和轨道和1s 1s 轨轨道性能是不一样的道性能是不一样的, ,不可能形成不可能形成4 4 个相同的键。为此鲍林提出个相同的键。为此鲍林提出, , s s 轨道和轨道和p p 轨道互相混合后形成轨道互相混合后形成4 4 个性状完全相同的新的轨道个性状完全相同的新的轨道,

32、 ,这样就解释了甲烷分子的结构。这样就解释了甲烷分子的结构。 原子轨道在分子轨道理论中也起着重要作用。原子轨道在分子轨道理论中也起着重要作用。 杂化轨道杂化轨道 如如果果 H2O 和和 NH3 分分子子中中的的 OH 键键和和 NH 键键是是由由 H 原原子子的的 1s 轨轨道道与与 O 原原子子和和 N 原原子子中中单单电电子子占占据据的的2p 轨轨道道重重叠叠形形成成的的，HOH 和和 HNH 键键角角应应为为 90；事事实实上上, 上上述述两两个个键键角角各各自自都都远远大大于于90。 原子轨道为什么需要杂化？原子轨道为什么需要杂化？原子轨道为什么可以杂化？原子轨道为什么可以杂化？如何求

33、得杂化轨道的对称轴间的夹角？如何求得杂化轨道的对称轴间的夹角？ 杂化轨道理论解决如下问题：杂化轨道理论解决如下问题： 成键时能级相近的价电子轨道相混杂，形成新的成键时能级相近的价电子轨道相混杂，形成新的价电子轨道价电子轨道杂化轨道杂化轨道1. 基本要点基本要点轨道轨道成分成分变了变了总之，杂化后的轨道总之，杂化后的轨道轨道的轨道的能量能量变了变了轨道的轨道的形状形状变了变了结果当然是更有利于成键结果当然是更有利于成键！变了变了 杂化后轨道伸展方向，形状和能量发生改变杂化后轨道伸展方向，形状和能量发生改变 杂化前后轨道数目不变杂化前后轨道数目不变2. 杂化形式杂化形式 sp3杂化杂化2p2s2s

34、2psp3四个四个 sp3 杂化轨道杂化轨道激发激发杂化杂化CH4中共价中共价 键形成键形成基基态态碳碳原原子的结构子的结构杂化轨道杂化轨道2s2p轨道轨道2s2p2s2psp2三个三个 sp2 杂化轨道杂化轨道激发激发杂化杂化 BCl3 中共中共价键的形成价键的形成基基态态硼硼原原子子的的结结构构杂化轨道杂化轨道 sp2杂化杂化 sp杂化杂化2s2p2s2psp2p两个两个 sp 杂化轨道杂化轨道激发激发杂化杂化 HBeH基基态态铍铍原原子的结构子的结构 BeH2 中共中共价键的形成价键的形成杂化轨道杂化轨道H2O中中O原子采取原子采取 sp3 不等性杂化不等性杂化sp3 3 杂化杂化sp3

35、H2O的共价键形成的共价键形成杂化轨道杂化轨道基基态态氧氧原原子的子的 结结 构构NH3中中N 原子采取原子采取 sp3 不等性杂化不等性杂化sp3杂化杂化基基态态氮氮原原子的子的 结结 构构NH3中共价键形成中共价键形成杂化轨道杂化轨道试用杂化轨道理论解释下面问题：试用杂化轨道理论解释下面问题： NH3、H2O 的键角为什么比的键角为什么比 CH4 小？小？CO2 的键角为的键角为 何是何是180？ 乙烯为何取乙烯为何取120 的键角？的键角？ 在在 BCl3 和和 NCl3 分子中，中心原子的氧化数和配体分子中，中心原子的氧化数和配体 数都相同，为什么两者的空间分子结构却不同？数都相同，为

36、什么两者的空间分子结构却不同？还是杂化形式不同还是杂化形式不同 杂化形式不同杂化形式不同 在在结构结构模块中没有讲分子轨道理论模块中没有讲分子轨道理论, ,只讲只讲了杂化轨道理论了杂化轨道理论( (属于价键理论属于价键理论) ) 。虽然。虽然价键理论价键理论自身有自身有很多缺陷很多缺陷, ,但这个理论确确实实为化学的发但这个理论确确实实为化学的发展起过很重要作用展起过很重要作用, ,它它解释了很多化合物的构型解释了很多化合物的构型, ,解解释了共价键的饱和性、方向性释了共价键的饱和性、方向性, ,推动了化学的发展推动了化学的发展, ,我们应该尊重历史。我们应该尊重历史。 之所以介绍这个理论之所

37、以介绍这个理论, ,还因为它还因为它比较直观比较直观, ,较易较易被学生理解接受被学生理解接受, ,老师也比较好讲。老师也比较好讲。此外此外, ,教材中虽教材中虽然没讲分子轨道理论然没讲分子轨道理论, ,但是一些概念如但是一些概念如键、键、键键等键型是按照分子轨道理论的结果表述的等键型是按照分子轨道理论的结果表述的, ,这对学这对学生以后再学习和从事相关工作都是有益的。生以后再学习和从事相关工作都是有益的。 第二章第第二章第1 1节节共价键模型共价键模型 有有些些物物质质的的性性质质用用电电子子配配对对成成键键无无法法解解释释，例例如如氧氧气气分分子子的的顺顺磁磁性性。“学学海海无无涯涯”通通

38、过过利利用用分分子子轨轨道道理理论论解解释释氧氧气气分分子子的的顺顺磁磁性性，可可以以开开阔阔学学生生的的视视野野，了了解解物物质质的的形形成成是是复杂的，避免认识的僵化。复杂的，避免认识的僵化。 同样在第二章第同样在第二章第3 3节节离子键、配位键和金属键离子键、配位键和金属键“学海无涯学海无涯”通过对物质导电性的介绍，简单涉通过对物质导电性的介绍，简单涉及及了离子的极化理论和金属的能带理论，这是对了离子的极化理论和金属的能带理论，这是对离子键和金属键理论的补充，也极大的丰富了离子键和金属键理论的补充，也极大的丰富了学生的知识面，开阔了学生的视野。学生的知识面，开阔了学生的视野。 学生通过化

39、学键理论的学习建立这样的观念学生通过化学键理论的学习建立这样的观念: :人们对事物的认识总是在不断探索前进的人们对事物的认识总是在不断探索前进的, ,即使今即使今天认为分子轨道理论比较好天认为分子轨道理论比较好, ,但也不是终极的理论但也不是终极的理论, ,随着人类社会的发展、认识世界工具的改进随着人类社会的发展、认识世界工具的改进, ,人们人们对事物本质的认识会更深入。对事物本质的认识会更深入。 事物都是在发展的事物都是在发展的, ,真理总是相对的真理总是相对的, ,只有不只有不断地追求和探索才能把握事物的本质断地追求和探索才能把握事物的本质, , 只有那些只有那些肯于攀登、不畏艰难的人才能

40、达到光辉的顶峰。肯于攀登、不畏艰难的人才能达到光辉的顶峰。 学习学习“化学键化学键”和和“分子间作用力分子间作用力” 要要求学生能意识到诸如二氧化碳分子、水分子中求学生能意识到诸如二氧化碳分子、水分子中的的原子间的化学键原子间的化学键和它们的和它们的分子间的分子间作分子间的分子间作用力用力在强度上不同，相互作用的微粒也不同。在强度上不同，相互作用的微粒也不同。原子晶体原子晶体及其性质及其性质分子晶体分子晶体及其性质及其性质离子晶体离子晶体及其性质及其性质金属晶体金属晶体及其性质及其性质第四节第四节 物质的其物质的其他聚集状态他聚集状态物质的其他聚集状态物质的其他聚集状态晶体物质晶体物质微粒间相

41、互微粒间相互作用作用构成构成微粒微粒微粒的空间微粒的空间堆积方式堆积方式第一节认识晶体第一节认识晶体第二节第二节 金属晶金属晶体与离子晶体体与离子晶体第三节第三节 原子晶原子晶体与分子晶体体与分子晶体不同聚集不同聚集状态类型状态类型不同尺度不同尺度的聚集体的聚集体等离子体、非等离子体、非晶体、液晶晶体、液晶纳米尺度纳米尺度聚集体聚集体第三章第三章 物质的聚集状态与物质性质物质的聚集状态与物质性质3.晶体结构层次晶体结构层次晶体结构的基础是对晶胞的认识。晶体结构的基础是对晶胞的认识。四类晶体是按化学键的晶体分类。四类晶体是按化学键的晶体分类。分子晶体应该首先讨论。分子晶体应该首先讨论。原子晶体是

42、广义的分子层次。原子晶体是广义的分子层次。金属晶体要讨论金属键与金属性质的关系。金属晶体要讨论金属键与金属性质的关系。金属堆积同时也是离子晶体的基础。金属堆积同时也是离子晶体的基础。离子晶体的知识体系也是重要的。离子晶体的知识体系也是重要的。堆积方式和晶胞又是什么关系呢堆积方式和晶胞又是什么关系呢? 晶胞在晶体的各个部位都一样晶胞在晶体的各个部位都一样, ,整个晶体可以看整个晶体可以看作是无数个晶胞组合而成的。对晶胞的认识就等于对作是无数个晶胞组合而成的。对晶胞的认识就等于对晶体的认识晶体的认识, , 。 一般情况下一般情况下, ,不同的堆积方式决定了不同的晶胞。不同的堆积方式决定了不同的晶胞

43、。 研究晶体结构与性质时研究晶体结构与性质时, , 常常抽出晶胞来讨论。常常抽出晶胞来讨论。 组成晶体的微粒在三维空间是按照一定几何规组成晶体的微粒在三维空间是按照一定几何规则重复排列的。认识晶体的时候只要把其中一部分则重复排列的。认识晶体的时候只要把其中一部分认识清楚就行了认识清楚就行了, ,如果取出最简单的一小块能把整如果取出最简单的一小块能把整个晶体的性质表现出来个晶体的性质表现出来, ,这个最小的单元就是晶胞。这个最小的单元就是晶胞。晶胞误区晶胞误区 晶胞是描述晶体微观结构的基本单位。分析一个晶晶胞是描述晶体微观结构的基本单位。分析一个晶胞中原子的排列，就等于分析了整块晶体。整块晶体可

44、视胞中原子的排列，就等于分析了整块晶体。整块晶体可视作成千上万个晶胞作成千上万个晶胞“无隙并置无隙并置”地堆积而成。地堆积而成。 所谓所谓“无隙无隙”，指晶胞与晶胞总是，指晶胞与晶胞总是共面共顶角共棱共面共顶角共棱地地比邻比邻，晶胞间不留任何空隙；所谓，晶胞间不留任何空隙；所谓“并置并置”，是指从一个，是指从一个晶胞到另一个晶胞，晶胞到另一个晶胞，无须转动，是简单平移无须转动，是简单平移，或者说，晶，或者说，晶体是由许许多多方向完全一致的晶胞在晶体微观空间的任体是由许许多多方向完全一致的晶胞在晶体微观空间的任何一个方向上平行地排列着的，晶体中不存在取向不同的何一个方向上平行地排列着的，晶体中不

45、存在取向不同的晶胞。晶胞。 晶胞具有平移性，因而，观察一个晶胞，绝对不能把它晶胞具有平移性，因而，观察一个晶胞，绝对不能把它当作游离孤立的几何体，而需当作游离孤立的几何体，而需“想见想见”它的上下左右前后都它的上下左右前后都有共面共顶共棱的完全等同的晶胞与之比邻。晶胞的平移性有共面共顶共棱的完全等同的晶胞与之比邻。晶胞的平移性决定了：决定了：晶胞的顶角、平行面、平行棱一定是等同的晶胞的顶角、平行面、平行棱一定是等同的。由此。由此就不难判断如就不难判断如图图1 1中的实线小立方体就不是中的实线小立方体就不是“氯化钠晶胞氯化钠晶胞”和和“金刚石晶胞金刚石晶胞”，十分明显，它们的顶角不等同。十分明显

46、，它们的顶角不等同。 反之，其反之，其8 8倍体积的虚线大立方体才分别是氯化钠和金倍体积的虚线大立方体才分别是氯化钠和金刚石的晶胞，其上下左右前后都有等同比邻晶胞刚石的晶胞，其上下左右前后都有等同比邻晶胞。 第三章教材内容主要是围绕晶体这种聚集状第三章教材内容主要是围绕晶体这种聚集状态展开的，又不仅仅局限于这一种聚集状态。态展开的，又不仅仅局限于这一种聚集状态。教材这样编排，旨在帮助学生形成：教材这样编排，旨在帮助学生形成：微粒微粒微粒间的相互作用微粒间的相互作用物质的聚集状态物质的聚集状态3 3个层次的认识，而不是把物质的聚集形式仅仅局个层次的认识，而不是把物质的聚集形式仅仅局限于晶体一种。

47、限于晶体一种。 物质的聚集状态随构成物质的微粒种类、微物质的聚集状态随构成物质的微粒种类、微粒间的相互作用、微粒聚集程度的不同而有所不粒间的相互作用、微粒聚集程度的不同而有所不同。同。 仅从仅从构成物质的微粒结构和微粒间的相互作用这构成物质的微粒结构和微粒间的相互作用这2 个层面去认识和理解物质的结构是不够全面的。个层面去认识和理解物质的结构是不够全面的。 对物质结构的认识对物质结构的认识, , 可以在不同的层面进行可以在不同的层面进行, ,而物质的聚集状态就是一个重要的层面。而物质的聚集状态就是一个重要的层面。对气态对气态物质来说物质来说, , 从分子水平去认识气体就可以了从分子水平去认识气

48、体就可以了; ;在液相在液相, ,如果它能离解成离子如果它能离解成离子, ,那么从离子这个层面那么从离子这个层面认识就可以了认识就可以了; ;对固体对固体来说来说, ,比如铁比如铁, ,除了从铁原子本身的结构外除了从铁原子本身的结构外, ,还应该从这块铁的还应该从这块铁的构成层面构成层面来认识。来认识。对于固体来说对于固体来说 其构成一是靠原子、离子或分子之间的相互作其构成一是靠原子、离子或分子之间的相互作用用,另外还有另外还有几何因素在控制几何因素在控制，即，即堆积方式堆积方式的问题。的问题。 除了金属键的作用除了金属键的作用,相同的金属原子相同的金属原子(如铁原子、如铁原子、钾原子钾原子)

49、 ,形成固体时其原子堆积越紧密形成固体时其原子堆积越紧密, 结合力结合力就越大就越大,能量降低就越多能量降低就越多,结构就越稳固。结构就越稳固。 即使是紧密堆积即使是紧密堆积,也有不同的情况也有不同的情况,有些是有些是立方紧立方紧密堆积（如密堆积（如Ca、Cu、Au、Al、Ag等）等）,有些就可有些就可能是能是六方的紧密堆积六方的紧密堆积 (如如Mg、Zn、Ti）等。）等。,这样就构成了各种各样不同的堆积方式这样就构成了各种各样不同的堆积方式,导致不同导致不同堆积方式的同种物质的性质不一样。堆积方式的同种物质的性质不一样。对于离子化合物来说对于离子化合物来说 像氯化钠像氯化钠,其中的钠离子和氯

50、离子是靠离子键作用连结其中的钠离子和氯离子是靠离子键作用连结在一起的。每个钠离子周围有在一起的。每个钠离子周围有6个氯离子个氯离子,每个氯离子周围每个氯离子周围有有6个钠离子个钠离子,这里也有堆积的方式问题。这里也有堆积的方式问题。 NaCl晶体中晶体中,带负电的带负电的Cl-较大较大,带正电带正电Na+的较小的较小,为为了尽量使两者紧密结合了尽量使两者紧密结合,肯定是大的离子中间有小的空隙肯定是大的离子中间有小的空隙,小的离子会从空隙钻进去小的离子会从空隙钻进去,这样能量就降低了这样能量就降低了,作用力就大。作用力就大。即即NaCl 晶体中的离子堆积方式跟晶体中的离子堆积方式跟Cl- 和和N

51、a+大小的比值直大小的比值直接相关接相关。 也就是说，堆积方式也是认识晶体结构的一个也就是说，堆积方式也是认识晶体结构的一个要素要素,它主要与构成物质的微粒大小及相互作用相关。它主要与构成物质的微粒大小及相互作用相关。 将离子键的强弱，离子化合将离子键的强弱，离子化合物的熔点、稳定性用晶格能数物的熔点、稳定性用晶格能数据定量化。据定量化。 几几类类其其他他聚聚集集状状态态的的物物质质介介绍绍了了等等离离子子体体、非非晶晶体体、液液晶晶和和纳纳米米尺尺度度的的聚聚集集体体等等简简单单概概念念和和应应用用。本本节节内内容容在在课课标标中中并并没没有有要要求求，教教材材增加了这部分内容的目的是增加了

52、这部分内容的目的是: : 1.1.让让学学生生认认识识到到晶晶体体只只是是物物质质的的聚聚集集状状态态中中的的一一种种聚聚集集状状态态，在在重重点点认认识识了了晶晶体体这这种种聚聚集集状状态态的的物物质质后后，使使学学生生能能全全面面扩扩展展和和认认识识物物质质的的聚聚集集状状态态； 通通过过本本节节的的学学习习有有利利于于学学生生了了解解不不同同类类型型的的物物质质结结构构，形形成成完整的知识体系，初步建立唯物辩证的结构观。完整的知识体系，初步建立唯物辩证的结构观。 2.2.研研究究等等离离子子体体、非非晶晶体体、液液晶晶和和纳纳米米材材料料等等，是是现现代代科科技技的的前前沿沿。这这些些词

53、词汇汇也也已已成成为为大大众众科科学学词词汇汇，出出现现在在报报纸纸、电电视视及及其其他他多多种种媒媒体体中中，教教材材介介绍绍这这类类的的聚聚集集状状态态物物质质，不不仅仅体体现现着着现现代代化化学发展的学发展的时代特点时代特点，还起着提升公民的，还起着提升公民的科学素养科学素养的作用。的作用。几类其他聚集状态的物质几类其他聚集状态的物质？三、可供激活学生认知结构的几张图片三、可供激活学生认知结构的几张图片理解微粒间作用力类型、堆积方式与物质性质的关系理解微粒间作用力类型、堆积方式与物质性质的关系金属金属金属键、金属键金属键、金属键的强弱与的强弱与金属原金属原子化热子化热 金属晶体、金属金属

54、晶体、金属原子在晶体中的原子在晶体中的堆积方式堆积方式晶体物理性质特点、金属晶体物理性质特点、金属键强弱与物理性质的关系键强弱与物理性质的关系离子化离子化合物合物离子键的形成、离子键的形成、特点特点离子晶体的组成、离子晶体的组成、晶格能与离子键晶格能与离子键的强度、晶胞的强度、晶胞离子晶体性质特点、晶格离子晶体性质特点、晶格能与离子化合物物理性质能与离子化合物物理性质共价化共价化合物、合物、共价分共价分子子共价键的本质、共价键的本质、特点、类型（特点、类型（ 、 键、极性键、键、极性键、非极性键）、键非极性键）、键能、键长能、键长 原子晶体、原子晶体、分子的空间构型分子的空间构型及其判断、手性

55、及其判断、手性分子分子原子晶体性质特点、共价原子晶体性质特点、共价化合物的热稳定性、键能化合物的热稳定性、键能与反应热的关系与反应热的关系分子间作用力分子间作用力-范德华力、氢键范德华力、氢键分子晶体、分子分子晶体、分子的极性、的极性、分子晶体性质特点、范德分子晶体性质特点、范德华力与氢键对物质性质的华力与氢键对物质性质的影响影响 配合物配合物配位键的形成配位键的形成配合物的组成、配合物的组成、结构、空间构型结构、空间构型配合物的稳定性、配合物配合物的稳定性、配合物的应用的应用结构层面结构层面存存 在在构成形成决决 定定分子间作用力分子间作用力强弱离子键离子键强弱 金属键共价键金属键强弱微粒相

56、互作用晶体的性质晶体的性质和微粒、相互作用聚集和微粒、相互作用聚集状态均有关的性质状态均有关的性质离子晶体离子晶体金属晶体金属晶体分子晶体分子晶体原子晶体原子晶体和原子晶体和原子晶体有关的性质有关的性质和离子晶体和离子晶体有关的性质有关的性质和分子晶体和分子晶体有关的性质有关的性质和金属晶体和金属晶体有关的性质有关的性质延性、展性和延性、展性和可塑性可塑性硬度和硬度和熔点熔点熔点和熔点和沸点沸点熔点和熔点和沸点沸点金属晶体采用金属晶体采用等径圆球的密等径圆球的密堆积方式堆积方式离子晶体采用不离子晶体采用不等径圆球的密堆等径圆球的密堆积方式积方式原子晶体采用比原子晶体采用比较松散的空间立较松散的

57、空间立体网状结构体网状结构分子晶体尽可分子晶体尽可能采用紧密堆能采用紧密堆积方式积方式离子一一种共共得失电子原子分子价价键键离子结构原子结构分子结构一定聚集一定聚集状态的物状态的物质质-晶体晶体认识方式认识方式物质是微粒通过一定的排列方式聚集而成的物质是微粒通过一定的排列方式聚集而成的认识方式认识方式功 能 性 结 构物质的某些性质与物质的聚集状态紧密相关物质的某些性质与物质的聚集状态紧密相关共价键的键能键长和键角 从结构角度说明从结构角度说明离子晶体、分子晶体、离子晶体、分子晶体、原子晶体、金属晶体原子晶体、金属晶体在物理性质上的差别在物理性质上的差别 通过上述图示的激活，学生只能意识到通过

58、上述图示的激活，学生只能意识到分子晶体是分子晶体是分子通分子通过分子间作用力尽量紧密堆积形成的，而过分子间作用力尽量紧密堆积形成的，而原子晶体是原子晶体是原子通过原子通过共价键结合非紧密堆积而形成的。要想深入理解两种晶体性质共价键结合非紧密堆积而形成的。要想深入理解两种晶体性质的差异问题，还必须了解的差异问题，还必须了解两种作用力的区别两种作用力的区别，这就必须要进一，这就必须要进一步激活分子间作用力和共价键的有关内容，示意如下：步激活分子间作用力和共价键的有关内容，示意如下： 通过上述图示的激活，学生只能意识到分子晶体是分子通通过上述图示的激活，学生只能意识到分子晶体是分子通过分子间作用力尽

59、量紧密堆积形成的，而原子晶体是原子通过过分子间作用力尽量紧密堆积形成的，而原子晶体是原子通过共价键结合非紧密堆积而形成的。要想深入理解两种晶体性质共价键结合非紧密堆积而形成的。要想深入理解两种晶体性质的差异问题，还必须了解两种作用力的区别，这就必须要进一的差异问题，还必须了解两种作用力的区别，这就必须要进一步激活分子间作用力和共价键的有关内容，示意如下：步激活分子间作用力和共价键的有关内容，示意如下：四、分子空间结构的推测 实验测出，实验测出，SO3分子是呈平面结构的，分子是呈平面结构的，OSO的夹角等于的夹角等于120，而，而 SO32离子却是呈三角锥体，离子却是呈三角锥体，硫是锥顶，三个氧

60、原子是三个锥角，象一架撑开的硫是锥顶，三个氧原子是三个锥角，象一架撑开的照相用的三角架。又例如照相用的三角架。又例如SO2的三个原子不在的三个原子不在一条直线上，而一条直线上，而CO2却是直线分子等等。却是直线分子等等。 1.价层电子对互斥模型VSEPR中心原子没有孤对电子时，中心原子没有孤对电子时，VSEPR模型模型 = 分子立体结构模型分子立体结构模型中心原子有孤对电子时，中心原子有孤对电子时，VSEPR模型模型 分子立体分子立体结构模型构模型价层电子对的定义价层电子对的定义中心原子周围的中心原子周围的-轨道的道的电子子对数数确定中心原子的孤对电子数确定中心原子的孤对电子数中心原子的总电子

61、数中心原子的总电子数第七主族第七主族(F、Cl、Br、I） 7e第六主族第六主族(O、S、Se、Te） 6e第五主族（第五主族（N、P、As、Sb、Bi) 5e第四主族（第四主族（C、Si、Ge、Sn、Pb) 4e第三主族（第三主族（B、Al、Ga、In、Tl) 3e第二主族（第二主族（Be、Mg、Ca） 2e正或负离子要减去或加上离子电荷绝对值。正或负离子要减去或加上离子电荷绝对值。中心原子与端位原子键合消耗的电子数等于端位原子能够中心原子与端位原子键合消耗的电子数等于端位原子能够接收的电子数。接收的电子数。端位原子端位原子 H1 X 1 O2 N3 P3 C4 总之总之= 8-族序数族序数

62、 = 族序数族序数 中心原子上的孤对电子数的确定1。中心原子的价电子总数。中心原子的价电子总数=中心原子族序数中心原子族序数2。中心原子与一个端位原子形成共价键用去。中心原子与一个端位原子形成共价键用去的电子数的电子数 = 端位原子能够接收的电子数端位原子能够接收的电子数8-端位原子族序数（端位原子族序数（H=1例外例外) 3。若是负离子，在中心原子价电子总数上加。若是负离子，在中心原子价电子总数上加负电荷数负电荷数4。若是正离子，在中心原子价电子总数上减。若是正离子，在中心原子价电子总数上减正电荷数正电荷数5。剩余的电子数除以二等于中心原子上的孤。剩余的电子数除以二等于中心原子上的孤电子对数

63、电子对数举例：举例： SO3 SO2 O3 N3- H3O+ CO32- SO42- 杂化轨道模型 VSEPR AY2 AY3 AY4 杂化轨道杂化轨道 sp sp2 sp3AY3 有有 AX3Eo AX2E1 例例 CH2O SO3 CO32- SO2 O3 NO2 AY4 有有 AX4Eo AX3E1 AX2E2 例例 CH4 NH4+ SO42- NH3 SO32- H3O+ H2O AXnEm = AYn+m用以判断共价分子几何形状的用以判断共价分子几何形状的 价层电子对互斥理论价层电子对互斥理论 VSEPR 分子或离子的空间构型与中心原子的分子或离子的空间构型与中心原子的 价层电价层

64、电子对数目有关子对数目有关VP = BP + LP价层价层 成键成键 孤对孤对 价层电子对尽可能远离价层电子对尽可能远离, 以使斥力最小以使斥力最小LP-LP LP-BP BP-BP 根据根据 VP 和和 LP 的数目的数目, 可以推测出分子的空间构型可以推测出分子的空间构型1. 基本要点基本要点2. 分子形状的确定方法分子形状的确定方法例例：XeF2 2+(8-21)/2 = 5 XeF4 4+(8-41)/2 = 6 XeOF4 5+(8-12-41)/2 = 6 XeO2F2 4+(8-22-21)/2 = 5VP = 1/2A的价电子数的价电子数+X提供的价电子数提供的价电子数 离子电

65、荷离子电荷数数( ) 首先先确定中心原子首先先确定中心原子A的价层电子对数的价层电子对数VP例例: VP( )= (6+40+2)=4负负正正 VP = BP + LP = 与中心原子成键的原子数与中心原子成键的原子数 + （中心原子价电子数（中心原子价电子数- -配位原子未成对电子数之和配位原子未成对电子数之和) 2或者或者 确定电子对的空间排布方式确定电子对的空间排布方式通式通式共用共用电子对电子对原子原子A在原子在原子B周围的排列方式周围的排列方式 （理想的（理想的BAB键角）键角）结构结构中心原子上中心原子上不含孤对电子不含孤对电子的共价分子的几何形状的共价分子的几何形状2直线直线(1

66、80)AB2AB33平面三角形平面三角形(120)AB44正四面体正四面体(10928)AB55三角双锥三角双锥(BaABa, 180)(BeABe, 120) (BeABa, 90)Ba轴向轴向B原子，原子，Be平伏平伏B原原子子AB66正八面体正八面体(90, 180) 确定孤对电子数和分子空间构型确定孤对电子数和分子空间构型LP=0 分子的空间构型分子的空间构型= =电子对的空间构型电子对的空间构型BeH2BF3CH4PC15SF6VP= 1/2(2+2)=2 LP = 0VP=1/2 (3+3)=3 LP = 0VP= 1/2(4+4)=4 LP = 0VP= 1/2(5+5)=5 L

67、P = 0VP=1/2(6+6)=6 LP = 0总电子总电子 电子对电子对 成键成键 孤孤 对对 分子构型分子构型 实例实例 对数对数 理想构型理想构型 电子对电子对 电子对电子对 2 2 0 3 3 0 3 1总电子总电子 电子对电子对 成键成键 孤孤 对对 分子构型分子构型 实例实例 对数对数 理想构型理想构型 电子对电子对 电子对电子对 4 4 0 3 1 2 2总电子总电子 电子对电子对 成键成键 孤孤 对对 分子构型分子构型 实例实例 对数对数 理想构型理想构型 电子对电子对 电子对电子对 5 5 0 4 1 3 2 2 3 孤对电子优先代替孤对电子优先代替平伏位置上的原子和相平伏

68、位置上的原子和相关键对电子关键对电子总电子总电子 电子对电子对 成键成键 孤孤 对对 分子构型分子构型 实例实例 对数对数 理想构型理想构型 电子对电子对 电子对电子对 6 6 0 5 1 4 2 第第二二对对孤孤对对电电子子优优先先代代替替第第一一对对孤孤对对电电子子反反位位的的原原子子和相关键对电子和相关键对电子 2.2.等电子原理的应用：等电子原理的应用： 具有相同原子数（或重原子数）的分子或离子，如果有相同具有相同原子数（或重原子数）的分子或离子，如果有相同的电子数（或价电子数），则具有相同的结构特点。等电子体的的电子数（或价电子数），则具有相同的结构特点。等电子体的结构相似、物理性质

69、相近。如结构相似、物理性质相近。如直线型：直线型： CO、N2、C22-、C2H2 （2原子原子10 电子）；电子）； 直线型：直线型： CO2、N2O、C3H4 （ 3原子原子16 电子）；电子）；角角 形：形： O3、SO2、NO2- （ 3原子原子18电子），；电子），；三角形：三角形： NO3-、CO32-、BO33-、SO3（ 4原子原子24电子）电子） 固体等电子体：金刚石、固体等电子体：金刚石、AlP、Si、AgI（2原子原子8电子）电子）正四面体构型：正四面体构型：SiCl4与与SiO44-、SO42- (5原子原子32电子电子,)。正四面体构型：正四面体构型：NH4+与与CH

70、4 、BH4- （5原子原子8电子电子,)。 下面这些等电子体的分类中，通过理论计算和下面这些等电子体的分类中，通过理论计算和实验测定，不仅空间构型相似，而且键长、键角、实验测定，不仅空间构型相似，而且键长、键角、偶极矩等参数都表现出相似之处。偶极矩等参数都表现出相似之处。（1）二原子）二原子10电子：电子：最熟知的就是最熟知的就是N2和和CO。同属于这类的还有同属于这类的还有C22（乙炔基）、（乙炔基）、C2H2、NO（亚硝酰基）、（亚硝酰基）、CN（氰离子）。（氰离子）。 它们的分子中都有它们的分子中都有1个个键和键和2个个键。显然，键。显然，两个原子组成的分子或离子，它们的分子构型必两个

71、原子组成的分子或离子，它们的分子构型必然是直线型的，然是直线型的，（2）三原子）三原子16电子：电子： CO2、N2O、N3、CNO、NCO、SCN气气态态BeCl2、C3H4（丙二烯）等等。（丙二烯）等等。 CO2是直线型分子，是一个非极性分子。按照是直线型分子，是一个非极性分子。按照等电子原理，与等电子原理，与CO2同为等电子体的其它分子或离子同为等电子体的其它分子或离子的空间构型也应该是直线型。的空间构型也应该是直线型。 实验证明，事实与推测一样，中心原子上没有孤实验证明，事实与推测一样，中心原子上没有孤对电子而取对电子而取sp杂化轨道形成分子的杂化轨道形成分子的骨架，键角为骨架，键角为

72、180，分子里有两套，分子里有两套 大大 键。键。 有一竞赛模拟题曾问过有一竞赛模拟题曾问过N3的空间构型和结构式、的空间构型和结构式、N原子的杂化方式和成键方式，当我们知道原子的杂化方式和成键方式，当我们知道N3与与CO2分子互为等电子体，答案很快就可以出来了：直分子互为等电子体，答案很快就可以出来了：直线型；线型； ；sp杂化；两个杂化；两个键和两个键和两个 键。键。（3）三原子）三原子18电子电子 常见的有常见的有NO2、O3、SO2。它们都是折线构型。它们都是折线构型。中心原子中心原子N、O、S以以sp2杂化轨道分别与杂化轨道分别与2个个O原子形原子形成成2个个键，另有一个键，另有一个

73、 键。键角因受孤对电子的键。键角因受孤对电子的斥斥力而小于力而小于120。其中臭氧分子是单质分子中唯一的。其中臭氧分子是单质分子中唯一的极性分子极性分子。（4）四原子）四原子24电子：电子： 主要有主要有NO3、BO32、BF3、CO32、CS32、SO3等。均为平面三角形。其中等。均为平面三角形。其中B、C、N、S原子均原子均以以sp3轨道分别与三个相邻原子结合，此外还有强度轨道分别与三个相邻原子结合，此外还有强度不同的。不同的。（5）五原子）五原子32电子：电子： 主要有主要有CX4、CXnY4n（X、Y均为卤素）、均为卤素）、B(OH)4、 BF4、B(OH)nF4n，其中，其中CX4、BF4、B(OH)4是四面体构是四面体构 型。中心原子型。中心原子B、C均以均以sp3杂化轨道分别与四个相邻原子成杂化轨道分别与四个相邻原子成4个个键。键。（6）六原子）六原子30电子的等电子体：电子的等电子体： 最典型的有苯最典型的有苯(C6H6)和环硼氮烷和环硼氮烷(B3N3H6)，它们不仅结构，它们不仅结构相似而且物理性质相近（如下表）。所以称后者为相似而且物理性质相近（如下表）。所以称后者为“无机苯无机苯”可认为是苯分子中的可认为是苯分子中的6个个C被被3个个B、3个个N原子的相间取代物。原子的相间取代物。 谢谢！ 敬请指教！