人教版选修三：第二章第二节《分子的立体构型》课件(人教版选修3).ppt

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第二章第二章分子结构与性质分子结构与性质第二节第二节分子的立体构型分子的立体构型一、一、分子的立体构型分子的立体构型O2HCl1、单原子分子（稀有气体）、双原子分子、单原子分子（稀有气体）、双原子分子不存在立体构型问题不存在立体构型问题一、一、分子的立体构型分子的立体构型2、多原子分子中，原子的空间关系不同，、多原子分子中，原子的空间关系不同，便形成不同的立体构型便形成不同的立体构型三原子分子三原子分子V型型：

H2O、H2S直线型直线型：

CO2、CS2H2OCO2CH2OCOCl2NH3四原子分子四原子分子平面三角形：

平面三角形：

BF3、COCl2、SO3三角锥形：

三角锥形：

NH3、PH3CH4五原子分子（四面体，部分为正四面体）五原子分子（四面体，部分为正四面体）类似的还有类似的还有CCl4、CH3Cl等等C6H6C8H8其他多其他多原子分子原子分子分子世界如此形形色色，异彩纷呈，分子世界如此形形色色，异彩纷呈，美不胜收，常使人流连忘返。

美不胜收，常使人流连忘返。

那么分子结构又是怎么测定的呢那么分子结构又是怎么测定的呢早早年年的的科科学学家家主主要要靠靠对对物物质质的的宏宏观观性性质质进进行行系系统统总总结结得得出出规规律律后后进进行行推推测测，如如今今，科科学学家家已已经经创创造造了了许许许许多多多多测测定分子结构的现代仪器，定分子结构的现代仪器，红外光谱红外光谱就是其中的一种。

就是其中的一种。

分分子子中中的的原原子子不不是是固固定定不不动动的的，而而是是不不断断地地振振动动着着的的。

所所谓谓分分子子立立体体结结构构其其实实只只是是分分子子中中的的原原子子处处于于平平衡衡位位置置时时的的模模型型。

当当一一束束红红外外线线透透过过分分子子时时，分分子子会会吸吸收收跟跟它它的的某某些些化化学学键键的的振振动动频频率率相相同同的的红红外外线线，再再记记录录到到图图谱谱上上呈呈现现吸吸收收峰峰。

通通过过计计算算机机模模拟拟，可可以以得得知知各各吸吸收收峰峰是是由由哪哪一一个个化化学学键键、哪哪种种振振动动方方式式引引起起的的，综综合合这这些些信信息息，可可分分析析出出分子的立体结构。

分子的立体结构。

科学视野科学视野分子的立体结构是怎样测定的？

分子的立体结构是怎样测定的？

（阅读课本（阅读课本PP3737）测分子体结构：

测分子体结构：

红外光谱仪红外光谱仪吸收峰吸收峰分析。

分析。

同为三原子分子，同为三原子分子，COCO22和和HH22OO分子的空间结分子的空间结构却不同，什么原因？

构却不同，什么原因？

直线形直线形VV形形同为四原子分子，同为四原子分子，CHCH22OO与与NHNH33分子的的空分子的的空间结构也不同，什么原因？

间结构也不同，什么原因？

三角锥形三角锥形平面三角形平面三角形对对ABABxx型分子或离子，中心原子型分子或离子，中心原子AA的价层的价层电子对（包括成键电子对和孤对电子）之间电子对（包括成键电子对和孤对电子）之间存在排斥力，将使分子中的原子处于尽可能存在排斥力，将使分子中的原子处于尽可能远的相对位置上，以使各原子之间斥力最小，远的相对位置上，以使各原子之间斥力最小，分子体系能量最低。

分子体系能量最低。

二、价层电子对互斥理论（二、价层电子对互斥理论（VSEPRVSEPR）11、VSEPRVSEPR理论要点：

理论要点：

二二、价层电子对互斥理论（价层电子对互斥理论（VSEPR）分子的立体构型是分子的立体构型是“价层电子对价层电子对”相互相互排斥的结果排斥的结果2电子对数电子对数目与立体目与立体结构结构4356电子对数电子对数目与立体目与立体结构结构22、价层电子对互斥、价层电子对互斥（VSEPRVSEPR）模型：

模型：

33、根据根据价层电子对互斥价层电子对互斥理论可将理论可将ABmABm型分子分为型分子分为两类两类：

（11）中心原子）中心原子AA的价层电子对只有成键电子对（即中心的价层电子对只有成键电子对（即中心原子的价电子都用于形成共价键）原子的价电子都用于形成共价键），没有孤对电子。

，没有孤对电子。

Eg:

CO2、CCl4等等（22）中心原子）中心原子AA的价层电子的价层电子既有既有成键电子对成键电子对，又有孤对，又有孤对电子。

电子。

Eg:

NH3、H2O等等（11）对）对ABABmm型分子，若中心原子型分子，若中心原子AA的价层电子对只有成的价层电子对只有成键电子对（即中心原子的价电子都用于形成共价键），键电子对（即中心原子的价电子都用于形成共价键），则价层电子对的相对位置就是分子的构型则价层电子对的相对位置就是分子的构型。

CH4CO2化学式化学式结构式结构式VSEPRVSEPR模型模型分子立体结构分子立体结构（22）若中心原子）若中心原子AA的价层电子对包括成键电子对和孤的价层电子对包括成键电子对和孤对电子（中心原子上有孤对电子），则价层电子对的对电子（中心原子上有孤对电子），则价层电子对的相对位置不是分子的构型，相对位置不是分子的构型，如：

如：

NH3H2O化学式化学式结构式结构式VSEPRVSEPR模型模型分子立体结构分子立体结构四面四面体形体形四面四面体形体形三角三角锥形锥形V型型（33）如果是离子：

阳离子的）如果是离子：

阳离子的aa等于中心原子价电子减等于中心原子价电子减去离子所带正电荷数；阴离子中去离子所带正电荷数；阴离子中aa为中心原子价电子为中心原子价电子加上其所带负电荷数加上其所带负电荷数Eg:

CH3+孤对电子数孤对电子数=（4-1-3*14-1-3*1）/2=0/2=0CH3-孤对电子数孤对电子数=（4+1-3*14+1-3*1）/2=1/2=1中心原子上的孤电子对数（axb）12a为中心原子的价电子数为中心原子的价电子数（阴、阳离子还要分别加、减离子的电荷数阴、阳离子还要分别加、减离子的电荷数）x为与中心原子结合的原子数为与中心原子结合的原子数b为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数（氢为氢为1，其他为，其他为“8价电子数价电子数”）例：

例：

NH3中心原子上的孤电子对数（531）112中心原子上的孤电子对数（621）212H2O中心原子上的孤电子对数（331）012BF3练习练习中心原子上的孤电子对数（axb）12中心原子上的孤电子对数（441）012CH4练习练习CO2中心原子上的孤电子对数（422）012NH4+中心原子上的孤电子对数（5141）012PCl5中心原子上的孤电子对数（551）012SF6中心原子上的孤电子对数（661）012正四面体正四面体直线型直线型正四面体正四面体三角双锥三角双锥正八面体正八面体中心原子上的孤电子对数（axb）12中心原子上的孤电子对数（41113）012HCN练习练习SO2中心原子上的孤电子对数（622）112H3O+中心原子上的孤电子对数（6131）112CO32-中心原子上的孤电子对数（4232）012SO42-中心原子上的孤电子对数（6242）012直线形直线形折线形折线形三角锥形三角锥形三角锥形三角锥形正四面体正四面体1、用、用VSEPR模型预测，下列分子的立体结构与模型预测，下列分子的立体结构与水分子相似的是水分子相似的是（）A、OF2B、H2SC、BeCl2D、CO22、下列分子的立体结构，其中不属于直线型分、下列分子的立体结构，其中不属于直线型分子的是子的是（）A、BeCl2B、CO2C、C2H2D、P43、下列分子中，各原子均处于同一平面上的是、下列分子中，各原子均处于同一平面上的是（）A、NH3B、CCl4C、H2OD、CH2O巩固练习巩固练习CDDAB44、多核离子所带电荷可以认为是中心原子得到多核离子所带电荷可以认为是中心原子得到或失去电子导致，根据或失去电子导致，根据VSEPRVSEPR模型，下列离子中模型，下列离子中所有原子都在同一平面的一组是（所有原子都在同一平面的一组是（）A、NO2-和和NH2-B、H3O+和和ClO3-C、NO3-和和CO32-D、PO43-和和SO42-AC55、下列分子中的下列分子中的VSEPRVSEPR模型与分子结构模型相模型与分子结构模型相同的是（同的是（）A、CO2B、H2OC、NH3D、CH4AD66、用用VSEPRVSEPR模型理论推断，下列微粒为正四面模型理论推断，下列微粒为正四面体结构的是（体结构的是（）A、SO2B、O3C、NO3-D、SO42-D中心原子中心原子代表物代表物中心原子中心原子结合的原子数结合的原子数分子分子类型类型空间构型空间构型无孤对电子无孤对电子CO22AB2CH2O3AB3CH44AB4有孤对电子有孤对电子H2O2AB2NH33AB3直线形直线形平面三角形平面三角形正四面体正四面体V形形三角锥形三角锥形小结小结:

价层电子对互斥模型价层电子对互斥模型问题：

按照价键理论，问题：

按照价键理论，CC的价态应为多少？

的价态应为多少？

一个一个CC原子可以和几个氢原子结合形成分子？

原子可以和几个氢原子结合形成分子？

2s2pC的价电子排布图：

的价电子排布图：

思考：

思考：

价层电子对互斥模型只能解释化合物分子的空价层电子对互斥模型只能解释化合物分子的空间构形，却无法解释许多深层次的问题，如无法解释间构形，却无法解释许多深层次的问题，如无法解释甲烷中四个甲烷中四个C-HC-H的键长、键能相同及的键长、键能相同及H-C-HH-C-H的键角为的键角为1091092828。

因为按照我们已经学过的价键理论，甲烷。

因为按照我们已经学过的价键理论，甲烷的的44个个C-HC-H单键单键都应该是都应该是键键，然而，碳原子的，然而，碳原子的44个价层个价层原子轨道是原子轨道是33个相互垂直的个相互垂直的2p2p轨道和轨道和11个球形的个球形的2s2s轨道，轨道，用它们跟用它们跟44个氢原子的个氢原子的1s1s原子轨道重叠，原子轨道重叠，不可能得到四不可能得到四面体构型的甲烷分子面体构型的甲烷分子。

这是为什么呢？

这是为什么呢？

基态基态激发态激发态CC原子的价电子在一定的能量下发生电子跃迁，原子的价电子在一定的能量下发生电子跃迁，由基态变成激发态。

由基态变成激发态。

2s2p2s2p三、杂化轨道理论简介三、杂化轨道理论简介为了补充价键理论的不足，鲍林为了补充价键理论的不足，鲍林PaulingPauling在价键理论基在价键理论基础上于础上于19311931年提出了年提出了“杂化轨道理论杂化轨道理论”。

尽管电子从基态跃迁到激发态需要一定的能量，尽管电子从基态跃迁到激发态需要一定的能量，但其激发后能形成但其激发后能形成4个共价键比电子不激发只形个共价键比电子不激发只形成两个成两个CH键放出的能量要大得多，这些能量键放出的能量要大得多，这些能量足以补偿电子激发所足以补偿电子激发所需的能量而有余，因此，需的能量而有余，因此，C与与H形成化合物时生成形成化合物时生成CH4而不是而不是CH2。

轨道的杂化更有利于轨道之间的重叠成键。

轨道的杂化更有利于轨道之间的重叠成键。

因为杂化后电子云分布更为集中，可使成键的因为杂化后电子云分布更为集中，可使成键的原子轨道间的重叠部分增大，成键能力增强，原子轨道间的重叠部分增大，成键能力增强，因此因此C与与H原子能结合成稳定的原子能结合成稳定的CH4。

三、杂化轨道理论简介三、杂化轨道理论简介CC原子基态原子的电子排布图：

原子基态原子的电子排布图：

杂化与杂化轨道杂化与杂化轨道杂化是指在形成分子时，由于原子间的相杂化是指在形成分子时，由于原子间的相互影响，若干不同类型而能量相近的原子互影响，若干不同类型而能量相近的原子轨道混合起来，重新组合成一组新轨道的轨道混合起来，重新组合成一组新轨道的过程。

所形成的新轨道称为杂化轨道。

过程。

所形成的新轨道称为杂化轨道。

孤立的原子不可能发生杂化，只有在形成孤立的原子不可能发生杂化，只有在形成分子的过程中才会发生。

分子的过程中才会发生。

在杂化前