人教版选修3分子结构大学教案1.docx

1、人教版选修3分子结构大学教案1题目： 第二章 分子结构教学要求 1.掌握杂化轨道理论(sp、sp2、sp3、dsp2、sp3d、dsp3、d2sp2、d2sp3或sp3d2型杂化) 每一类型各能举出23个实例。 2.了解第二周期同核双原子分子(N2、O2等)异核双原子分子(如CO、HF)等的分子轨道理论。 3.了解分子间力的概念，弄清化学键和分子间力的区别。 4.掌握氢键的特征和形成条件及其对物质物理性质的影响。 5.了解物质性质与分子结构键参数的关系。 6掌握共轭大键，价层电子对互斥理论。 教学重点 1.共价键的形成和本质，现代价键理论的要点和优缺点，共价键的方向性和饱和性，键和键。 2.价

2、层电子对互斥理论。 3.杂化轨道理论。 4. 共轭大键 5.分子轨道理论简介：分子轨道的含义，分子轨道的形成，分子轨道中电子的排布，键级。 6.共价分子的性质-键能、键长、键角，键的极性。分子偶级矩和磁性。 7.分子间的作用力和氢键。教学难点 MO法， 共轭大键 教学方法 讲授教学时数 6学时 主要内容 2-1 路易斯结构式 19世纪的化学家们创造了用元素符号加划短棍 “”来表明原子之间按“化合价”相互结合的结构式。 分子中的原子间用“”相连表示互相用了“1价”，如水的结构式为HOH；“=”为“2价”；“”为“3价”。 “化合价”概念：是由英国化学家弗兰克兰在1850年左右提出的。HH结构式称

3、为弗兰克兰结构式。路易斯把弗兰克兰结构式中的“短棍”解释为两个原子各取一个电子配成对，即：“”是一对共用电子，“ ”是2对共用电子，“ ” 是3对共用电子。路易斯还认为，稀有气体最外层电子构型（8e- ）是一种稳定构型，其他原子倾向于共用电子而使他们的最外层转化为稀有气体的8电子稳定构型8隅律。路易斯又把用“共用电子对”维系的化学作用力称为共价键。这种观念为路易斯共价键理论。 孤对电子：分子中除了用于形成共价键的键合电子外，存在未的用于形成共价键的非键合电子。在写结构式时常用小黑点表示孤对电子。 把这类添加了孤对电子的结构式叫路易斯结构式（Lewis structure），也叫电子结构式（el

4、ectronic structure）。 路易斯结构式的优缺点： 优点：给出了分子的总价电子数，用“电子对”的概念解释了经典结构式中表达弗兰克兰化合价的短横，并标出了未键合的孤对电子。 缺点：路易斯结构式不能很好地表达分子的立体结构，也不能表达比传统的单键、双键、叁键更复杂的化学键。 例：画出SO2 Cl2、HNO3、H2SO3、CO32-、SO42-的路易斯结构式。 苯分子C-C键长没有区别，苯分子中的C-C键既不是双键，也不是单键，而是单键与双键的“共振混合体”。 苯和乙酰胺的“共振杂化体” 苯分子C-C键长没有区别，苯分子中的C-C键既不是双键，也不是单键，而是单键与双键的“共振混合体”

5、 2-2 单键、双键和叁键-键和键价键理论（一） 价键理论”(VB法)的量子化学模型认为，共价键是由不同原子的电子云重叠形成的。电子云顺着原子核的连线重叠，得到轴对称的电子云图象，这种共价键叫做键： 电子云重叠后得到的电子云图象呈镜像对称，这种共价键叫键： 两个p轨道肩并肩得到的分子轨道的图象是通过成键核的平面镜象对称的这种共价键称为键通常，如果原子之间只有1对电子，形成的共价键是单键，通常总是键；如果原子间的共价键是双键，由一个键一个 键组成；如果是叁键，则由一个键和两个 键组成。 2-3 价层电子互斥模型（VSEPR） 分子的立体结构决定了分子许多重要性质，但路易斯结构式未能描述分子的立体

6、结构。 无机分子的立体结构通常是指其-键的分子骨架在空间的排布。 实验证实，属于同一通式的分子或离子,其结构可能相似，也可能完全不同。 如,H2S和H2O属同一通式H2A，结构很相似，都是角型分子，仅夹角度数稍有差别，而CO32-离子和SO32-离子属同一通式AO32-,结构却不同：前者是平面型,后者是立体的三角锥型。 1940年，希吉维克（Sidgwick）和坡维尔（Powell）在总结实验事实的基础上提出了一种简单的理论模型，用以预测简单分子或离子的立体结构。这种理论模型后经吉列斯比（R.J.Gillespie）和尼霍尔姆（Nyholm）在20世纪50年代加以发展，定名为价层电子对互斥模型

7、，简称VSEPR(Valence Shell Electron Pair Repulsion)模型。VSEPR模型的要点是： （1）用通式AXnEm来表示所有只含一个中心原子的分子或离子的组成。A：中心原子，X：配位原子，n：配位原子的个数，E：中心原子上的孤对电子对，m：孤电子对数。 m值的计算： m=(A的族价-X的化合价X的个数+/-离子电荷相应的电子数)/2 分子 SO2 SO3 SO32- SO42- NO2+ m 1 0 1 0 0计算出来的m值不是整数, 如NO2，m=0.5，这时应当作m=1来对待，因为，单电子也要占据一个孤对电子轨道。 (2) 通式AXnEm里的（n+m）的数

8、目称为价层电子对数，令n+m=z，则可将通式AXnEm改成另一种通式AYz 。VSEPR模型认为，分子中的价层电子对总是尽可能地互斥，均匀地分布在分子中，因此，z的数目决定了一个分子或离子中的价层电子在空间的分布。 (3) “分子立体构型”是指分子中的原子在空间的排布，不包括孤对电子对，因此在获得VSEPR模型后要略去孤对电子对，才得到分子立体构型。例如：H2O，NH3，CH4 都是AY4 ，它们的分子立体结构却不同：分子 H2O NH3CH4构型 角型 三角锥型 正四面体 VSEPR理想模型与分子立体结构的关系 (4)AYz中的z个价层电子对之间的斥力大小顺序为：(i) l-l l-b b-

9、b （l为孤电子对 lone，b为键合电子对 bonding）因为键合电子对受到左右两端带正电的原子核的吸引，而孤对电子对只受到一端原子核吸引，相对来讲，孤对电子占据空间较大。 (ii) t-t t-d d-d d-s s-s (t: 三键triple ，d: 双键double ，s:单键single) (iii)w-w w-s s-s (代表配位原子的电负性，w为小，s为强) (iv) 处于中心原子的全充满价层里的键合电子之间的斥力大于处在中心原子的未充满价层里键合电子之间的斥力。 例1：用VESPR模型预测H2O分子的立体构型 解： (1)H2O分子属AX2E2=AY4 (2)VSEPR理

10、想模型为正四面体，价层电子对夹角均为10928。 (3)分子立体构型(指H2O而不是H2OE2)为角型(非线形分子)。 (4)根据斥力顺序，有：lOllOHHOH 结论：水分子的立体结构为角型，HOH小于10928。 例2: 用VESPR模型预测SO2Cl2分子的立体构型。 解：SO2Cl2分子属AX4E0=AY4,VSEPR理想模型为正四面体，因S=O键是双键，SCl键是单键，据顺序(ii) ( t-tt-dd-dd-ss-s)，分子立体模型应为: O-S-O10928 Cl-S-ClO-S-ClC=Cd(C=C)d(CC)；d(HF)d(HCl)d(HBr)d(HI)；CO分子中的C=O键

11、介乎碳碳双键和碳碳三键之间；O2+、O2、O2、O22氧氧键依次增长；等等。 二、共价半径。共价键的键长可以分解成键合原子的共价半径之和。用同核共价键之半可以求出许多元素的共价半径，已知 rA 求 rB 还可以借差减法由 d(AB)的测定值估算。 主族元素共价半径显示很好的周期性：从上到下半径增大，从左到右半径减小（原子核对电子引力增大）。有效核电荷（Z*）: 斯莱特(Slater)定义：Z*=Zii称为电子i的屏蔽常数，是电子受原电中性的所有电子的排斥，而使它受电中性原子使核对外来电子核电荷Z的引力减小到Z *，i是原电中性的所有电子使核对外来电子引力减少的总效应的度量。i的计算方法： （1

12、）把电子分组 1S| 2s,2p| 3s,3p| 3d| 4s,4p| 4d| 4f| 5s,5p| （2）电子i的同组电子对i的贡献为0.35（1s为0.30）（3）电子i的内组为s或p电子时对i的贡献为0.85，但若内组电子对d电子或f电子，则对i的贡献为1.00 （4）电子i的更内组电子时对i的贡献为1.00 （5） i为电中性原子所有电子的上述贡献共价半径(单位pm)和将1/Z* 100得到的数据，结果发现r-Z曲线与1/Z*-Z曲线的平行性甚佳，可见共价半径的大小确与原子的有效核电贺的倒数呈线性系。三、键能键能 分子,键能就是键在常温(298K)下基态化学键分解成气态基态原子所需要的

13、能量。对于双原子，键能就是键解离能对于多原子分子，断开其中一个键并不得到气态自由原子，如H2O，断开第一个键得到的是H和OH，它断开第一个H-O键核断开第二个H-O键，能量不会相等。同是CC单键，在不同的化学环境下，如在CCC、CC=C和CCC中，邻键不同，键能也不相同。 所以，对于多原子分子，所谓键能，只是一种统计平均值。 键能的大小体现了共价键的强弱。单键、双键、叁键（如CC、C=C和CC）对比，键能越来越大。 同周期元素的同类键(如H-F、H-Cl、H-Br、H-I)的键能从上到下减小。 但F-F键能明显反常，竟然比Cl-Cl甚至Br-Br的键能还小，主要是由于氟原子过小，一个原子的电子

14、对另一原子的电子会因形成分子而互相排斥。 键能对估算化学反应中的能量变化还很有实用价值 四、键角键角是指多原子分子中原子核的连线的夹角。它也是描述共价键的重要参数。然而，键角不像键长和键能，一个分子一个样儿，不可能形成通用数据。 利用分子的振动光谱可以获得键角的实验值。键角的大小严重影响分子的许多性质，例如分子的极性，从而影响其溶解性、熔沸点。五、键的极性与分子的极性 共价键的分类：极性共价键和非极性共价键偶极矩()：度量极性的物理量，u=q1。Q：偶极子两极（带相同电量的正电端和负电端）的电量l：偶极子两极的距离 偶极矩 = 0的分子叫做非极性分子 偶极矩00的分子叫做极性分子。同核双原子分子的实测偶极矩都等于零，是非极性分子。 异核双原子分子HF、HCl、HBr、HI的极性依次增大。多原子分子的几何构型决定了分子的偶极矩是否等于零，因此，测定偶极矩可用来判别分子的几何构型。 一种简单的方法是：如果在分子中能找到2个轴，绕轴旋转180度，分子能重合则此分子是非极性分子。 注意： 键偶极长不是核间距。异核键的偶极长跟两个原子的电负性差值大大小有关。 电负性大的原子的对键合电子的吸引或偏移能力强，负电中心向它偏移，与正电中心不重合，异核键的两原