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第二節(jié) 分子的空間結(jié)構(gòu)
第二章 分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
第一課時(shí)
分子結(jié)構(gòu)的測(cè)定和多樣性
【情境創(chuàng)設(shè)】-形態(tài)各異的分子結(jié)構(gòu)
分子的世界形形色色，異彩紛呈，美不勝收，常使人流連忘返?？茖W(xué)家是怎樣知道分子的結(jié)構(gòu)的呢？
環(huán)節(jié)一 分子空間結(jié)構(gòu)的測(cè)定方法
主要靠對(duì)物質(zhì)的____________進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)得出規(guī)律后進(jìn)行推測(cè)
化學(xué)性質(zhì)
早年的科學(xué)家
1、早期方法
依據(jù)官能團(tuán)特征反應(yīng)
困難：化合物結(jié)構(gòu)復(fù)雜的，耗時(shí)
沉淀溶解平衡的建立
2、現(xiàn)代方法
紅外光譜儀
質(zhì)譜儀
X射線衍射儀
環(huán)節(jié)一 分子空間結(jié)構(gòu)的測(cè)定方法
優(yōu)勢(shì)：微量、快速、準(zhǔn)確、信息量大
紫外光譜、核磁共振氫譜等
分子結(jié)構(gòu)的測(cè)定
實(shí)驗(yàn)室的儀器——紅外光譜儀的價(jià)格
50萬-100萬
進(jìn)口—瑞士萬通 XDS RLA近紅外光譜儀
國(guó)產(chǎn)—傅里葉紅外光譜儀
14.5萬
分子結(jié)構(gòu)的測(cè)定
紅外光譜在測(cè)定分子結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用
分子中的原子不是固定不動(dòng)的，而是不斷地振動(dòng)著的。原子與原子結(jié)合依靠的是原子間的化學(xué)鍵，這些化學(xué)鍵就像彈簧，通過震動(dòng)來化解原子間的伸縮振動(dòng)，從而保持物質(zhì)的狀態(tài)。
可近似地看成諧振子的簡(jiǎn)諧振動(dòng)
乙醛分子空間結(jié)構(gòu)模型
分子的空間結(jié)構(gòu)是分子中的原子處于平衡位置時(shí)的模型
沉淀溶解平衡的建立
當(dāng)一束紅外線透過分子時(shí)，分子會(huì)吸收跟它的某些化學(xué)鍵的振動(dòng)頻率相同的紅外線，再記錄到圖譜上呈現(xiàn)吸收峰。通過和已有譜圖庫比對(duì)，或通過量子化學(xué)計(jì)算，可以得知各吸收峰是由哪種化學(xué)鍵、哪種振動(dòng)方式引起的，綜合這些信息，可分析分子中含有何種化學(xué)鍵或官能團(tuán)的信息。
環(huán)節(jié)一 分子空間結(jié)構(gòu)的測(cè)定方法-紅外光譜儀
沉淀溶解平衡的建立
某未知物的紅外光譜
某未知物分子式為C2H6O，通過紅外光譜（如圖）可以監(jiān)測(cè)到O—H、C—H、C—O鍵的振動(dòng)吸收，推測(cè)其結(jié)構(gòu)。
鞏固練習(xí)1
環(huán)節(jié)一 分子空間結(jié)構(gòu)的測(cè)定方法-紅外光譜儀
現(xiàn)代化學(xué)常利用質(zhì)譜儀測(cè)定分子的相對(duì)分子質(zhì)量。
質(zhì)譜法在測(cè)定分子相對(duì)分子質(zhì)量中的應(yīng)用
分子結(jié)構(gòu)的測(cè)定
質(zhì)譜儀
環(huán)節(jié)一 分子空間結(jié)構(gòu)的測(cè)定方法-質(zhì)譜儀
在質(zhì)譜儀中使分子失去電子變成帶 的分子離子和碎片離子等粒子。由于生成的離子具有不同的相對(duì)質(zhì)量，它們?cè)诟邏弘妶?chǎng)加速后，通過狹縫進(jìn)入磁場(chǎng)得以分離，在記錄儀上呈現(xiàn)一系列峰，化學(xué)家對(duì)這些峰進(jìn)行系統(tǒng)分析，便可得知樣品分子的相對(duì)分子質(zhì)量。
正電荷
質(zhì)譜法在測(cè)定分子相對(duì)分子質(zhì)量中的應(yīng)用
分子結(jié)構(gòu)的測(cè)定
質(zhì)譜儀原理示意圖
沉淀溶解平衡的建立
C6H5CH3+
C6H5CH2+
92
91
65
39
C5H5+
C3H3+
質(zhì)荷比
對(duì)應(yīng)橫坐標(biāo)即相對(duì)分子質(zhì)量
環(huán)節(jié)一 分子空間結(jié)構(gòu)的測(cè)定方法-質(zhì)譜儀
【例1】可以準(zhǔn)確判斷有機(jī)物分子中含有哪些官能團(tuán)的分析方法是( )
A.核磁共振氫譜 B.質(zhì)譜 C.紅外光譜 D.紫外光譜
C
【例2】2002年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者的貢獻(xiàn)之一是發(fā)明了對(duì)有機(jī)分子的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析的質(zhì)譜法。其方法是讓極少量(10－9 g左右)的化合物通過質(zhì)譜儀的離子化室使樣品分子大量離子化，少量分子碎裂成更小的離子。如C2H6離子化后可得到 ……然后測(cè)定其質(zhì)荷比β。設(shè)H＋的質(zhì)荷比為1，某有機(jī)物樣品的質(zhì)荷比如圖(假設(shè)離子均帶一個(gè)單位正電荷，信號(hào)強(qiáng)度與該離子多少有關(guān))，則該有機(jī)物可能( )
A.CH3OH B.C3H8
C.C2H4 D.CH4
D
下列關(guān)于分子結(jié)構(gòu)測(cè)定的敘述中正確的是（ ）A.紅外光譜法是測(cè)定分子的相對(duì)分子質(zhì)量B.質(zhì)譜儀法是測(cè)定分子的結(jié)構(gòu)或官能團(tuán)C.紅外光譜法測(cè)定出CH3COOH分子有5種化學(xué)結(jié)構(gòu)單元D.質(zhì)譜儀測(cè)得CH3CH2OH最大的質(zhì)荷比為45
鞏固練習(xí)2
C
環(huán)節(jié)一 科學(xué)家如何測(cè)定分子的結(jié)構(gòu)
沉淀溶解平衡的建立
環(huán)節(jié)二 搭建分子的空間結(jié)構(gòu)模型
兩個(gè)原子構(gòu)成的分子，空間結(jié)構(gòu)只能是直線形
氧氣O2
氯化氫HCl
1、雙原子分子空間結(jié)構(gòu)
多樣的分子空間結(jié)構(gòu)
大多數(shù)分子是由兩個(gè)以上原子構(gòu)成的，于是分子就有了原子的幾何學(xué)關(guān)系和形狀，這就是分子的空間結(jié)構(gòu)。
單原子分子(稀有氣體分子)不存在空間結(jié)構(gòu)
多樣的分子空間結(jié)構(gòu)
三原子分子
化學(xué)式
電子式
分子的空間結(jié)構(gòu)模型
結(jié)構(gòu)式
鍵角
CO2
H2O
O==C==O
直線形
V形
180
105
環(huán)節(jié)二 搭建分子的空間結(jié)構(gòu)模型
2、三原子分子空間結(jié)構(gòu)
多樣的分子空間結(jié)構(gòu)
四原子分子
化學(xué)式
電子式
分子的空間結(jié)構(gòu)模型
結(jié)構(gòu)式
CH2O
NH3
平面三角形
三角錐形
鍵角
120
107
沉淀溶解平衡的建立
甲醛CH2O
氨氣NH3
平面三角形 約120°
三角錐形
約107°
環(huán)節(jié)二 搭建分子的空間結(jié)構(gòu)模型
白磷P4
正四面體
60°
四個(gè)原子構(gòu)成的分子，空間結(jié)構(gòu)可能是平直線或平面三角形或者三角錐形或者正四面體
乙炔C2H2
直線 180°
三氟化BF3
多樣的分子空間結(jié)構(gòu)
五原子分子
化學(xué)式
電子式
分子的空間結(jié)構(gòu)模型
結(jié)構(gòu)式
CH4
CCl4
正四面體形
正四面體形
鍵角
109°28′
109°28′
多樣的分子空間結(jié)構(gòu)
其他多原子分子的空間結(jié)構(gòu)
P4O6
SF6
P4
P4O10
C60
S8
椅式C6H12
船式C6H12
沉淀溶解平衡的建立
環(huán)節(jié)三 分子結(jié)構(gòu)原因不同的探索
1、為何原子數(shù)相同，結(jié)構(gòu)卻不同？
第二節(jié)　
分子的空間結(jié)構(gòu)
第1課時(shí)
分子結(jié)構(gòu)的測(cè)定
多樣的分子空間結(jié)構(gòu)
方法
儀器
三原子分子
四原子分子
五原子分子
早年科學(xué)家主要靠對(duì)物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)得出規(guī)律后進(jìn)行推測(cè)
紅外光譜儀：可分析分子中含有
何種化學(xué)鍵或官能團(tuán)的信息
現(xiàn)代科學(xué)家應(yīng)用了許多測(cè)定分子結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代儀器和方法，如紅外光譜 、晶體X射線衍射等
質(zhì)譜儀：測(cè)定分子的相對(duì)分子質(zhì)量
其他多原子分子的空間結(jié)構(gòu)
美麗的化學(xué)結(jié)構(gòu)
——換一種方式打開化學(xué)世界
腺嘌呤晶體
五葉結(jié)分子
綠寶石晶體
準(zhǔn)晶
DNA
病毒
DNA宇宙飛船
左翼尾翼右翼
課堂檢測(cè)
1．下列分子的立體構(gòu)型是正四面體形的是(　　)A．CH4 B．NH3 C．H2O D．C2H4
2．下列分子的立體結(jié)構(gòu)模型正確的是(　　)A．CO2的立體結(jié)構(gòu)模型
B．PH3的立體結(jié)構(gòu)模型
C．H2S的立體結(jié)構(gòu)模型
D．CH4的立體結(jié)構(gòu)模型
3.下列分子中，所有原子不可能共處在同一平面上的是(　　)A．C2H2　 B．CS2 C．NH3 D．C6H6
A
D
C

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