資源簡介

(共35張PPT)
第二節 分子的空間結構
2.2.1 分子結構的測定和多樣性
價層電子對互斥模型
人教版高中化學選必二
課程導入
分子的世界形形色色，異彩紛呈，美不勝收，常使人流連忘返。那么分子結構又是怎么測定的呢
目錄
價層電子對互斥模型
03
04
分子結構的測定
01
多樣的分子空間結構
02
PART 01
·分子結構的測定·
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分子結構的測定方法
早年的科學家主要靠對物質的化學性質進行系統總結得出規律后推測分子的結構。
如今，科學家應用了許多測定分子結構的現代儀器和方法， 如紅外光譜、質譜儀、晶體X射線衍射等。
紅外光譜儀
質譜儀
X射線衍射儀
紅外光譜
檢測儀
樣品
棱鏡
光源
紅
橙
黃
綠
藍
靛
紫
紫外
紅外
紅外圖譜
分子吸收跟它某些化學鍵振動頻率相同的紅外線，再記錄到圖譜上呈現吸收峰。
——分析出化學鍵或官能團
通過和已有譜圖庫對比，或通過量子化學計算，可以得知各吸收峰對應的化學鍵。
紅外光譜
通過紅外光譜圖，發現未知物中含有O-H、C-H和C-O的振動吸收，可初步推測該未知物中含有羥基。
化學式：C2H6O
質譜儀
下一章還將介紹晶體X射線衍射。
質譜儀原理示意圖
——測定分子的相對分子質量
相對分子質量＝最大質荷比，甲苯的相對分子質量為92。
電子流轟擊樣品分子后變成不同相對質量的分子離子和碎片離子。通過狹縫進入磁場后分離，在記錄儀上呈現一系列峰。
PART 02
·多樣的分子空間結構·
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多樣的分子空間結構
大多數分子是由兩個以上原子構成的，分子就有了原子的幾何學關系和形狀，即分子的空間結構。
O2
HCl
雙原子分子的結構為直線形。
三原子分子的空間結構
化學式 電子式 結構式 鍵角 分子的空間結構模型 空間結構
空間充填模型 球棍模型 CO2
H2O
O
:
:
:
C
O
:
:
:
:
:
H
:
O
H
:
:
:
O=C=O
180°
直線形
V形
105°
——直線形和V形
四原子分子的空間結構
化學式 電子式 結構式 鍵角 分子的空間結構模型 空間結構
空間充填模型 球棍模型 CH2O
NH3
H
:
C
O
:
:
:
:
:
H
H
:
N
H
:
:
:
H
120°
107°
平面三角形
三角錐形
——平面三角形和三角錐形
四原子分子的空間結構
四原子分子的其他立體構型（直線形、正四面體形）
C2H2
180° 直線形
P4
60° 正四面體形
五原子分子的空間結構
——正四面體形
化學式 電子式 結構式 鍵角 分子的空間結構模型 空間結構
空間充填模型 球棍模型 CH4
109°28'
正四面體形
H
:
C
H
:
:
:
H
H
其他多原子分子的空間結構模型
分子的空間結構與其穩定性有關，如椅式C6H12比船式C6H12穩定。
PART 03
·價層電子對互斥模型·
SAFE USE EDUCATION
價層電子對互斥模型-思考與討論
CO2和H2O都是三原子分子，NH3和CH2O都是四原子分子，為什么它們的空間結構不同？
三原子分子
四原子分子
CO2
H2O
NH3
直線形
V形
三角錐形
CH2O
平面三角形
價層電子對互斥模型(VSEPR model)
一種比較簡單的理論，可用來預測分子或離子的空間結構。
價層電子對互斥模型認為：分子的空間結構是中心原子周圍的“價層電子對”相互排斥的結果。
對ABn型的分子或離子，中心原子A的價層電子對(包括成鍵的 和未成鍵的 )之間由于存在排斥力，將使分子的空間結構總是采取電子對相互排斥最弱的結構，以使彼此之間斥力最小，分子或離子的能量最低，最穩定。
孤電子對
σ鍵電子對
價層電子對互斥模型(VSEPR model)
價層電子對數與VSEPR模型的關系
直線形
平面三角形
正四面體形
價層電子對互斥模型(VSEPR model)
價層電子對數＝σ鍵電子對數+孤電子對數
σ鍵電子對數由化學式確定，即中心原子形成幾個σ鍵，就有幾對σ鍵電子對（σ鍵電子對數=中心原子結合的原子數）。
分子或離子 中心原子 中心原子結合的原子數 σ鍵電子對數
H2O O 2
NH3 N 3
SO3 S 3
SO42- S 4
2
3
3
4
——σ鍵電子對數的確定
價層電子對互斥模型(VSEPR model)
價層電子對數＝σ鍵電子對數+孤電子對數
——孤電子對數的確定
(1)根據電子式確定
0對
1對
2對
SO3和SO42-的中心原子的孤電子對數是多少？
價層電子對互斥模型(VSEPR model)
——孤電子對數的確定
(2)公式計算
①a表示中心原子的價電子數；
對于主族元素：a＝ ；
對于陽離子：a＝ ；
對于陰離子：a＝ 。
②x表示與 結合的原子數。
③b表示與中心原子結合的原子最多能接受的電子數，氫為1，其他原子為 。
最外層電子數
價電子數－離子電荷數
價電子數＋離子電荷數(絕對值)
中心原子
8－該原子的價電子數
中心原子上的孤電子對數＝ (a－xb)
價層電子對互斥模型(VSEPR model)
——孤電子對數的確定
4
2
4
3
0
1
0
2
價層電子對互斥模型(VSEPR model)
——預測分子或離子結構
由于價層電子對相互排斥，得到含有孤電子對的分子VSEPR模型
略去VSEPR模型中的中心原子上的 ，可得到分子的空間結構。
孤電子對
分子或離子 σ鍵電子對數 中心原子上的孤電子對數 中心原子上的價層電子對數 VSEPR模型及其名稱 分子或離子的
空間結構及其名稱
CO2
SO2
1
2+1=3
2
0
0+2=2
2
直線形
直線形
平面三角形
V形
價層電子對互斥模型(VSEPR model)
分子或離子 σ鍵電子對數 中心原子上的孤電子對數 中心原子上的價層電子對數 VSEPR模型及其名稱 分子或離子的
空間結構及其名稱
CO32-
CH4
BF3
0
3+0=3
3
平面三角形
平面三角形
0
4+0=4
4
正四面體形
正四面體形
3+0=3
3
0
——預測分子或離子結構
平面三角形
平面三角形
價層電子對互斥模型(VSEPR model)
分子或離子 σ鍵電子對數 中心原子上的孤電子對數 中心原子上的價層電子對數 VSEPR模型及其名稱 分子或離子的
空間結構及其名稱
SO32-
NH4+
I3 -
1
3+1=4
3
平面三角形
三角錐形
0
4+0=4
4
正四面體形
正四面體形
2+2=4
2
2
V形
正四面體形
——預測分子或離子結構
價層電子對互斥模型(VSEPR model)
分子或離子 σ鍵電子對數 中心原子上的孤電子對數 中心原子上的價層電子對數 VSEPR模型及其名稱 分子或離子的
空間結構及其名稱
HCN
PCl5
SF6
0
2+0=2
2
0
5+0=5
6
三角雙錐形
三角雙錐形
6+0=6
5
0
正八面體形
正八面體形
——預測分子或離子結構
直線形
直線形
價層電子對互斥模型(VSEPR model)
由于孤電子對有較大斥力，含孤電子對的分子的實測鍵角幾乎都小于VSEPR模型的預測值。
價層電子對之間相互排斥作用大小的一般規律：孤電子對與孤電子對＞孤電子對與成鍵電子對＞成鍵電子對與成鍵電子對。隨著孤電子對數目的增多，成鍵電子對與成鍵電子對之間的斥力減小，鍵角也減小。
價層電子對互斥模型不能用于預測以過渡金屬為中心原子的分子。
課堂小結
分子空間結構的確定思路
中心原子價層電子對數n


分子的空間結構——略去孤電子對在價層電子對互斥模型中占有的空間
課堂練習
√
1.某有機化合物由碳、氫、氧三種元素組成，其紅外光譜圖只有C—H、O—H、C—O的振動吸收，該有機物的相對分子質量是60，則該有機物的結構簡式是
A.CH3CH2OCH3
B.CH3CH(OH)CH3
C.CH3CH2OH
D.CH3COOH
課堂練習
√
2.如圖是有機物A的質譜圖，則A的相對分子質量是
A.29 B.43 C.57 D.72
課堂練習
√
3.下列物質中，分子的空間結構與氨分子相似的是
A.CO2 B.H2S
C.PCl3 D.SiCl4
課堂練習
√
4.美國化學家鮑林教授具有獨特的化學想象力：只要給他物質的分子式，他就能大體上想象出這種物質的分子結構模型。多核離子所帶電荷可以認為是中心原子得失電子所致，根據VSEPR模型，下列離子中所有原子都在同一平面上的一組是
課堂練習
5.試回答下列問題：
(1)利用價層電子對互斥模型推斷下列分子或離子的空間結構：
SeO3____________； _________； _____；
HCHO____________；HCN________。
平面三角形
直線形
V形
平面三角形
直線形
(2)利用價層電子對互斥模型推斷鍵角的大小：
①SnBr2分子中Br—Sn—Br的鍵角____120° (填“>”“<”或“＝”，下同) 。
＜
②PCl3分子中，Cl—P—Cl的鍵角_____109°28′。
＜
課 程 結 束
人教版高中化學選必二

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