資源簡介

(共30張PPT)
年 級(jí)：高二 學(xué) 科：化學(xué)（人教版）
課時(shí)2.2 分子的結(jié)構(gòu)
網(wǎng)
科
第二節(jié) 分子的空間結(jié)構(gòu)
2.2.1 多樣的分子空間結(jié)構(gòu)
第二章 分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
1.認(rèn)識(shí)共價(jià)分子結(jié)構(gòu)的多樣性和復(fù)雜性。
2．學(xué)會(huì)用價(jià)層電子對(duì)互斥模型來判斷分子的立體構(gòu)型。
1.認(rèn)識(shí)物質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)可以借助某些實(shí)驗(yàn)手段,通過這些手段所獲得的信息為建立物質(zhì)結(jié)構(gòu)模型或解釋相關(guān)理論提供支撐。
2.結(jié)合實(shí)例了解共價(jià)分子具有特定的空間結(jié)構(gòu),并可運(yùn)用相關(guān)理論和模型進(jìn)行解釋和預(yù)測(cè),培養(yǎng)證據(jù)推理與模型認(rèn)知的核心素養(yǎng)。
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(jié)構(gòu)又是怎么測(cè)定的呢
？
C60
C20
C40
C70
1．早年的科學(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)律后推測(cè)分子的結(jié)構(gòu)。
2．如今，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。
分子結(jié)構(gòu)的測(cè)定
1、紅外光譜在測(cè)定分子結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用
(1)紅外光譜工作原理：分子中的原子不是固定不動(dòng)的，而是不斷地振動(dòng)著的。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 (2)紅外光譜儀原理示意圖
(3)作用：可以初步判斷有機(jī)物中含有何種化學(xué)鍵或官能團(tuán)
測(cè)分子體結(jié)構(gòu)：紅外光譜儀→吸收峰→分析官能團(tuán)、化學(xué)鍵。
(2)紅外光譜儀原理示意圖
例如，通過紅外光譜儀測(cè)得某未知物的紅外光譜圖如上圖所示，發(fā)現(xiàn)有O—H、C—H、和C—O的振動(dòng)吸收。因此，可以初步推測(cè)該未知物中含有羥基（—OH）
2、質(zhì)譜法在測(cè)定分子相對(duì)分子質(zhì)量中的應(yīng)用(1)質(zhì)譜儀的工作原理：用高能電子流等轟擊樣品分子，使該分子失去電子變成帶正電荷的分子離子和碎片離子等粒子。分子離子、碎片離子各自具有不同的相對(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(2)質(zhì)荷比：分子離子、碎片離子的相對(duì)質(zhì)量與其電荷的比值。用質(zhì)譜法測(cè)定分子的相對(duì)分子質(zhì)量，在質(zhì)譜圖中質(zhì)荷比最大的數(shù)據(jù)代表所測(cè)物質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量。
如：由圖可知，樣品分子的相對(duì)分子質(zhì)量為46
【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1】
多樣的分子
空間結(jié)構(gòu)
在多原子構(gòu)成的分子中，由于原子間排列的空間順序不一樣，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)。這就是所謂的分子的立體構(gòu)型。
二、多樣的分子空間結(jié)構(gòu)單原子分子(稀有氣體分子)、雙原子分子不存在空間結(jié)構(gòu)，多原子分子中存在原子的幾何學(xué)關(guān)系和形狀，即所謂“分子的空間結(jié)構(gòu)”1、三原子分子
化學(xué)式 電子式 結(jié)構(gòu)式 鍵角 空間填充模型 球棍模型 空間結(jié)構(gòu)名稱
CO2 O==C==O 180° 直線形
H2O 105° V形
2、四原子分子
化學(xué)式 電子式 結(jié)構(gòu)式 鍵角 空間填充模型 球棍模型 空間結(jié)構(gòu)名稱
CH2O 約120° 平面三角形
NH3 107° 三角錐形
C2H2 180°
P4 60°正四面體形
BF3平面正三角形120°
3、五原子分子
化學(xué)式 電子式 結(jié)構(gòu)式 鍵角 空間填充模型 球棍模型 空間結(jié)構(gòu)名稱
CH4 109°28′ 正四面體形
CCl4 109°28′ 正四面體形
4、其他多原子分子的空間結(jié)構(gòu)
【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練2】
分子的立體構(gòu)型與鍵角的關(guān)系：
分子類型 鍵角 立體構(gòu)型 實(shí)例
AB2 180° CO2、BeCl2、CS2
<180° H2O、H2S
AB3 120° BF3、BCl3
<120° NH3、H3O＋、PH3
AB4 109°28′ CH4、NH4+、CCl4
直線形
V形
平面三角形
三角錐形
正四面體形
三、價(jià)層電子對(duì)互斥模型1、價(jià)層電子對(duì)互斥理論的基本內(nèi)容：分子的空間結(jié)構(gòu)是中心原子周圍的“價(jià)層電子對(duì)”相互排斥的結(jié)果(1)對(duì)ABn型的分子或離子，中心原子A的價(jià)層電子對(duì)(包括成鍵的σ鍵電子對(duì)和未成鍵的孤電子對(duì))之間由于存在排斥力，將使分子的空間結(jié)構(gòu)總是采取電子對(duì)相互排斥最弱的那種結(jié)構(gòu)，以使彼此之間斥力最小，分子或離子的體系能量最低，最穩(wěn)定
(2)分子中的價(jià)層電子對(duì)由于斥力作用，而趨向盡可能彼此遠(yuǎn)離以減小排斥力，分子盡可能采取對(duì)稱的空間構(gòu)型(3)電子對(duì)之間的夾角越大，相互之間的斥力越小
【微點(diǎn)撥】①中心原子：分子或離子中原子數(shù)目最少的原子 (或與之成鍵的原子)②中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)＝σ鍵電子對(duì)數(shù)＋孤電子對(duì)數(shù)③價(jià)層電子對(duì)在球面上彼此相距最遠(yuǎn)時(shí)，排斥力最小，體系的能量最低④成鍵電子對(duì)：價(jià)電子中參與成鍵的電子對(duì)(即：σ鍵電子對(duì))未成鍵電子對(duì)：價(jià)電子中未參與成鍵的電子對(duì)(即：孤電子對(duì))
2、中心原子上價(jià)層電子對(duì)的計(jì)算中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)＝σ鍵電子對(duì)數(shù)＋孤電子對(duì)數(shù)(1)方法1 ①σ鍵電子對(duì)數(shù)的計(jì)算：由分子式確定，即中心原子形成幾個(gè)σ鍵，就有幾對(duì)σ鍵電子對(duì)，如：H2O分子中，O有2對(duì)σ鍵電子對(duì)，NH3分子中，N有3對(duì)σ鍵電子對(duì)，即：ABn型的分子或離子就有n個(gè)σ鍵②中心原子上的孤電子對(duì)的計(jì)算：中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)ⅰ、a表示中心原子的價(jià)電子數(shù)對(duì)于主族元素：a＝原子的最外層電子數(shù)對(duì)于陽離子：a＝中心原子的價(jià)電子數(shù)－離子的電荷數(shù)對(duì)于陰離子：a＝中心原子的價(jià)電子數(shù)＋離子的電荷數(shù)(絕對(duì)值)
ⅱ、x表示與中心原子結(jié)合的原子數(shù)
ⅲ、b表示與中心原子結(jié)合的原子最多能接受的電子數(shù)，氫為1，其他原子＝8－該原子的價(jià)電子數(shù)
分子或離子 中心原子 a x b 中心原子上的孤電子對(duì)數(shù) 中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)
SO2 S 6 2 2 1 3
NH4+ N 5－1＝4 4 1 0 4
CO32－ C 4+2＝6 3 2 0 3
幾種分子或離子的中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)
(2)方法2：
【微點(diǎn)撥】 ①配位原子是指中心原子以外的其它原子，即：與中心原子結(jié)合的原子 ②若是離子，則應(yīng)加上或減去與離子所帶的電荷數(shù)，即：陰加陽減 ③氧、硫原子若為配位原子，則其化合價(jià)規(guī)定為"零”，若為中心原子，則價(jià)電子數(shù)為6
分子或離子 中心原子 價(jià)層電子對(duì)數(shù) σ鍵電子對(duì) 心原子上的孤電子對(duì)數(shù)
SO2 S 2 1
NH4+ N 4 0
CO32－ C 3 0
3、價(jià)層電子對(duì)互斥理論判斷分子或離子的空間構(gòu)型的具體方法
以“CH4、NH3、H2O”為例
CH4、NH3、H2O的價(jià)層電子對(duì)數(shù)均為4，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論，為確保電子對(duì)之間的斥力最小，電子的排列方式應(yīng)為(①)，由此可推知VSEPR模型為均四面體形(② )，CH4的中心原子上無孤對(duì)電子對(duì)，NH3的中心原子上有1個(gè)孤對(duì)電子對(duì)，H2O的中心原子上有2個(gè)孤對(duì)電子對(duì)，在分子或離子的空間構(gòu)型中必須略去VSEPR模型中的中心原子上的孤電子對(duì)，因此NH3由VSEPR模型為四面體形(③)略去1個(gè)孤對(duì)電子對(duì)變成了空間構(gòu)型為三角錐形(④)，H2O由VSEPR模型為四面體形(⑤)略去2個(gè)孤對(duì)電子對(duì)變成了空間構(gòu)型為V形( ⑥ )
① ② ③ ④ ⑤ ⑥
(1)價(jià)層電子對(duì)互斥理論判斷分子或離子的空間構(gòu)型的具體步驟中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)＝σ鍵電子對(duì)數(shù)＋孤電子對(duì)數(shù)由
電子的排列方式
VSEPR模型
分子或離子的空間結(jié)構(gòu)
(2)VSEPR模型的應(yīng)用——預(yù)測(cè)分子空間結(jié)構(gòu)的具體思路
價(jià)層電子對(duì)數(shù) 電子對(duì)的排列方式 VSEPR模型及名稱 孤電子對(duì)數(shù) 略去孤電子對(duì)的空間結(jié)構(gòu) 分子(或離子)的空間結(jié)構(gòu)名稱
2 直線形 0 直線形
1 直線形
3 平面三角形 0 平面三角形
1 V形
2 直線形
4 正四面體形 0 正四面體形
1 三角錐形
2 V形
3 直線形
【微點(diǎn)撥】①若ABn型分子中，A與B之間通過兩對(duì)或三對(duì)電子(即通過雙鍵或三鍵)結(jié)合而成，則價(jià)層電子對(duì)互斥理論把雙鍵或三鍵作為一對(duì)電子對(duì)看待②價(jià)層電子對(duì)互斥構(gòu)型是價(jià)層電子對(duì)的立體構(gòu)型，而分子的立體構(gòu)型指的是成鍵電子對(duì)的立體構(gòu)型，不包括孤電子對(duì)。兩者是否一致取決于中心原子上有無孤電子對(duì)(未用于形成共價(jià)鍵的電子對(duì))，當(dāng)中心原子上無孤電子對(duì)時(shí)，兩者的構(gòu)型一致；當(dāng)中心原子上有孤電子對(duì)時(shí)，兩者的構(gòu)型不一致③價(jià)層電子對(duì)互斥模型不能用于預(yù)測(cè)以過渡金屬為中心原子的分子④價(jià)層電子對(duì)之間相互排斥作用大小的一般規(guī)律：孤電子對(duì)－孤電子對(duì)＞孤電子對(duì)－成鍵電子對(duì)＞成鍵電子對(duì)－成鍵電子對(duì)。隨著孤電子對(duì)數(shù)目的增多，成鍵電子對(duì)與成鍵電子對(duì)之間的斥力減小，鍵角也減小，如：CH4、NH3和H2O分子中的鍵角依次減小。⑤由于孤電子對(duì)有較大斥力，含孤電子對(duì)的分子的實(shí)測(cè)鍵角幾乎都小于VSEPR模型的預(yù)測(cè)值⑥常見的分子立體構(gòu)型：直線形、V形、平面三角形、三角錐形、四面體形等
常見的分子或離子的空間構(gòu)型的判斷方法
分子或離子 中心原子 價(jià)層電子對(duì)數(shù) σ鍵電子對(duì)數(shù) 孤電子對(duì)數(shù) 電子對(duì)構(gòu)型 分子或離子的空間構(gòu)型
CO2
CS2
BeCl2
BF3
BCl3
SO3
SO2
CH4
常見的分子或離子的空間構(gòu)型的判斷方法
分子或離子 中心原子 價(jià)層電子對(duì)數(shù) σ鍵電子對(duì)數(shù) 孤電子對(duì)數(shù) 電子對(duì)構(gòu)型 分子或離子的空間構(gòu)型
CCl4
NH3
NF3
PCl3
H2O
H2S
NO3－
SO32－
SO42－
常見的分子或離子的空間構(gòu)型的判斷方法
分子或離子 中心原子 價(jià)層電子對(duì)數(shù) σ鍵電子對(duì)數(shù) 孤電子對(duì)數(shù) 電子對(duì)構(gòu)型 分子或離子的空間構(gòu)型
NH4+
PO43－
H3O+
CO32－
ClO3－
PCl5
SF6
XeF4
IF5
【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練3】

展開更多......

收起↑