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第二章
第二節 分子的空間結構
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第1課時
分子結構的測定
多樣的分子空間結構
新課引入
肉眼不能看到分子，科學家是怎樣知道分子的結構的呢？
一、分子結構的測定
分子中的原子不是固定不動的，而是不斷地振動著的。原子與原子結合依靠的是原子間的化學鍵，這些化學鍵就像彈簧，通過震動來化解原子間的伸縮振動，從而保持物質的狀態。
1.紅外光譜
某未知物的紅外光譜
一、分子結構的測定
紅外光譜圖
分析吸收峰
與譜圖庫比對
推斷分子所含的官能團和化學鍵
例如，通過紅外光譜儀測得某未知物的紅外光譜圖如上圖所示，發現有O—H、C—H、和C—O的振動吸收。
1.紅外光譜
因此，可以初步推測該未知物中含有羥基（—OH）。
一、分子結構的測定
2.質譜儀
質譜儀原理示意圖
——測定分子的相對分子質量
待測物
分子離子碎片離子
電場加速
磁場偏轉
獲得質譜圖
一、分子結構的測定
92
91
C6H5CH3+
C6H5CH2+
65
39
C5H5+
C3H3+
找質荷比最大的數據，為失去1個e-的情況
2.質譜儀
實例分析質譜圖
質荷比
此時電荷數為1，對應橫坐標即相對分子質量
（甲苯的相對分子質量為92）
練一練
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，質譜顯示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
B
2.2002年諾貝爾化學獎獲得者的貢獻之一是發明了對有機分子的結構進行分析的質譜法。某有機物樣品的質荷比如圖(假設離子均帶一個單位正電荷，信號強度與該離子多少有關)，則該有機物可能( )
A.CH3OH B.C3H8
C.C2H4 D.CH4
D
二、分子空間結構預測
2.雙原子分子（直線形、180°）
O2
HCl
1.單原子分子（不存在空間結構的問題）
H O H
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O C O
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周圍原子的孤電子對
中心原子的孤電子對
成鍵電子對：σ+π
σ鍵：建立骨架
π鍵：錦上添花
3.AXm型（m2）
想要預測分子的空間結構，應該關注什么？
中心原子形成的σ鍵電子對數目 ＋ 中心原子的孤電子對數目
= 價層電子對數目
二、分子空間結構預測
3.AXm型（m2）
價層電子對互斥模型 VSEPR model
中心原子的價層電子對
盡能的相互排斥
盡可能的遠離
能量最低
最穩定狀態
分子結構
價層電子對數目：
2對
3對
4對
5對
6對
中心原子（σ鍵+孤電子對）
二、分子空間結構預測
3.AXm型（m2）
價層電子對數目：
中心原子（σ鍵+孤電子對）
2對，直線形
3對，平面三角形
4對，正四面體形
5對，三角雙錐形
6對，正八面體
二、分子空間結構預測
3.AXm型（m2）
H O H
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O C O
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那么AXm分子的價層電子對數目如何確定呢 ？
①方法一：根據電子式直接確定
②方法二：依據公式計算
A原子的σ鍵電子對數目 ＋ A的孤電子對數目
價層電子對數目 =
m
(A的價電子數 - 每個X 與A結合最多接受的電子數目）
注：如果是， 原子 → 離子
視作，A的價層電子得到或失去
微粒 總數目 中心原子的σ鍵數目 中心原子的孤電子對數 VSEPR 模型名稱
CH4 CCl4
NH3
H2O
微粒 總數目 中心原子的σ鍵數目 中心原子的孤電子對數 VSEPR 模型名稱
CO2
BF3 CO32-
SO2
二、分子空間結構預測
3.AXm型（m2）
2
0
2
3
0
3
3
2
1
4
3
2
0
1
2
4
4
4
二、分子空間結構預測
3.AXm型（m2）
微粒 總數目 中心原子的σ鍵數目 中心原子的孤電子對數 VSEPR 模型名稱
N3-
NO3-
NO2
SO42-
2
0
2
3
0
3
2
3
0.5
視作1
4
0
4
微粒 總數目 中心原子的σ鍵數目 中心原子的孤電子對數 VSEPR 模型名稱
NH4+
H3O+
PCl5
SF6
4
4
5
6
4
0
3
1
5
0
6
0
微粒 總數目 中心原子的σ鍵數目 中心原子的孤電子對數 VSEPR 模型名稱
CH4 CCl4
NH3
H2O
微粒 總數目 中心原子的σ鍵數目 中心原子的孤電子對數 VSEPR 模型名稱
CO2
BF3 CO32-
SO2
二、分子空間結構預測
3.AXm型（m2）
2
0
2
3
0
3
3
2
1
4
3
2
0
1
2
4
4
4
直線形
平面三角形
平面三角形
正四面體形
正四面體形
正四面體形
二、分子空間結構預測
3.AXm型（m2）
微粒 總數目 中心原子的σ鍵數目 中心原子的孤電子對數 VSEPR 模型名稱
N3-
NO3-
NO2
SO42-
2
0
2
3
0
3
2
3
0.5
視作1
4
0
4
微粒 總數目 中心原子的σ鍵數目 中心原子的孤電子對數 VSEPR 模型名稱
NH4+
H3O+
PCl5
SF6
4
4
5
6
4
0
3
1
5
0
6
0
直線形
平面三角形
平面三角形
正四面體形
正四面體形
正四面體形
三角雙錐形
正八面體形
三、分子實劑的空間結構
3.AXm型（m2）
直線形
平面三角形
V形
正四面體形
三角錐形
V形
三、分子實際的空間結構
3.AXm型（m2）
三角雙錐形
變形四面體形
T形
直線形
三、分子實際的空間結構
3.AXm型（m2）
正八面體形
四方錐形
平面四邊形
微粒 總數目 中心原子的σ鍵數目 中心原子的孤電子對數 VSEPR 分子或離子空間結構
CH4 CCl4
NH3
H2O
微粒 總數目 中心原子的σ鍵數目 中心原子的孤電子對數 VSEPR 分子或離子空間結構
CO2
BF3 CO32-
SO2
二、分子空間結構預測
3.AXm型（m2）
2
0
2
3
0
3
3
2
1
4
3
2
0
1
2
4
4
4
直線形
平面三角形
平面三角形
正四面體形
正四面體形
正四面體形
直線形
平面三角形
V形
正四面體形
三角錐形
V形
二、分子空間結構預測
3.AXm型（m2）
微粒 總數目 中心原子的σ鍵數目 中心原子的孤電子對數 VSEPR 分子或離子空間結構
N3-
NO3-
NO2
SO42-
2
0
2
3
0
3
2
3
0.5
視作1
4
0
4
微粒 總數目 中心原子的σ鍵數目 中心原子的孤電子對數 VSEPR 分子或離子空間結構
NH4+
H3O+
PCl5
SF6
4
4
5
6
4
0
3
1
5
0
6
0
直線形
平面三角形
平面三角形
正四面體形
正四面體形
正四面體形
三角雙錐形
正八面體形
直線形
平面三角形
V形
正四面體形
正四面體形
三角錐形
三角雙錐形
正八面體形
微粒 總數目 中心原子的σ鍵數目 中心原子的孤電子對數 VSEPR 分子或離子空間結構
CH4 CCl4
NH3
H2O
二、分子空間結構預測
3.AXm型（m2）
4
3
2
0
1
2
4
4
4
正四面體形
正四面體形
正四面體形
正四面體形
三角錐形
V形
CH4
NH3
H2O
109.5°
107.3°
105°
為何鍵角越來越小？
二、多樣的分子空間結構
正八面體
椅式C6H12比船式C6H12穩定
閱讀課本P44資料卡片：一些分子的空間結構模型
課堂小結
測定分子結構方法
晶體X射線衍射法
紅外光譜法
化學鍵或官能團
質譜法
相對分子質量
分子空間結構
三原子
直線形
V形
四原子
平面三角形
三角錐形
五原子
形狀很多，主要正四面體形
隨堂練習
1．現代化學常用的測定分子的相對分子質量的方法是(　　 )
A．質譜法
B．晶體 射線衍射法
C．核磁共振氫譜法
D．紅外光譜法
A
2．能夠測定分子結構和化學鍵的方法是(　　 )
A．質譜
B．紅外光譜
C．紫外光譜
D．核磁共振氫譜
B
隨堂練習
3.下列分子的空間結構為直線形的是(　　 )
A.H2O B.NH3 C.CH4　　 D.CO2
D
4.下列關于紅外光譜法測定分子結構的說法中，不正確的是(　　 )
A.紅外線透過分子時,分子會吸收特定頻率的紅外線
B.分子中原子是固定不動的
C.紅外光譜法可初步判斷有機物分子中基團的種類
D.所用儀器為紅外光譜儀
B

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