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第二章
第二节 分子的空间结构
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第1课时
分子结构的测定
多样的分子空间结构
新课引入
肉眼不能看到分子，科学家是怎样知道分子的结构的呢？
一、分子结构的测定
分子中的原子不是固定不动的，而是不断地振动着的。原子与原子结合依靠的是原子间的化学键，这些化学键就像弹簧，通过震动来化解原子间的伸缩振动，从而保持物质的状态。
1.红外光谱
某未知物的红外光谱
一、分子结构的测定
红外光谱图
分析吸收峰
与谱图库比对
推断分子所含的官能团和化学键
例如，通过红外光谱仪测得某未知物的红外光谱图如上图所示，发现有O—H、C—H、和C—O的振动吸收。
1.红外光谱
因此，可以初步推测该未知物中含有羟基（—OH）。
一、分子结构的测定
2.质谱仪
质谱仪原理示意图
——测定分子的相对分子质量
待测物
分子离子碎片离子
电场加速
磁场偏转
获得质谱图
一、分子结构的测定
92
91
C6H5CH3+
C6H5CH2+
65
39
C5H5+
C3H3+
找质荷比最大的数据，为失去1个e-的情况
2.质谱仪
实例分析质谱图
质荷比
此时电荷数为1，对应横坐标即相对分子质量
（甲苯的相对分子质量为92）
练一练
1. 某有机化合物由碳、氢、氧三种元素组成，其红外光谱图只有C—H、O—H、C—O的振动吸收，质谱显示该有机物的相对分子质量是60，则该有机物的结构简式是（ ）
A.CH3CH2OCH3 B.CH3CH(OH)CH3
C.CH3CH2OH D.CH3COOH
B
2.2002年诺贝尔化学奖获得者的贡献之一是发明了对有机分子的结构进行分析的质谱法。某有机物样品的质荷比如图(假设离子均带一个单位正电荷，信号强度与该离子多少有关)，则该有机物可能( )
A.CH3OH B.C3H8
C.C2H4 D.CH4
D
二、分子空间结构预测
2.双原子分子（直线形、180°）
O2
HCl
1.单原子分子（不存在空间结构的问题）
H O H
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O C O
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周围原子的孤电子对
中心原子的孤电子对
成键电子对：σ+π
σ键：建立骨架
π键：锦上添花
3.AXm型（m2）
想要预测分子的空间结构，应该关注什么？
中心原子形成的σ键电子对数目 ＋ 中心原子的孤电子对数目
= 价层电子对数目
二、分子空间结构预测
3.AXm型（m2）
价层电子对互斥模型 VSEPR model
中心原子的价层电子对
尽能的相互排斥
尽可能的远离
能量最低
最稳定状态
分子结构
价层电子对数目：
2对
3对
4对
5对
6对
中心原子（σ键+孤电子对）
二、分子空间结构预测
3.AXm型（m2）
价层电子对数目：
中心原子（σ键+孤电子对）
2对，直线形
3对，平面三角形
4对，正四面体形
5对，三角双锥形
6对，正八面体
二、分子空间结构预测
3.AXm型（m2）
H O H
·
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O C O
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·
那么AXm分子的价层电子对数目如何确定呢 ？
①方法一：根据电子式直接确定
②方法二：依据公式计算
A原子的σ键电子对数目 ＋ A的孤电子对数目
价层电子对数目 =
m
(A的价电子数 - 每个X 与A结合最多接受的电子数目）
注：如果是， 原子 → 离子
视作，A的价层电子得到或失去
微粒 总数目 中心原子的σ键数目 中心原子的孤电子对数 VSEPR 模型名称
CH4 CCl4
NH3
H2O
微粒 总数目 中心原子的σ键数目 中心原子的孤电子对数 VSEPR 模型名称
CO2
BF3 CO32-
SO2
二、分子空间结构预测
3.AXm型（m2）
2
0
2
3
0
3
3
2
1
4
3
2
0
1
2
4
4
4
二、分子空间结构预测
3.AXm型（m2）
微粒 总数目 中心原子的σ键数目 中心原子的孤电子对数 VSEPR 模型名称
N3-
NO3-
NO2
SO42-
2
0
2
3
0
3
2
3
0.5
视作1
4
0
4
微粒 总数目 中心原子的σ键数目 中心原子的孤电子对数 VSEPR 模型名称
NH4+
H3O+
PCl5
SF6
4
4
5
6
4
0
3
1
5
0
6
0
微粒 总数目 中心原子的σ键数目 中心原子的孤电子对数 VSEPR 模型名称
CH4 CCl4
NH3
H2O
微粒 总数目 中心原子的σ键数目 中心原子的孤电子对数 VSEPR 模型名称
CO2
BF3 CO32-
SO2
二、分子空间结构预测
3.AXm型（m2）
2
0
2
3
0
3
3
2
1
4
3
2
0
1
2
4
4
4
直线形
平面三角形
平面三角形
正四面体形
正四面体形
正四面体形
二、分子空间结构预测
3.AXm型（m2）
微粒 总数目 中心原子的σ键数目 中心原子的孤电子对数 VSEPR 模型名称
N3-
NO3-
NO2
SO42-
2
0
2
3
0
3
2
3
0.5
视作1
4
0
4
微粒 总数目 中心原子的σ键数目 中心原子的孤电子对数 VSEPR 模型名称
NH4+
H3O+
PCl5
SF6
4
4
5
6
4
0
3
1
5
0
6
0
直线形
平面三角形
平面三角形
正四面体形
正四面体形
正四面体形
三角双锥形
正八面体形
三、分子实剂的空间结构
3.AXm型（m2）
直线形
平面三角形
V形
正四面体形
三角锥形
V形
三、分子实际的空间结构
3.AXm型（m2）
三角双锥形
变形四面体形
T形
直线形
三、分子实际的空间结构
3.AXm型（m2）
正八面体形
四方锥形
平面四边形
微粒 总数目 中心原子的σ键数目 中心原子的孤电子对数 VSEPR 分子或离子空间结构
CH4 CCl4
NH3
H2O
微粒 总数目 中心原子的σ键数目 中心原子的孤电子对数 VSEPR 分子或离子空间结构
CO2
BF3 CO32-
SO2
二、分子空间结构预测
3.AXm型（m2）
2
0
2
3
0
3
3
2
1
4
3
2
0
1
2
4
4
4
直线形
平面三角形
平面三角形
正四面体形
正四面体形
正四面体形
直线形
平面三角形
V形
正四面体形
三角锥形
V形
二、分子空间结构预测
3.AXm型（m2）
微粒 总数目 中心原子的σ键数目 中心原子的孤电子对数 VSEPR 分子或离子空间结构
N3-
NO3-
NO2
SO42-
2
0
2
3
0
3
2
3
0.5
视作1
4
0
4
微粒 总数目 中心原子的σ键数目 中心原子的孤电子对数 VSEPR 分子或离子空间结构
NH4+
H3O+
PCl5
SF6
4
4
5
6
4
0
3
1
5
0
6
0
直线形
平面三角形
平面三角形
正四面体形
正四面体形
正四面体形
三角双锥形
正八面体形
直线形
平面三角形
V形
正四面体形
正四面体形
三角锥形
三角双锥形
正八面体形
微粒 总数目 中心原子的σ键数目 中心原子的孤电子对数 VSEPR 分子或离子空间结构
CH4 CCl4
NH3
H2O
二、分子空间结构预测
3.AXm型（m2）
4
3
2
0
1
2
4
4
4
正四面体形
正四面体形
正四面体形
正四面体形
三角锥形
V形
CH4
NH3
H2O
109.5°
107.3°
105°
为何键角越来越小？
二、多样的分子空间结构
正八面体
椅式C6H12比船式C6H12稳定
阅读课本P44资料卡片：一些分子的空间结构模型
课堂小结
测定分子结构方法
晶体X射线衍射法
红外光谱法
化学键或官能团
质谱法
相对分子质量
分子空间结构
三原子
直线形
V形
四原子
平面三角形
三角锥形
五原子
形状很多，主要正四面体形
随堂练习
1．现代化学常用的测定分子的相对分子质量的方法是(　　 )
A．质谱法
B．晶体 射线衍射法
C．核磁共振氢谱法
D．红外光谱法
A
2．能够测定分子结构和化学键的方法是(　　 )
A．质谱
B．红外光谱
C．紫外光谱
D．核磁共振氢谱
B
随堂练习
3.下列分子的空间结构为直线形的是(　　 )
A.H2O B.NH3 C.CH4　　 D.CO2
D
4.下列关于红外光谱法测定分子结构的说法中，不正确的是(　　 )
A.红外线透过分子时,分子会吸收特定频率的红外线
B.分子中原子是固定不动的
C.红外光谱法可初步判断有机物分子中基团的种类
D.所用仪器为红外光谱仪
B

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