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第1 课时 分子结构的测定与多样的分子空间结构
第二章 分子结构与性质
第二节 分子的空间结构
键能
键长
共价键的稳定性
一般地，形成的共价键的键能越大，键长越短，共价键越稳定，含有该键的分子越稳定，化学性质越稳定。
键角
分子的空间结构
决定分子的性质
键参数
决定
决定
思考：分子的世界形形色色，异彩纷呈，美不胜收，常使人流连忘返。肉眼不能看到分子，那么，科学家是怎样知道分子的结构的呢？
任务一 分子结构的测定
1.早期的分子结构测定方法
早年的科学家主要靠对物质的化学性质进行系统总结得出规律，再推测分子的结构。但是化合物结构复杂，并且非常耗时。
李比希
凯库勒
任务一 分子结构的测定
2.现代的分子结构测定方法
红外光谱仪
X射线衍射仪
质谱仪
测定化学键或官能团
测定键长、键角等
测定相对分子质量
现代科学家应用了许多测定分子结构的现代仪器和方法，如红外光谱、质谱仪以及晶体X射线衍射等。
下
章
研
究
任务一 分子结构的测定
2.现代的分子结构测定方法
红外光谱仪测定原理
分子中的原子不是固定不动的，而是不断地振动着的。当一束红外线透过分子时，分子会吸收跟它的某些化学键的振动频率相同的红外线，记录到图谱上呈现吸收峰。
分子吸收红外线
(与化学键振动频率相同)
分析出
化学键或官能团
对比已有谱图库
量子化学计算
一束红外线
透过分子
红外图谱
检测仪
任务一 分子结构的测定
2.现代的分子结构测定方法
红外光谱仪测定原理
通过红外光谱图，发现未知物中含有O-H、C-H和C-O的振动吸收，可初步推测该未知物中含有羟基。
例：某未知物分子式为C2H6O，可能为乙醇CH3CH2OH，或者二甲醚CH3OCH3，通过红外光谱，可以推测其结构。
任务一 分子结构的测定
2.现代的分子结构测定方法
质谱仪测定原理
在质谱仪中使分子失去电子变成带正电荷的分子离子和碎片离子等粒子。由于生成的离子具有不同的相对质量，它们在高压电场加速后，通过狭缝进入磁场得以分离，在记录仪上呈现一系列峰。
分析
图谱
分子离子和
碎片离子
分子
失去电子
高压电
场加速
通过狭缝进
入磁场分离
记录仪
质谱图
得出分子的相
对分子质量
任务一 分子结构的测定
2.现代的分子结构测定方法
质谱仪测定原理
纵坐标是相对丰度（与粒子的浓度成正比）
横坐标是粒子的相对质量与其电荷数之比m/z，简称质荷比。
相对分子质量＝最大质荷比
（原子数目不变，只失去一个电子）
被测物的相对分子质量是92，该物质是甲苯（C6H5CH3)
课堂练习
某有机物A的分子式为C4H10O，红外光谱图如图所示，则A的结构简式为
A.CH3CH2OCH2CH3
B.CH3OCH2CH2CH3
C.CH3CH2CH2CH2OH
D.(CH3)2CHOCH3
A
课堂练习
如图是有机物A的质谱图，则A的相对分子质量是
A.29
B.43
C.57
D.72
最大质荷比
D
任务二 多样的分子空间结构
1.双原子分子
H2
O2
N2
HCl
O=O
N≡N
H-Cl
H-H
直线型
两个原子构成的分子，将这2个原子看成两个点，则它们在空间上可能构成几种形状？
大多数分子是由两个以上的原子构成的，于是分子就有了原子的几何学关系和形状，这就是分子的空间结构。
任务二 多样的分子空间结构
2.三原子分子
直线型和V型
三个原子构成的分子，将这3个原子看成三个点，则它们在空间上可能构成几种形状？
化学式 电子式 结构式 键角 分子的空间结构模型 空间结构
空间充填模型 球棍模型 CO2
H2O
H H
O
C
O
O
O=C=O
H H
O
180°
直线形
105°
V 形
（角形）
H H
O
C
O
O
O=C=O
任务二 多样的分子空间结构
3.四原子分子
平面三角形和三角锥形
四个原子构成的分子，将这4个原子看成四个点，则它们在空间上可能构成几种形状？
化学式 电子式 结构式 键角 分子的空间结构模型 空间结构
空间充填模型 球棍模型 甲醛 CH2O
NH3
C
H
O
H
H H
N
H
约
120°
平面三角形
107°
三角锥形
O=C
H
H
H H
N
H
任务二 多样的分子空间结构
3.四原子分子
四个原子构成的分子，将这4个原子看成四个点，则它们在空间上可能构成几种形状？
乙炔 C2H2
180°
P4
60°
直线形
正四面体形
BF3
120°
平面正三角形
其他空间结构
H2O2
任务二 多样的分子空间结构
4.五原子分子
四面体形
五个原子构成的分子，将这5个原子看成五个点，则它们在空间上可能构成几种形状？
化学式 电子式 结构式 键角 分子的空间结构模型 空间结构
空间充填模型 球棍模型 CH4
109°28′
（正）
四面体形
H H
C
H
H
C
H
H
H
H
任务二 多样的分子空间结构
5.其他多原子分子
C6H6
C60
正八面体形
PCl5
三角双锥形
椅式C6H12比船式C6H12稳定
任务二 多样的分子空间结构
分子的空间结构
分子结构的测定
多样的分子空间结构
红外光谱：测定化学键或官能团
质谱：测定相对分子质量
两原子：直线形
三原子：直线形或V形
四原子：常见平面三角形、三角锥形等
五原子：常见四面体形
多原子：结构复杂
晶体X射线衍射法（下章研究）

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