资源简介 (共38张PPT)第二节 分子的空间结构第1课时 分子结构的测定 多样的分子 空间结构 价层电子对互斥理论【思考】肉眼不能看到分子,科学家是怎样知道分子的结构的呢?1.结合实例了解共价分子具有特定的空间结构,并可运用相关理论和模型进行解释和预测。2.知道分子的结构可以通过波谱等技术进行测定。1.通过认识分子结构,能够辨识分子结构的多样性及复杂性。(宏观辨识与微观探析)2.结合价层电子对互斥理论与分子的空间结构,能够论证证据与模型的建立及其发展之间的关系。(证据推理与模型认知)P4O6SF6NH3P4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?一些分子的空间结构模型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分子结构推测如今,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、质谱法、晶体X射线衍射(下一章讲)等测定一、分子结构的测定(1)原理: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,再记录到谱图上呈现吸收峰。通过和已有谱图库比对,或通过量子化学计算,可以得知分子中含有何种化学键或官能团的信息。1.红外光谱法红外光谱仪测分子体结构:红外光谱仪→吸收峰→分析官能团、化学键。(2)红外光谱仪原理示意图例如,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。因此,可以初步推测该未知物中含有羟基(—OH)。透过率/%在质谱仪中使分子失去电子变成带________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质谱仪原理示意图列峰,化学家对这些峰进行系统分析,便可得知样品分子的相对分子质量。正电荷分子分子离子碎片离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2.质谱法30405060100708011090659192相对丰度/%质荷比( )mz甲苯分子的质谱图纵坐标表示相对丰度,横坐标表示粒子的相对质量与其电荷数之比(m/z),简称质荷比,化学家通过分析得知,被测物的相对分子质量是92,该物质是甲苯。通过质谱图测定分子的相对分子质量:相对分子质量=最大质荷比甲苯的相对分子质量为92在多原子构成的分子中,由于原子间排列的空间顺序不一样,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。这就是所谓的分子的立体构型。二、多样的分子空间结构1.双原子分子(直线形)O2HCl直线形180°化学式 电子式 结构式 键角 分子的空间结构模型 空间结构空间填充模型 球棍模型 CO2H2OO:::CO:::::H:OH:::O=C=O180°直线形V形105°2.三原子(AB2型)分子的空间结构——直线形和V形化学式 电子式 结构式 键角 分子的空间结构模型 空间结构空间填充模型 球棍模型 CH2ONH3H:CO:::::HH:NH:::H120°107°平面三角形三角锥形3.四原子(AB3型)分子的空间结构——平面三角形和三角锥形四原子分子其他空间结构(直线形、正四面体形)(平面三角形,三角锥形)C2H2 180°P4 60°正四面体形BF3平面正三角形 120°化学式 电子式 结构式 键角 分子的空间结构模型 空间结构空间填充模型 球棍模型 CH4109°28'正四面体形H:CH:::HH4.五原子(AB4型)分子的空间结构——正四面体形P4O6SF6P4P4O10C60S8椅式C6H12船式C6H125.其他多原子分子同为三原子分子,CO2 和 H2O 分子的空间结构却不同同为四原子分子,CH2O与 NH3 分子的的空间结构也不同,什么原因?【思考与讨论】三、价层电子对互斥理论分子的立体构型是“价层电子对”相互排斥的结果。----又称“VSEPR模型”可用来预测分子的立体结构1、中心原子:对ABn型分子,B围绕A成键,则A 为中心原子。n值为中心原子结合的原子数2、价层电子对:分子中的中心原子A上的电子对(1)σ键电子对:中心原子A上形成σ键的电子对--- σ键电子对数 = 中心原子结合的原子数n(2)中心原子上的孤电子对:未用于形成共价键的中心原子A上的电子对价层电子对数 = σ键电子对数 + 中心原子上的孤电子对数如何确定中心原子上的孤电子对数?【方法1】:写出分子的电子式,可快速确定O C O:::::::::::H O H::::H N H:H:::H C H:HHH2OCO2NH3CH42010【方法2】:用公式计算中心原子上的孤电子对数=(a - xb)2a----中心原子的价电子数x----与中心原子结合的原子数b----与中心原子结合的原子最多能接受的电子数(H为1,其它原子等于“8 – 该原子的价电子数”)【例】:SO2 a = 6x = 2b = 2孤电子对数=1【注意】:用公式计算时,阴、阳离子a不同中心原子上的孤电子对数=(a - xb)2阳离子 a = 中心原子的价电子数 – 离子的电荷数阴离子 a = 中心原子的价电子数 + 离子的电荷数分子或离子 中心原子 a x b 中心原子上的孤电子对数SO2 S 6 2 2 1NH4+ N 5-1=4 4 1 0CO32- C 4+2=6 3 2 0计算价层电子对数=中心原子的σ键电子对数+孤电子对数代表物 电子式 中心原子结合的原子数 σ键 电子对数 孤电子数 价层电子对数H2ONH3CO2CH4:::H O H::::H N H:H:::H C H:HHO C O::::::::2342224314404202价层电子对(σ键电子对和未成键的孤电子对)由于斥力作用,若有两对价层电子,则夹角180°;若有三对价层电子,夹角120°;若有四对价层电子,夹角109°。一个分子或离子中的价层电子对在空间的分布3.确定价层电子对互斥模型(VSEPR模型)直线形价层电子对数目:平面三角形四面体形三角双锥形八面体形VSEPR模型4.VSEPR模型的应用——预测分子或离子空间结构(1)基本思路:ABn型分子无孤对电子:有孤对电子:价层电子对数→VSEPR模型VSEPR模型即分子空间结构略去孤对电子,剩下是分子或离子空间结构分子或 离子 价层电子对数 VSEPR模型及名称 分子或离子空间结构及名称CO2CH4(2)具体实例①中心原子不含孤电子对2 直线形 直线形3 平面三角形 平面三角形4 正四面体形 正四面体形②中心原子含孤电子对分子或 离子 价层电子对数 孤电子对数 VSEPR模型 及名称 分子或离子的空间结构及名称NH3H2OH3O+SO24 1 四面体形 三角锥形4 2 四面体形 V形4 1 四面体形 三角锥形3 1 平面三角形 V形A的价层电子对数 δ键电子对数 孤对电子对数 VSEPR 模型名称 分子的空间结构2 2 03 3 02 1BeCl2 CO2(直线形)BF3 BCl3(平面三角形)SnBr2 PbCl2(V形)直线形平面三角形平面三角形【小结】分子空间结构的确定A的价层电子对数 δ成键电子对数 孤对电子对数 VSEPR模型名称 分子的空间结构4 4 03 12 2CH4 CCl4(正四面体)NH3 PH3(三角锥)H2O H2S(V形)正四面体正四面体正四面体A的价层电子对数 δ成键电 子对数 孤对电子对数 VSEPR模型名称 分子空间结构5 5 06 6 04 2三角双锥(PCl5)正八面体( SF6)平面正方形( XeF4)八面体思考:【2021年全国乙卷】H2O的键角小于CH4 、NH3的,分析原因。CH4H2ONH3提示:CH4、H2O、NH3的价层电子对均为4,VSEPR模型均为四面体形,但由于孤电子对有较大的斥力,孤电子对越多,与成键电子对之间的排斥力越大,键角越小。(1)由于孤电子对有较大斥力,含孤电子对的分子的实测键角几乎都小于VSEPR模型的预测值。(3)价层电子对互斥模型不能用于预测以过渡金属为中心原子的分子。(2)价层电子对之间相互排斥作用大小的一般规律:孤电子对-孤电子对>孤电子对-成键电子对>成键电子对-成键电子对。随着孤电子对数目的增多,成键电子对与成键电子对之间的斥力减小,键角也减小。【特别提醒】价层电子对数价层电子对互斥理论VSEPR模型略去孤电子对分子的空间结构σ键电子对中心原子上的孤电子对数目2.价层电子对互斥理论1.分子结构的测定红外光谱——化学键或官能团质谱——相对分子质量1.下列分子结构与分子中共价键键角对应错误的是( )A.直线形分子:180° B.平面正三角形:120°C.三角锥形:109°28′D.正四面体形:109°28′C2.下列有关价层电子对互斥理论的描述正确的是( )A.价层电子对就是σ键电子对B.孤电子对数由分子式来确定C.分子的空间结构是价层电子对互斥的结果D.孤电子对数等于π键数C4.下列分子或离子的中心原子上未用于成键的价电子对最多的是( )A.H2O B.HCl C.NH4+ D.PCl33.下列分子中,空间结构不是直线形的是( )A.CO B.H2O C.CO2 D.C2H2BA5.运用价层电子对互斥理论推测下列分子或离子的空间结构。(1)BeCl2 ; (2)SCl2 ; (3)SO32- ; (4)PF3 ; 直线形V形三角锥形三角锥形(5)H2Se ; (6)BBr3 ;(7)CHCl3 ; (8)SiF4 。 V形平面三角形四面体形正四面体形 展开更多...... 收起↑ 资源预览