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第二节 分子的空间结构
第二章 分子结构与性质
第一课时
分子结构的测定和多样性
【情境创设】-形态各异的分子结构
分子的世界形形色色，异彩纷呈，美不胜收，常使人流连忘返。科学家是怎样知道分子的结构的呢？
环节一 分子空间结构的测定方法
主要靠对物质的____________进行系统总结得出规律后进行推测
化学性质
早年的科学家
1、早期方法
依据官能团特征反应
困难：化合物结构复杂的，耗时
沉淀溶解平衡的建立
2、现代方法
红外光谱仪
质谱仪
X射线衍射仪
环节一 分子空间结构的测定方法
优势：微量、快速、准确、信息量大
紫外光谱、核磁共振氢谱等
分子结构的测定
实验室的仪器——红外光谱仪的价格
50万-100万
进口—瑞士万通 XDS RLA近红外光谱仪
国产—傅里叶红外光谱仪
14.5万
分子结构的测定
红外光谱在测定分子结构中的应用
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。
可近似地看成谐振子的简谐振动
乙醛分子空间结构模型
分子的空间结构是分子中的原子处于平衡位置时的模型
沉淀溶解平衡的建立
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，再记录到图谱上呈现吸收峰。通过和已有谱图库比对，或通过量子化学计算，可以得知各吸收峰是由哪种化学键、哪种振动方式引起的，综合这些信息，可分析分子中含有何种化学键或官能团的信息。
环节一 分子空间结构的测定方法-红外光谱仪
沉淀溶解平衡的建立
某未知物的红外光谱
某未知物分子式为C2H6O，通过红外光谱（如图）可以监测到O—H、C—H、C—O键的振动吸收，推测其结构。
巩固练习1
环节一 分子空间结构的测定方法-红外光谱仪
现代化学常利用质谱仪测定分子的相对分子质量。
质谱法在测定分子相对分子质量中的应用
分子结构的测定
质谱仪
环节一 分子空间结构的测定方法-质谱仪
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
质谱法在测定分子相对分子质量中的应用
分子结构的测定
质谱仪原理示意图
沉淀溶解平衡的建立
C6H5CH3+
C6H5CH2+
92
91
65
39
C5H5+
C3H3+
质荷比
对应横坐标即相对分子质量
环节一 分子空间结构的测定方法-质谱仪
【例1】可以准确判断有机物分子中含有哪些官能团的分析方法是( )
A.核磁共振氢谱 B.质谱 C.红外光谱 D.紫外光谱
C
【例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。其方法是让极少量(10－9 g左右)的化合物通过质谱仪的离子化室使样品分子大量离子化，少量分子碎裂成更小的离子。如C2H6离子化后可得到 ……然后测定其质荷比β。设H＋的质荷比为1，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
下列关于分子结构测定的叙述中正确的是（ ）A.红外光谱法是测定分子的相对分子质量B.质谱仪法是测定分子的结构或官能团C.红外光谱法测定出CH3COOH分子有5种化学结构单元D.质谱仪测得CH3CH2OH最大的质荷比为45
巩固练习2
C
环节一 科学家如何测定分子的结构
沉淀溶解平衡的建立
环节二 搭建分子的空间结构模型
两个原子构成的分子，空间结构只能是直线形
氧气O2
氯化氢HCl
1、双原子分子空间结构
多样的分子空间结构
大多数分子是由两个以上原子构成的，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。
单原子分子(稀有气体分子)不存在空间结构
多样的分子空间结构
三原子分子
化学式
电子式
分子的空间结构模型
结构式
键角
CO2
H2O
O==C==O
直线形
V形
180
105
环节二 搭建分子的空间结构模型
2、三原子分子空间结构
多样的分子空间结构
四原子分子
化学式
电子式
分子的空间结构模型
结构式
CH2O
NH3
平面三角形
三角锥形
键角
120
107
沉淀溶解平衡的建立
甲醛CH2O
氨气NH3
平面三角形 约120°
三角锥形
约107°
环节二 搭建分子的空间结构模型
白磷P4
正四面体
60°
四个原子构成的分子，空间结构可能是平直线或平面三角形或者三角锥形或者正四面体
乙炔C2H2
直线 180°
三氟化BF3
多样的分子空间结构
五原子分子
化学式
电子式
分子的空间结构模型
结构式
CH4
CCl4
正四面体形
正四面体形
键角
109°28′
109°28′
多样的分子空间结构
其他多原子分子的空间结构
P4O6
SF6
P4
P4O10
C60
S8
椅式C6H12
船式C6H12
沉淀溶解平衡的建立
环节三 分子结构原因不同的探索
1、为何原子数相同，结构却不同？
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
方法
仪器
三原子分子
四原子分子
五原子分子
早年科学家主要靠对物质的化学性质进行系统总结得出规律后进行推测
红外光谱仪：可分析分子中含有
何种化学键或官能团的信息
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 、晶体X射线衍射等
质谱仪：测定分子的相对分子质量
其他多原子分子的空间结构
美丽的化学结构
——换一种方式打开化学世界
腺嘌呤晶体
五叶结分子
绿宝石晶体
准晶
DNA
病毒
DNA宇宙飞船
左翼尾翼右翼
课堂检测
1．下列分子的立体构型是正四面体形的是(　　)A．CH4 B．NH3 C．H2O D．C2H4
2．下列分子的立体结构模型正确的是(　　)A．CO2的立体结构模型
B．PH3的立体结构模型
C．H2S的立体结构模型
D．CH4的立体结构模型
3.下列分子中，所有原子不可能共处在同一平面上的是(　　)A．C2H2　 B．CS2 C．NH3 D．C6H6
A
D
C

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