分子空间构型与物质性质讲稿.ppt

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1、关于分子空间构型与物质性质第一页，讲稿共三十九页哦10928第二页，讲稿共三十九页哦 解释解释分子的立体构型分子的立体构型中心中心原子原子能量相近能量相近相同数量相同数量能量与能量与形状都相同形状都相同杂化轨道只用于形成杂化轨道只用于形成键或者用来容纳孤对电子键或者用来容纳孤对电子 剩余的剩余的p轨道可以形成轨道可以形成键键第三页，讲稿共三十九页哦杂化轨道理论杂化轨道理论p2s2s2p2杂化3spsp3激发的形成4CH第四页，讲稿共三十九页哦第五页，讲稿共三十九页哦sp3杂化轨道杂化轨道 一个一个s轨道与三个轨道与三个p轨道轨道“混合混合”起来，形成能量相等、成分相起来，形成能量相等、成分相同

2、的同的4个个sp3杂化轨道，它们的空间取向是杂化轨道，它们的空间取向是四面体结构四面体结构，相互的键角，相互的键角=109.5。2s2p2s2psp3杂化轨道杂化轨道激发激发杂化杂化 NH4+、金刚石中的、金刚石中的C原子、晶体硅和二氧化硅中的硅原子均采用原子、晶体硅和二氧化硅中的硅原子均采用sp3杂化轨道形成共价键杂化轨道形成共价键第六页，讲稿共三十九页哦两个碳原子上都有一个与两个碳原子上都有一个与骨架平面垂直的未杂化的骨架平面垂直的未杂化的p轨道，它们互相轨道，它们互相平行，彼此肩并肩重叠形成平行，彼此肩并肩重叠形成键：键：sp2杂化轨道杂化轨道2s2p2s2psp2杂化轨道杂化轨道激发激

3、发杂化杂化第七页，讲稿共三十九页哦sp2杂化轨道杂化轨道 一个一个s轨道与两个轨道与两个p轨道杂化，得三个轨道杂化，得三个sp2杂化轨道，三个杂化轨道，三个杂化轨道在空间分布是在杂化轨道在空间分布是在同一平面同一平面上，互成上，互成120。2s2p2s2psp2杂化轨道杂化轨道激发激发杂化杂化在在F原子与原子与硼原子之间硼原子之间形成了形成了3个个等价的等价的键：键：第八页，讲稿共三十九页哦 BCl3中的中的B原子、原子、NO3-中的中的N原子、原子、CO32-、HCHO以及苯分以及苯分子和平面石墨中的子和平面石墨中的C原子都是原子都是sp2杂化。杂化。sp2杂化轨道杂化轨道石墨、苯中碳原子的

4、石墨、苯中碳原子的sp2杂化杂化第九页，讲稿共三十九页哦 sp杂化轨道杂化轨道 碳原子在形成乙炔（碳原子在形成乙炔（C2H2）时发生）时发生sp杂化，两个碳原子以杂化，两个碳原子以sp杂化轨道与氢原子结合。两个碳原子的未杂化杂化轨道与氢原子结合。两个碳原子的未杂化2p轨道分别在轨道分别在Y轴和轴和Z轴方向重叠形成轴方向重叠形成键。所以乙炔分子中碳原子间以叁键相键。所以乙炔分子中碳原子间以叁键相结合。结合。乙炔乙炔第十页，讲稿共三十九页哦sp杂化轨道杂化轨道 一个一个s轨道与一个轨道与一个p轨道杂化后，得两个轨道杂化后，得两个sp杂化轨道，杂化轨道的杂化轨道，杂化轨道的空间取向为空间取向为直线型

5、直线型，夹角为，夹角为180。2s2p2s2psp激发激发杂化杂化2p第十一页，讲稿共三十九页哦CO2sp杂化轨道杂化轨道2s2p2s2psp杂化轨道杂化轨道激发激发杂化杂化第十二页，讲稿共三十九页哦杂杂 化化 类类 型型spspspsp2 2spsp3 3参与杂化的参与杂化的原子轨道原子轨道1s+1p1s+1p1s+2p1s+2p1s+3p1s+3p杂杂 化化 轨轨 道道 数数2 2个个spsp杂化轨道杂化轨道3 3个个spsp2 2杂化轨道杂化轨道4 4个个spsp3 3杂化轨道杂化轨道杂化轨道杂化轨道间夹角间夹角180180?120120?109109?28 28 空空 间间 构构 型型

6、直直 线线正三角形正三角形正四面体正四面体实实 例例BeCl2,C2H2BF3 ,C2H4CH4 ,CCl4第十三页，讲稿共三十九页哦与中心原子键合的是同一种原子，分子呈高度对称与中心原子键合的是同一种原子，分子呈高度对称的正四面体构型，其中的的正四面体构型，其中的4 4个个spsp3 3杂化轨道自然没有差别，杂化轨道自然没有差别，这种杂化类型叫做等性杂化。这种杂化类型叫做等性杂化。中心原子的中心原子的4 4个个spsp3 3杂化轨道用于构建不同的杂化轨道用于构建不同的轨道，轨道，如如H H2 2O O的中心原子的的中心原子的4 4个杂化轨道分别用于个杂化轨道分别用于键和孤键和孤对电子对，对电

7、子对，这样的这样的4 4个杂化轨道显然有差别，叫做不等个杂化轨道显然有差别，叫做不等性杂化。性杂化。等性杂化和不等性等性杂化和不等性sp3杂化杂化第十四页，讲稿共三十九页哦3NH18107HNH杂化3sp不等性不等性sp3杂化杂化OH25.104HOH 2ps2杂化3sp2ps23sp第十五页，讲稿共三十九页哦常见杂化轨道及其几何构型常见杂化轨道及其几何构型 sp3杂化杂化正四面体正四面体sp2杂化杂化平面三角形平面三角形 sp杂化杂化直线型直线型CH4、CCl4、NH4+、SiF4、SiCl4等等BF3、BCl3、SO3、乙烯、苯、石墨等，乙烯、苯、石墨等，SO2（V型）型）BeCl2、乙炔

8、、乙炔、CO2、CS2等等不等性不等性sp3杂化杂化 H2O（V型）、型）、NH3（三角锥型）、（三角锥型）、PCl3第十六页，讲稿共三十九页哦小结：杂化轨道的类型与分子的空间构型 中心原子中心原子Be(A)B(A)C,Si(A)N,P(A)O,S(A)Hg(B)2BeCl2HgCl3PH4CH3BF4SiCl3BCl3NHSH2OH2直线形 三角形 四面体 三角锥 V型 杂化轨道类型杂化轨道类型SP SP2 SP3 不等性 SP3s+ps+(3)ps+(2)ps+(3)p参加杂化的轨道参加杂化的轨道2443杂化轨道数杂化轨道数 18028 109 9028 109 120成键轨道夹角成键轨道

9、夹角分子空间构型分子空间构型实例实例第十七页，讲稿共三十九页哦等电子原理等电子原理 原子数相同、价电子数（指全部电子总数或价电子总原子数相同、价电子数（指全部电子总数或价电子总数）相同的分子或离子，互称为等电子体。等电子体数）相同的分子或离子，互称为等电子体。等电子体的结构相似、物理性质相近。的结构相似、物理性质相近。互为互为“等电子体等电子体”应满足的条件应满足的条件1 1、在微粒的组成上，微粒所含原子数目相同、在微粒的组成上，微粒所含原子数目相同2 2、在微粒的构成上，微粒所含的电子数相等（指全部电子、在微粒的构成上，微粒所含的电子数相等（指全部电子总数或价电子总数）总数或价电子总数）第十

10、八页，讲稿共三十九页哦 （1 1）2 2原子原子1010价电子价电子 （2 2）2 2原子原子1111价电子价电子几组常见的等电子体及特征几组常见的等电子体及特征如：如：N N2 2、COCO、C C2 22-2-、CNCN-直线型直线型如：如：NONO、O O2 2+、直线型直线型 （3 3）3 3原子原子1616价电子价电子如：如：COCO2 2、BeClBeCl2 2、N N2 2O O、NONO2 2+、N N3 3-直线型直线型 （4 4）3 3原子原子1818价电子价电子如：如：NONO2 2-、SOSO2 2、O O3 3 V V型或角型型或角型 （5 5）3 3原子原子2424

11、价电子价电子如：如：NONO3 3-、BFBF3 3、COCO3 32-2-、SOSO3 3 平面正三角形平面正三角形 （6 6）5 5原子原子3232价电子价电子如：如：SiFSiF4 4、CClCCl4 4、SOSO4 42-2-、POPO4 43-3-正四面体正四面体（7 7）(BN)(BN)n n晶体和碳单质具有类似结构晶体和碳单质具有类似结构。B B3 3N N3 3H H6 6 与与C C6 6H H6 6是等电子分子。是等电子分子。第十九页，讲稿共三十九页哦空间构型与价层电子对数目空间构型与价层电子对数目n n的关系如下图所示：的关系如下图所示：n=2 n=2 3 3 4 4 5

12、 6 5 6 直线形直线形 平面三角形平面三角形 正四面体正四面体 三角双锥体三角双锥体 正八面体正八面体spsp3 3spsp2 2spspdspdsp3 3d d2 2spsp3 3价层电子对互斥理论价层电子对互斥理论第二十页，讲稿共三十九页哦利用价电子互斥理论推断微粒的空间构型的具体步骤：利用价电子互斥理论推断微粒的空间构型的具体步骤：确定中心原子确定中心原子A A价层电子对数目价层电子对数目n n。对于。对于ABABm m型分子（型分子（A A为中心原为中心原子；子；B B为配位原子）为配位原子）分子中心原子的价电子对数计算如下分子中心原子的价电子对数计算如下2mn子数个配位原子提供的

13、价电中心原子价电子数每注：配位原子中卤素原子、氢原子提供注：配位原子中卤素原子、氢原子提供1 1个电子，氧原子和硫原子个电子，氧原子和硫原子按不提供价电子计算按不提供价电子计算第二十一页，讲稿共三十九页哦如何确定分子的空间构型如何确定分子的空间构型1 1、计算中心原子的价层电子对数、计算中心原子的价层电子对数2 2、确定价层电子对的空间构型、确定价层电子对的空间构型3 3、分子空间构型的确定、分子空间构型的确定2 2直线型直线型3 3平面正三角形平面正三角形4 4正四面体正四面体5 5三角双锥体三角双锥体6 6正八面体正八面体a a、若价层电子对全部成键，则分子构型、若价层电子对全部成键，则分

14、子构型=价层电子对构型价层电子对构型b b、若价层电子对有孤对电子，则分子构型、若价层电子对有孤对电子，则分子构型价层电子对构型价层电子对构型第二十二页，讲稿共三十九页哦常见分子的空间构型常见分子的空间构型第二十三页，讲稿共三十九页哦常见分子的构型及其分子的极性常见分子的构型及其分子的极性类型类型 实例实例 结构结构 键的极性键的极性 分子极性分子极性A2型：型：H2N2非极性键非极性键均为直线型均为直线型双原子分子双原子分子非极性分子非极性分子非极性分子非极性分子单原子分子单原子分子Ne Ar第二十四页，讲稿共三十九页哦AB型型 HFNO极性键极性键均为直线型均为直线型类型类型 实例实例 结

15、构结构 键的极性键的极性 分子极性分子极性双原子分子双原子分子极性分子极性分子第二十五页，讲稿共三十九页哦类型类型 实例实例 结构结构 键的极性键的极性 分子极性分子极性AB2型型CO2(CS2)极性键极性键极性键极性键非极性分子非极性分子极性分子极性分子直线型直线型角型角型三原子分子三原子分子H2OH2S SO2第二十六页，讲稿共三十九页哦类型类型 实例实例 结构结构 键的极性键的极性 分子极性分子极性AB3型型BF3BCl3NH3PH3PCl3极性键极性键平面三角形平面三角形极性分子极性分子极性键极性键三角锥形三角锥形非极性分子非极性分子四原子分子四原子分子第二十七页，讲稿共三十九页哦类型

16、类型 实例实例 结构结构 键的极性键的极性 分子极性分子极性AB4型型CH4CCl4正四面体正四面体非极性分子非极性分子极性键极性键五原子分子五原子分子CHHHHCLCLCLCLC第二十八页，讲稿共三十九页哦AA族族AA族族AA族族AA族族RH4RH3H2RHR非极性分子非极性分子极性分子极性分子极性分子极性分子极性分子极性分子第二十九页，讲稿共三十九页哦手性分子手性分子 如果一对分子，其组成和原子的排列方式完如果一对分子，其组成和原子的排列方式完全相同，但如同左手和右手互为镜像，在三维全相同，但如同左手和右手互为镜像，在三维空间里不能重叠，这对分子称为空间里不能重叠，这对分子称为手性异构体手

17、性异构体，有手性异构体的分子称为有手性异构体的分子称为手性分子。手性分子。连接四个不同的原子连接四个不同的原子或基团的碳原子称为或基团的碳原子称为 手性碳原子手性碳原子第三十页，讲稿共三十九页哦CH3C2H5HHOCH3H5C2HOH手性分子手性分子第三十一页，讲稿共三十九页哦手性分子手性分子思考：具有手性碳原子的最简单烷烃？思考：具有手性碳原子的最简单烷烃？C C7 7H H1616例：例：第三十二页，讲稿共三十九页哦实验证实，硫酸铜无论其是水溶液还是晶体，天蓝色都是四水合铜离实验证实，硫酸铜无论其是水溶液还是晶体，天蓝色都是四水合铜离子子Cu(H2O)42+产生的颜色。产生的颜色。向硫酸铜

18、溶液滴加过量氨水，得到深蓝色的透明溶液，若蒸发结晶，可以得向硫酸铜溶液滴加过量氨水，得到深蓝色的透明溶液，若蒸发结晶，可以得到深蓝色的硫酸四氨合铜晶体。到深蓝色的硫酸四氨合铜晶体。无论在氨水溶液里还是在晶体里，深蓝色都是四氨合铜离子无论在氨水溶液里还是在晶体里，深蓝色都是四氨合铜离子Cu(NH3)42+产生的颜色。产生的颜色。取少量硫酸四氨合铜晶体用水溶解后滴加过量浓盐酸，得到取少量硫酸四氨合铜晶体用水溶解后滴加过量浓盐酸，得到黄色透黄色透明溶液，明溶液，分析证实，其中存在四氯合铜酸根离子分析证实，其中存在四氯合铜酸根离子CuCl42-。并能在晶。并能在晶体里存在。体里存在。我们把像我们把像C

19、u(H2O)42+、Cu(NH3)42+、CuCl42-这样的这样的由金属原子与由金属原子与中性分子或者阴离子结合形成的复杂离子叫做配离子中性分子或者阴离子结合形成的复杂离子叫做配离子(络离子络离子)，其中的，其中的金属原子是配离子形成体或金属原子是配离子形成体或中心原子，中心原子，其中的其中的H2O、NH3、Cl-等叫做等叫做配配体。体。配合物配合物第三十三页，讲稿共三十九页哦 配合物配合物是通过配位键结合而是通过配位键结合而成的化合物。配合物不一定是离子，成的化合物。配合物不一定是离子，也可以是中性分子。也可以是中性分子。配合物基本概念配合物基本概念2+SO42-CuNH3NH3H3NH3

20、N1.1.配位化合物的定义配位化合物的定义 配位化合物是由具有接受孤对电子的配位化合物是由具有接受孤对电子的空轨道空轨道的原子或离子（中心原子）和可以提供的原子或离子（中心原子）和可以提供孤对电孤对电子子的离子或分子（配位体）按一定的组成和空间的离子或分子（配位体）按一定的组成和空间构型所形成的化合物。构型所形成的化合物。第三十四页，讲稿共三十九页哦中心原子或离子中心原子或离子 金属原子、离子（特别是金属原子、离子（特别是过渡金属过渡金属离子，特别是铁系、离子，特别是铁系、铂系、第铂系、第IBIB、IIBIIB族元素）族元素）配位体配位体 是含有孤电子对的分子或离子。是含有孤电子对的分子或离子

21、。如：如：NH3、H2O、CN、OH 、F、Cl 其中直接和中心原子配位的原子称为配位原子，如：其中直接和中心原子配位的原子称为配位原子，如：N、O、C、F、Cl、S等。等。配位数配位数 与中心原子配位的原子数目称为该中心原子的配位数。与中心原子配位的原子数目称为该中心原子的配位数。一般为一般为2 2、4 4、6 6、8 8等。等。第三十五页，讲稿共三十九页哦第三十六页，讲稿共三十九页哦Ag(NH3)2+Zn(NH3)4 2+Ni(CN)4 2-AlF6 3-sp杂化杂化 sp3杂化杂化dsp2杂化杂化sp3 d2杂化杂化 直线型：直线型：平面三角形：平面三角形：平面四边形或正四面体：平面四边

22、形或正四面体：三角双锥或正方锥体：三角双锥或正方锥体：正八面体：正八面体：配位数为配位数为2 2配位数配位数3 3配位数配位数4 4配位数配位数5 5配位数配位数6 6第三十七页，讲稿共三十九页哦 原子间连接方式不同引起的异构现象（键合异构，电原子间连接方式不同引起的异构现象（键合异构，电离异构，离异构，水合异构，配位异构，配位位置异构配位体异构）水合异构，配位异构，配位位置异构配位体异构）(1)(1)键合异构键合异构 Co(NO Co(NO2 2)(NH)(NH3 3)5 5ClCl2 2 硝基硝基 Co(ONO)(NHCo(ONO)(NH3 3)5 5ClCl2 2 亚硝酸根亚硝酸根(2)(2)电离异构电离异构 Co(SOCo(SO4 4)(NH)(NH3 3)5 5Br Br Co Br(NH Co Br(NH3 3)5 5 SO SO4 4(3)(3)水合异构水合异构 Cr(HCr(H2 2O)O)6 6ClCl3 3 紫色紫色 CrCl(HCrCl(H2 2O)O)5 5ClCl2 2 H H2 2O O 亮绿色亮绿色 CrClCrCl2 2(H(H2 2O)O)4 4Cl 2HCl 2H2 2O O 暗绿色暗绿色第三十八页，讲稿共三十九页哦感谢大家观看感谢大家观看9/5/2022第三十九页，讲稿共三十九页哦