第2节共价键与分子的空间构型PPT讲稿.ppt

《第2节共价键与分子的空间构型PPT讲稿.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第2节共价键与分子的空间构型PPT讲稿.ppt（55页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。

1、第2节共价键与分子的空间构型第1页，共55页，编辑于2022 年，星期一一、形形色色的分子O2HClH2OCO2第2页，共55页，编辑于2022 年，星期一C2H2CH2OCOCl2NH3P4第3页，共55页，编辑于2022 年，星期一CH4CH3CH2OHCH3COOHC6H6C8H8CH3OH第4页，共55页，编辑于2022 年，星期一C60C20C40C70第5页，共55页，编辑于2022 年，星期一第6页，共55页，编辑于2022 年，星期一碳原子:甲烷的4个C H单键都应该是键，然而，碳原子的4个价层原子轨道是3个相互垂直的2p轨道和1个球形的2s轨道，用它们跟4个氢原子的1s原子轨

2、道重叠，不可能得到四面体构型的甲烷分子。？为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论第7页，共55页，编辑于2022 年，星期一基本要点：在形成分子时，由于原子的相互影响，若干不同类型能量相近的原子轨道混合起来，重新组合成一组新轨道。这种轨道重新组合的过程叫做原子轨道的杂化，所形成的新轨道就称为杂化轨道。杂化前后轨道数目不变。杂化后轨道伸展方向，形状发生改变。杂化轨道第8页，共55页，编辑于2022 年，星期一14 14 9 9 由1个s轨道和3个p轨道混杂并重新组合成4个能量与形状完全相同的轨道。由于每个轨道中都含有1/4的s轨道成分和3/4的p轨道成分，因此我们把这种轨道称之为 sp3杂化轨

3、道。第9页，共55页，编辑于2022 年，星期一 为了四个杂化轨道在空间尽可能远离，使轨道间的排斥最小，4个杂化轨道的伸展方向分别指向正四面体的四个顶点。第10页，共55页，编辑于2022 年，星期一 四个H原子分别以4个s轨道与C原子上的四个sp3杂化轨道相互重叠后，就形成了四个性质、能量和键角都完全相同的S-SP3键，形成一个正四面体构型的分子。109.5第1 1页，共55页，编辑于2022 年，星期一sp2杂化轨道 第12页，共55页，编辑于2022 年，星期一 乙烯中的在轨道杂化时，有一个轨道未参与杂化，只是的s与两个p轨道发生杂化，形成三个相同的sp2杂化轨道，三个sp2杂化轨道分别

4、指向平面三角形的三个顶点。未杂化p轨道垂直于sp2杂化轨道所在平面。杂化轨道间夹角为120。第13页，共55页，编辑于2022 年，星期一乙烯分子中键的形成第14页，共55页，编辑于2022 年，星期一sp杂化轨道 两个碳原子的sp杂化轨道沿各自对称轴形成sp-sp 键，另两个sp杂化轨道分别与两个氢原子的1s轨道重叠形成两个sp-s 键，两个py轨道和两个pz轨道分别从侧面相互重叠，形成两个相互垂直的P-P 键，形成乙炔分子。第15页，共55页，编辑于2022 年，星期一第16页，共55页，编辑于2022 年，星期一 基态基态N N的最外层电子构型为的最外层电子构型为 2s2s222p2p3

5、3，在，在HH影响影响下，下，N N 的一个 的一个2s2s轨道和三个轨道和三个2p 2p 轨道进行轨道进行spsp3 3 不等性不等性杂化，形成四个杂化，形成四个spsp3 3 杂化轨道。其中三个杂化轨道。其中三个sp sp3 3杂化轨杂化轨道中各有一个未成对电子，另一个道中各有一个未成对电子，另一个sp sp3 3 杂化轨道被杂化轨道被孤对电子所占据。孤对电子所占据。N N 用三个各含一个未成对电子 用三个各含一个未成对电子的的spsp3 3 杂化轨道分别与三个杂化轨道分别与三个H H 的的1s 1s 轨道重叠，形成 轨道重叠，形成三个三个 键。由于孤对电子的电子云密集在键。由于孤对电子的

6、电子云密集在N N 的的周围，对三个周围，对三个 键的电子云有比较大的排斥作键的电子云有比较大的排斥作用，使用，使 键之间的键角被压缩到键之间的键角被压缩到，因此，因此NHNH3 3 的空间构型为三角锥形。的空间构型为三角锥形。第17页，共55页，编辑于2022 年，星期一NH3 的空间构型第18页，共55页，编辑于2022 年，星期一第19页，共55页，编辑于2022 年，星期一 基态 基态O O 的最外层电子构型为的最外层电子构型为2s2s2 22p2p4 4，在，在 H H 的 的影响下，影响下，O O 采用采用spsp3 3 不等性杂化，形成四个不等性杂化，形成四个spsp3 3 杂杂

7、化轨道，其中两个杂化轨道中各有一个未成对电 化轨道，其中两个杂化轨道中各有一个未成对电子，另外两个杂化轨道分别被两对孤对电子所占子，另外两个杂化轨道分别被两对孤对电子所占据。据。O O 用两个各含有一个未成对电子的用两个各含有一个未成对电子的sp sp33杂化轨 杂化轨道分别与两个道分别与两个H H 的的 1s 1s 轨道重叠，形成两个轨道重叠，形成两个 键。由于键。由于O O的两对孤对电子对两个的两对孤对电子对两个 键的成键键的成键电子有更大的排斥作用，使电子有更大的排斥作用，使 键之间的键角被键之间的键角被压缩到 压缩到，因此因此 HH2 2O O 的空间构型为角型。的空间构型为角型。第2

8、0页，共55页，编辑于2022 年，星期一的空间构型第21页，共55页，编辑于2022 年，星期一杂化轨道理论解释苯分子的结构：C为SP2杂化所有原子（12个）处于同一平面分子中6个碳原子未杂化的2P轨道上的未成对电子重叠结果形成了一个闭合的、环状的大键形成的电子云像两个连续的面包圈，一个位于平面上面，一个位于平面下面，经能量计算，这是一个很稳定的体系。C-C(sp2-sp2);C-H(sp2-s)第22页，共55页，编辑于2022 年，星期一大 键 C6H6第23页，共55页，编辑于2022 年，星期一C6H6的大键（离域键）第24页，共55页，编辑于2022 年，星期一杂化类型杂化类型 s

9、p sp spsp22spsp33杂化轨道空杂化轨道空间取向间取向 直线直线形形 三角三角形形 四四 面面 体体杂化轨道中杂化轨道中孤对电子数孤对电子数 分子空间构分子空间构型型 直线直线形形 三角三角形形 正四面正四面体体 三角锥三角锥形形 折线折线 形形 实实 例例 BeClBeCl22BFBF33CClCCl44NHNH33HH22OO键键 角角 180 180 120 120 0 0 0 1 2几种常见的杂化轨道类型第25页，共55页，编辑于2022 年，星期一4.等电子原理等电子体原理：原子数相同、电子总数相同的分子互称为等电子体。等电子体的结构相似，物理性质相近。此后，等电子体原理

10、又有所发展由短周期元素组成的微粒，只要其原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，也可互称为等电子体，它们也具有相似的结构特征。等电子原理的某些应用：（1）判断一些简单分子或离子的立体构型：等电子体一般有相同的立体构型。（2）制造新材料方面的应用。第26页，共55页，编辑于2022 年，星期一 根据等电子原理，判断下列各组分子属于等电子体的是（）A、H2O、H2S B、HF、NH3 C、CO、CO2 D、NO2、SO2A第27页，共55页，编辑于2022 年，星期一在短周期元素组成的物质中，与NO2互为等电子体的分子有：、。3个原子H HeLi Be B C N O F NeNa Mg Al S

11、i P S Cl ArO3 各原子最外层电子数之和为18SO2 第28页，共55页，编辑于2022 年，星期一 9.9.（2010 2010德州调研）德州调研）1991 1991 年 年Langmuir Langmuir 提出：提出：“凡原子数与 凡原子数与 总电 总电子数都相等的物 子数都相等的物 质 质，其，其 结 结 构相同，物理性 构相同，物理性 质 质 相近 相近”，此原理称，此原理称 为 为 等 等电 电 子原理。相 子原理。相 应 应 的物 的物 质 质，互称，互称 为 为 等 等 电 电 子体。化学家常用 子体。化学家常用“等 等 电 电 子体 子体”来 来 预测 预测 不同物

12、 不同物 质 质 的 的 结 结 构与性 构与性 质 质，例如，例如CH CH4 4与有相同的 与有相同的 电 电 子 子数目及空 数目及空 间 间 构型，另外 构型，另外BN BN 分子和 分子和C C2 2（碳的一种同素异形体）分（碳的一种同素异形体）分子互 子互 为 为 等 等 电 电 子体。子体。(1)(1)依据等 依据等 电 电 子原理在下表空格 子原理在下表空格 处 处 填写相 填写相 应 应 的化学式：的化学式：第29页，共55页，编辑于2022 年，星期一(2)(BN)(2)(BN)3 3是一种新的无机合成材料，它与某 是一种新的无机合成材料，它与某 单质 单质 互 互 为 为

13、 等 等 电 电 子体。子体。工 工 业 业 上制造 上制造(BN)3(BN)3 的方法之一是用硼砂 的方法之一是用硼砂Na Na2 2B B4 4O O7 7和尿素 和尿素CO(NH CO(NH2 2)2 2在 在1073 K 1073 K 1273 K 1273 K 时 时 反 反 应 应，已知得到，已知得到-(BN)-(BN)3 3、NaHCO NaHCO3 3和水。和水。-(BN)(BN)3 3可作高温 可作高温 润 润 滑 滑 剂 剂、电 电 气材料和耐 气材料和耐 热 热 的涂 的涂 层 层 材料等。如在高温高 材料等。如在高温高 压 压 条 条件下反 件下反 应 应，可制得硬度特

14、高的，可制得硬度特高的-(BN)-(BN)3 3，是作超高温耐，是作超高温耐 热 热 陶瓷材料、磨 陶瓷材料、磨料、精密刃具的好材 料、精密刃具的好材 质 质。与 与(BN)(BN)3 3互 互 为 为 等 等 电 电 子体的 子体的 单质 单质 是 是(写分子式 写分子式)。写出硼砂和尿素反 写出硼砂和尿素反 应 应 的化学方程式 的化学方程式：-(BN)(BN)3 3用 用(BN)(BN)3 3表示。表示。-(BN)-(BN)3 3与 与 的晶体 的晶体 结 结 构相似，构相似，-(BN)3-(BN)3 与的晶体 与的晶体结 结 构相似。构相似。第30页，共55页，编辑于2022 年，星期

15、一【答案 答案】(1)(1)(2)(2)C6 C6 3Na 3Na2 2B B4 4O O7 7+6CO+6CO（NH NH2 2）2 2 4 4（BN BN）3 3+6NaHCO+6NaHCO3 3+9H+9H2 2O O 石墨；金 石墨；金 刚 刚 石 石第31页，共55页，编辑于2022 年，星期一1、分子的对称性 对称性普遍存在于自然界。例如五瓣对称的梅花、桃花，六瓣对称的水仙花、雪花（轴对称或中心对称）；建筑物和动物的镜面对称；美术与文学中也存在很多对称的概念。第32页，共55页，编辑于2022 年，星期一自然界中的对称性第33页，共55页，编辑于2022 年，星期一2、手性分子左手

16、和右手不能重叠 左右手互为镜像第34页，共55页，编辑于2022 年，星期一第35页，共55页，编辑于2022 年，星期一手性异构体和手性分子 概念：如果一对分子，它们的组成和原子的排列方式完全相同，但如同左手和右手一样互为镜像，在三维空间里不能重叠，这对分子互称手性异构体。有手性异构体的分子称为手性分子。条件：当四个不同的原子或基团连接在碳原子上时，形成的化合物存在手性异构体。其中，连接四个不同的原子或基团的碳原子称为手性碳原子。第36页，共55页，编辑于2022 年，星期一1下列化合物中含有手性碳原子的是()A.CCl2F2 B.CH3CHCOOHC.CH3CH2OH D.CHOH CH2

17、OHCH2OHOHB课堂练习第37页，共55页，编辑于2022 年，星期一A.OHCCHCH2OH B.OHCCHCClC.HOOCCHCCCl D.CH3CHCCH3 HClOHBrOHCl HBr BrCH3CH32下列化合物中含有2个“手性”碳原子的是()B第38页，共55页，编辑于2022 年，星期一非极性分子：电荷分布均匀对称的分子；分子内没正、负两极的分子。3、分子的极性 正电荷重心和负电荷重心相重合的分子第39页，共55页，编辑于2022 年，星期一ClCl共用电子对Cl Cl2个Cl原子吸引电子的能力相同，共用电子对不偏向任何一个原子，整个分子的电荷分布均匀，为非极性分子只含有

18、非极性键的分子因为共用电子对无偏向，分子是非极性分子第40页，共55页，编辑于2022 年，星期一极性分子：电荷分布不均匀不对称的分子；分子内存在正、负两极的分子。正电荷重心和负电荷重心不相重合的分子第41页，共55页，编辑于2022 年，星期一HCl共用电子对H ClHCl分子中，共用电子对偏向Cl原子，Cl原子一端相对地显负电性，H原子一端相对地显正电性，整个分子的电荷分布不均匀，为极性分子+-以极性键结合的双原子分子为极性分子第42页，共55页，编辑于2022 年，星期一分子的极性分子的空间结构键角决定键的极性决定第43页，共55页，编辑于2022 年，星期一分子极性的判断方法1、双原子

19、分子取决于成键原子之间的共价键是否有极性2、多原子分子(ABm型)取决于分子的空间构型第44页，共55页，编辑于2022 年，星期一ABm分子极性的判断方法1、化合价法请判断PCl3、CCl4、CS2、SO2 BCl3、CS2、SO3分子的极性。若中心原子A的化合价的绝对值等于该元素所在的主族序数，则为非极性分子，若不等则为极性分子；若中心原子有孤对电子(未参与成键的电子对)则为极性分子，若无孤对电子则为非极性分子。第45页，共55页，编辑于2022 年，星期一ABm分子极性的判断方法1、化合价法 将分子中的共价键看作作用力，不同的共价键看作不相等的作用力，运用物理上力的合成与分解，看中心原子

20、受力是否平衡，如平衡则为非极性分子；否则为极性分子。2、物理模型法第46页，共55页，编辑于2022 年，星期一C=O键是极性键，但从分子总体而言CO2是直线型分子，两个C=O键是对称排列的，两键的极性互相抵消（F合=0），整个分子没有极性，电荷分布均匀，是非极性分子。180F1F2F合=0O O C第47页，共55页，编辑于2022 年，星期一HOH10430F1F2F合0O-H键是极性键，共用电子对偏O原子，由于分子是V形构型，两个O-H键的极性不能抵消（F合0），整个分子电荷分布不均匀，是极性分子第48页，共55页，编辑于2022 年，星期一HHHNBF3：NH3：12010718 三角

21、锥型,不对称，键的极性不能抵消，是极性分子。F1F2F3F平面三角形，对称，键的极性互相抵消（F合=0），是非极性分子。第49页，共55页，编辑于2022 年，星期一CHHHH109.5正四面体型，对称结构，C-H键的极性互相抵消（F合=0），是非极性分子。第50页，共55页，编辑于2022 年，星期一n n 只含有非极性键的单质分子是非极性分子。n n 含有极性键的双原子化合物分子都是极性分子。n n 含有极性键的多原子分子，空间结构对称的是非极性分子；空间结构不对称的为极性分子。小结：第52页，共55页，编辑于2022 年，星期一巩固练习：1、下列叙述正确的是（）：1.1.凡是含有极性键的

22、分子一定是极性分子。2.2.极性分子中一定含有极性键。3.3.非极性分子中一定含有非极性键。4.4.非极性分子中一定不含有极性键。5.5.极性分子中一定不含有非极性键。6.6.凡是含有极性键的一定是极性分子。7.7.非金属元素之间一定形成共价键。8.8.离子化合物中一定不含有共价键。2第53页，共55页，编辑于2022 年，星期一相似相溶原理思考题：水是极性溶剂，四氯化碳是非极性溶剂，试判断构成下列物质的分子是否是极性分子，并分析这些物质在水和四氯化碳中的溶解性。碘单质、氨气、甲烷、氟化氢研究分子极性的实际意义 极性分子的溶质易溶于极性溶剂，非极性分子的溶质易溶于非极性溶剂中。第54页，共55页，编辑于2022 年，星期一分子的极性对物质熔沸点的影响n极性分子的分子间作用力一般较大，熔沸点较高。如：CO高于N2第55页，共55页，编辑于2022 年，星期一