1、第二节分子的立体构型第二节分子的立体构型 课题：第二节 分子的立体构型（1） 授 课班级 课 时 第一 课 时 知 识 与 技 能 1、认识共价分子的多样性和复杂性 2、初步认识价层电子对互斥模型； 3、 能用VSEPR模型预测简单分子或离子的立体结构； 过 程 与 方 法 情 感 态 度 价 值观 培养学生严谨认真的科学态度和空间想象能力 重分子的立体结构；利用价层电子对互斥模型预测分子的 点 立体结构 难 点 价层电子对互斥理论 第二节 分子的立体结构 一、形形色色的分子 1、三原子分子立体结构：有直线形 C02 、CS2等，V 形如 H2O、S02等。 2、四原子分子立体结构：平面三角形
2、：如甲醛(CH20)分子 等，三角锥形：如氨分子等。 3、五原子分子立体结构：正四面体形如甲烷、P4等。 4、测分子体结构：红外光谱仪吸收峰分析。 二、价层电子对互斥模型 1、价层电子互斥模型 2、价层电子对互斥理论：对 ABn 型的分子或离子，中心原 子 A 价层电子对（包括用于形成共价键的共用电子对和没有成 键的孤对电子）之间存在排斥力，将使分子中的原子处于尽可 能远的相对位置上，以使彼此之间斥力最小，分子体系能量最 低。 3、价层电子对互斥模型： (1)、中心原子上的价电子都用于形成共价键：分子中的价 电子对相互排斥的结果 (2)、中心原子上有孤对电子：孤对电子也要占据中心原子 周围的空
3、间，并参与互相排斥，使分子的空间结构发生变化。 4、 价层电子对互斥理论的应用 (1)确定中心原子 A 价层电子对数目 (2) 价电子对数计算方法 (3)确定价层电子对的空间构型 (4) 分子空间构型确定 教学过程 教学步骤、内容 教 学 方 法、手段、师 生活动 复习共价键的三个参数。 过渡我们知道许多分子都具有一定的空间结 构，如：，是什么原因导致了分子的空间结构不 同， 与共价键的三个参数有什么关系？我们开始研究 分子的立体结构。 板书第二节 分子的立体结构 一、形形色色的分子 讲大多数分子是由两个以上原子构成的， 于是 就有了分子中的原子的空间关系问题，这就是所谓 “分子的立体结构”。
4、例如，三原子分子的立体结构 有直线形和 V 形两种。如 C02分子呈直线形，而 H20 分子呈 V 形，两个 HO 键的键角为 105。 投影 板书1、三原子分子立体结构：有直线形 C02 、 CS2等，V 形如 H2O、S02等。 讲大多数四原子分子采取平面三角形和三角 锥形两种立体结构。例如，甲醛(CH20)分子呈平面三 角形， 键角约 120； 氨分子呈三角锥形， 键角 107。 投影 板书2、四原子分子立体结构：平面三角形： 如甲醛(CH20)分子等，三角锥形：如氨分子等。 讲五原子分子的可能立体结构更多， 最常见的 是正四面体形，如甲烷分子的立体结构是正四面体 形，键角为 10928
5、。 投影 板书3、五原子分子立体结构：正四面体形如 甲烷、P4等。 讲 分子世界是如此形形色色，异彩纷呈，美 不胜收,常使人流连忘返. 分子的立体结构与其稳定 性有关。例如，S8分子像顶皇冠，如果把其中一个向 上的硫原子倒转向下，尽管也可以存在，却不如皇冠 式稳定；又如，椅式 C6H12比船式稳定。 投影 设问分子的空间结构我们看不见， 那么科学家 是怎样测定的呢？ 投影 阅读科学视野分子的立体结构是怎样测定 的？ 肉眼不能看到分子，那么，科学家是怎样知道分 子的形状的呢?早年的科学家主要靠对物质的宏观性 质进行系统总结得出规律后进行推测，如今，科学家 已经创造了许许多多测定分子结构的现代仪器
6、， 红外 光谱就是其中的一种。 分子中的原子不是固定不动的， 而是不断地振动 着的。 所谓分子立体结构其实只是分子中的原子处于 平衡位置时的模型。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。通过计算机模拟，可以 得知各吸收峰是由哪一个化学键、 哪种振动方式引起 的，综合这些信息，可分析出分子的立体结构。 讲分子中原子不是固定不动的，而是不断地 振动着的。 所谓分子立体结构其实只是分子中的原子 处于平衡位置时的模型。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。 通过计算机模拟
7、， 可以得知各吸收峰是由哪一个化学键、 哪种振动方式 引起的，结合这些信息，可分析出分子的立体结构。 板书4、测分子体结构：红外光谱仪吸收峰 分析。 过渡C02和 H20 都是三原子分子，为什么 CO2呈 直线形而 H20 呈 V 形?CH20 和 NH3都是四原子分子，为 什么 CH20 呈平面三角形而 NH3呈三角锥形?为了探究 其原因，发展了许多结构理论。 板书二、价层电子对互斥模型 讲在 1940 年，希吉维克（Sidgwick）和 坡维尔（Powell） 在总结实验事实的基础上提出了 一种简单的理论模型， 用以预测简单分子或离子的 立 体 结 构 。 这 种 理 论 模 型 后 经
8、吉 列 斯 比 （R.J,Gillespie）和尼霍尔姆（Nyholm）在 20 世纪 50 年代加以发展，定名为价层电子对互斥模 型，简称 VSEPR（Valence Shell Electron Pair Repulsion） 。 板书1、价层电子互斥模型 讲分子的空间构型与成键原子的价电子有 关。 价层电子对互斥模型可以用来预测分子的立体结 构。 讲 应用这种理论模型， 分子中的价电子对(包 括成键电子对和孤电子对)，由于相互排斥作用，而 趋向尽可能彼此远离以减小斥力， 分子尽可能采取对 称的空间构型。 问价电子对间的斥力又是怎么样的呢？ 投影小结价电子对之间的斥力 1、电子对之间的夹角
9、越小，排斥力越大。 2、由于成键电子对受两个原子核的吸引，所以 电子云比较紧缩，而孤对电子只受到中心原子的吸 引， 电子云比较“肥大”， 对邻近电子对的斥力较大， 所以电子对之间的斥力大小顺序如下： 孤电子对孤 电子对孤电子对成键电子成键电子成键电子 3、由于三键、双键比单键包含的电子数多，所 以其斥力大小次序为三键双键单键 讲价层电子对互斥模型认为， 它们之所以有这 样的立体结构是由于分子中的价电子对相互排斥的 结果。 板书 2、价层电子对互斥理论：对 ABn 型的分 子或离子，中心原子 A 价层电子对（包括用于形成共 价键的共用电子对和没有成键的孤对电子） 之间存在 排斥力， 将使分子中的
10、原子处于尽可能远的相对位置 上，以使彼此之间斥力最小，分子体系能量最低。 讲这种模型把分子分成以下两大类：一类是 中心原子上的价电子都用于形成共价键， 如 C02、 CH20、 CH4等分子中的碳原子，在这类分子中，由于价层电 子对之间的相互排斥作用， 它们趋向于尽可能的相互 远离， 成键原子的几何构型总是采取电子对排斥最小 的那种结构。 它们的立体结构可用中心原子周围的原 子数 n 来预测，概括如下： 板书 3、价层电子对互斥模型： (1)、中心原子上的价电子都用于形成共价键： 分子中的价电子对相互排斥的结果 投影 A Bn 立体结 构 范例 n =2 直线型 C02、BeCl2 n =3
11、平面三 角形 CH20、BF3 n =4 正四面 体型 CH4、CCl4 n =5 三角双 锥形 PCl5 n =6 正八面 体形 SF6 讲另一类是中心原子上有孤对电子(未用于形 成共价键的电子对)的分子，如 H2O 和 NH3，对于这类 分子， 首先建立四面体模型， 每个键占据一个方向 （多 重键只占据一个方向），孤对电子也要占据中心原子 周围的空间，并参与互相排斥。例如，H20 和 NH3的中 心原子上分别有 2 对和 l 对孤对电子， 跟中心原子周 围的 键加起来都是 4， 它们相互排斥， 形成四面体， 因而 H：O 分子呈 V 形，NH3分子呈三角锥形。 投影 板书(2)、中心原子上
12、有孤对电子：孤对电子 也要占据中心原子周围的空间，并参与互相排斥，使 分子的空间结构发生变化。 思考与交流用VSEPR模型预测下列分子或离子 的立体结构。 汇报 直线型价电子都用于成键，同 CO2； 空间正四面体；三角锥型； V 型；空间正三角型。 讲利用价层电子对互斥理论时，首先要根据 原子的最外层电子数， 判断中心原子上有没有孤对电 子，然后再根据中心原子结合的原子的数目，就可以 判断分子的空间构型 板书4、 价层电子对互斥理论的应用 讲推断分子或离子的空间构型的具体步骤 板书(1)确定中心原子 A 价层电子对数目 讲 中心原子 A 的价电子数与配体 X 提供共用 的电子数之和的一半， 即
13、中心原子A价层电子对数目。 计算时应注意： 投影小结 (1)氧族元素原子作为配位原子时， 可认为不提供电子， 但作为中心原子时可认为它所提 供所有的 6 个价电子 (2) 如果讨论的是离子， 则应加上或减去与离子 电荷相应的电子数。 如 PO4 3-中 P 原子价层电子数就加 上 3，而 NH4 中 N 原子的价层电子数应减去 1 (3) 如果价层电子数出现奇数电子， 可把这个单 电子当作电子对来看待 板书(2) 价电子对数计算方法 讲对于 ABm 型分子(A 为中心原子，B 为配位 原子)，分子的价电子对数可以通过下式确定 投影 n = 2 *m电子数每个配位原子提供的价中心原子的价电子数
14、板书(3)确定价层电子对的空间构型 讲由于价层电子对之间的相互排斥作用，它 们趋向于尽可的相互远离。 价层电子对的空间构型与 价层电子对数目的关系： 投影 价层电子对数目与价层电子对构型关系 价 层 电 子 对数目 23 4 5 6 价 层 电 子 对构型 直 线 三 角形 四 面体 三 角双锥 八 面体 板书(4) 分子空间构型确定 讲根据分子中成键电子对数和孤对电子数， 可以确定相应的稳定的分子几何构型。 思考与交流请应用 VESPR 理论，判断下列粒 子构型：CH4 、ClO3 、PCl 5 讲在 CH4 中，C 有 4 个电子，4 个 H 提供 4 个电子，C 的价层电子总数为 8 个
15、，价层电子对为 4 对 。C 的价层电子对的排布为正四面体，由于价层 电子对全部是成键电子对， 因此 CH4 的空间构型为正 四面体。 在 ClO3 中，Cl 有 7 个价电子，O 不提供电子， 再加上得到的 1 个电子，价层电子总数为 8 个，价层 电子对为 4 对。 Cl 的价层电子对的排布为四面体， 四 面体的 3 个顶角被 3 个 O 占据，余下的一个顶角被 孤对电子占据，因此 为三角锥形。 在 PCl5 中， P 有 5 个价电子， 5 个 Cl 分别提供 1 个电子，中心原子共有 5 对价层电子对，价层电子 对的空间排布方式为三角双锥， 由于中心原子的价层 电子对全部是成键电子对，
16、因此 PCl5 的空间构型为 三角双锥形。 讲利用价层电子对互斥理论，可以预测大多 数主族元素的原子所形成的共价化合物分子或离子 的空间构型 投影小结 中心原子的价层电子对的排布和 ABn型共价分子的构型 直线 形 实例分子构型电子对的排 布方式 分子 类型 孤 对 电 子 对 数 成 键 电 子 对 数 价层 电子 对排 布 2 3 平面 三角 形 2 0AB2 直线形HgCl2 3 0AB3 2 1AB2 价 层 电 子 对 数 平面三角形BF3 角形PbCl2 实 例分子构型电子对的排布分 子 类 型 孤对 电子 对数 成键 电子 对数 价层 电子 对排 价 层 电 子 对 数 布 方式
17、 4四面 体 40 AB4 31 AB3 22 AB2 正四面体CH4 三角锥形NH3 角形H2O 实 例分子构型电子对的排分子 类型 孤对 电子 对数 成键 电子 对数 价层 电子 对排 价层 电子 对数 布 布方式 3 I 体 5 三角 双锥 50 AB5 41 AB4 32 AB3 23 AB2 三角双锥PCl5 变形四面SF4 T形ClF3 直线形 实 例分子构型电子对的排分子 类型 孤对 电子 对数 成键 电子 对数 价层电 子对排 价层 电子 对数布 布方式 形 4 ICl 6 八面体 60 AB6 51 AB5 42 AB4 正八面体SF6 四方锥形IF5 平面正方 小结 价层电
18、子对互斥模型对少数化合物判断 不准，不能适用于过渡金属化合物，除非金属具有全 满、 半满或全空的 d 轨道。 根据价层电子对互斥理论： 分子的立体结构是由于分子中的价电子对相互排斥 的结果，其规律如下： 投影 分 子类型 中 心 原子 空 间 构型 AB 2 有 孤 对电子 V 型 无 孤 对电子 直 线 形 AB 3 有 孤 对电子 三 角 锥形 无 孤 对电子 平 面 三角形 AB 4 无 孤 对电子 四 面 体形 随堂练习 1、 用 VSEPR 模型预测， 下列分子形状与 H2O 相似， 都为 V 型的是（ ） A.OF2 B.BeCl2 C.SO2 D.CO2 2、 用 VSEPR 模型预测， 下列分子中键角不是 120 0 的是 AC2H2 BC6H6 CBF3 DNH3 3、根据价电子对互斥理论,判断 H3O +的空间结构 式 A.三角锥形 B.正四面体 C.平面正三角形 D.变形四面体 教学回顾：
