1、第二节第二节 分子的立体结分子的立体结构构C60CH2O一、形形色色的分子一、形形色色的分子O2HClH2OCO2C2H2CH2OCOCl2NH3P4CH4CH3CH2OHCH3COOHC6H6C8H8CH3OHC60C20C40C70 同为三原子分子，同为三原子分子，CO2 和和 H2O 分子的空间结分子的空间结构却不同，什么原因？构却不同，什么原因？直线形直线形V形形 同为四原子分子，同为四原子分子，CH2O与与 NH3 分子的的空分子的的空间结构也不同，什么原因？间结构也不同，什么原因？三角锥形三角锥形平面三角形平面三角形二、价层电子对互斥模型二、价层电子对互斥模型 一类是中心原子上的价
2、电子都用于形成共价键，一类是中心原子上的价电子都用于形成共价键，如如CO2、CH2O、CH4等分子中的碳原子，它们的立等分子中的碳原子，它们的立体结构可用中心原子周围的原子数体结构可用中心原子周围的原子数n来预测，概括来预测，概括如下：如下：ABn 立体结构立体结构 范例范例 n=2 直线形直线形 CO2 n=3 平面三角形平面三角形 CH2O n=4 正四面体形正四面体形 CH4分子分子CO2H2ONH3CH2OCH4电子式电子式结构式结构式中心原子中心原子有无有无孤对电子孤对电子空间结构空间结构O C O:H O H:H N H:H:H C H:HHO=C=OH-O-HH-N-H-HH-C
3、-H=OH-C-H-HH无无有有有有无无无无直线形直线形V 形形三角三角锥形锥形 平面平面三角形三角形 正正四面体四面体:H C H:O:另一类是中心原子上有孤对电子另一类是中心原子上有孤对电子(未用于形成共未用于形成共价键的电子对价键的电子对)的分子，如的分子，如H2O和和NH3，中心原子上的，中心原子上的孤对电子也要占据中心原子周围的空间，并参与互相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，排斥。例如，H2O和和NH3的中心原子分别有的中心原子分别有2对和对和l对对孤对电子，跟中心原子周围的孤对电子，跟中心原子周围的键加起来都是键加起来都是4，它们，它们相互排斥，形成四面体
4、，因而相互排斥，形成四面体，因而H2O分子呈分子呈V形，形，NH3分子呈三角锥形。分子呈三角锥形。中心原子中心原子代表物代表物中心原子中心原子结合的原子数结合的原子数分子分子类型类型空间构型空间构型无孤对电子无孤对电子CO22AB2CH2O3AB3CH44AB4有孤对电子有孤对电子H2O2AB2NH33AB3直线形直线形平面三角形平面三角形正四面体正四面体V 形形三角锥形三角锥形小结小结:价层电子对互斥模型价层电子对互斥模型sp杂化：夹角为180的直线形杂化轨道。什么是配位键？配位键如何表示？配位化合物的概念？同为三原子分子，CO2 和 H2O 分子的空间结构却不同，什么原因？H2O Cu(N
5、H3)42+2OH+4H2O注：金属离子（或原子）一方有空轨道；键长、键能相同，键角相同为10928？思考：前三种溶液呈天蓝色大概与什么物质有关？依据是什么？4分析HCN分子和CH2O分子中的键。4分析HCN分子和CH2O分子中的键。在四水合铜离子中，铜离子与水分子之间的化学键是由水分子中的O原子提供孤对电子对给予铜离子（铜离子提供空轨道），铜离子接受水分子的孤对电子形成的，这类“电子对给予接受键”被称为配位键。由于该离子的颜色极似血液，常被用于电影特技和魔术表演。举出含有配位键的离子或分子:3写出HCN分子和CH2O分子的中心原子的杂化类型。ANH3、H2O BNH4+、H3O+例2：对SO
6、2与CO2说法正确的是()n=2 直线形 CO2B中心原子都采取sp杂化轨道中心原子孤对电子对数中心原子结合的原子数实验2-2 已知氢氧化铜与足量氨水反应ANH3、H2O BNH4+、H3O+后溶解是因为生成了Cu(NH3)42+，其结构简式为：路易斯结构式路易斯结构式 分子有用于形成共价键的键合电子分子有用于形成共价键的键合电子(成键电子成键电子)和和未用于形成共价键的非键合电子，又称未用于形成共价键的非键合电子，又称“孤对电子孤对电子”，用小黑点来表示孤对电子。例如，水、氨、乙酸、氮用小黑点来表示孤对电子。例如，水、氨、乙酸、氮分子的路易斯结构式可以表示为：分子的路易斯结构式可以表示为：O
7、HH.HNHH.HCHHCOOH.NN.键长、键能相同，键角相同为键长、键能相同，键角相同为10928？2s 2px 2py 2pzC 为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论，它的为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论，它的要点是：当碳原子与要点是：当碳原子与4个氢原子形成甲烷分子时，碳原子的个氢原子形成甲烷分子时，碳原子的2s轨道和轨道和3个个2p轨道会发生混杂，混杂时保持轨道总数不变，轨道会发生混杂，混杂时保持轨道总数不变，得到得到4个相同的个相同的sp3杂化轨道，夹角杂化轨道，夹角109 28，表示这，表示这4个轨个轨道是由道是由1个个s轨道和轨道和3个个p轨道杂化形成的如下图所示：
8、轨道杂化形成的如下图所示：三、杂化轨道理论简介三、杂化轨道理论简介2s2pC的基态的基态2s2p激发态激发态正四面体形正四面体形sp3 杂化态杂化态CHHHH10928激发激发sp3 杂化杂化 原子形成分子时，同一个原子中能量相近的一个原子形成分子时，同一个原子中能量相近的一个 ns 轨道与三个轨道与三个 np 轨道进行混合组成四个新的原子轨道称为轨道进行混合组成四个新的原子轨道称为 sp3 杂化轨道。杂化轨道。sp2 杂化杂化 同一个原子的一个同一个原子的一个 ns 轨道与两个轨道与两个 np 轨道进行轨道进行杂化组合为杂化组合为 sp2 杂化轨道。杂化轨道。sp2 杂化轨道间的夹角是杂化轨
9、道间的夹角是120，分子的几何构型为平面正三角形。，分子的几何构型为平面正三角形。2s2pB的基态的基态2p2s激发态激发态正三角形正三角形sp2 杂化态杂化态BF3分子形成分子形成BFFF激发激发120碳的碳的sp2杂化轨道杂化轨道spsp2 2杂化：三个夹杂化：三个夹角为角为120120的平面的平面三角形杂化轨道三角形杂化轨道。同一原子中同一原子中 ns-np 杂化成新轨道：一个杂化成新轨道：一个 s 轨道轨道和一个和一个 p 轨道杂化组合成两个新的轨道杂化组合成两个新的 sp 杂化轨道。杂化轨道。BeCl2分子形成分子形成激发激发2s2pBe基态基态2s2p激发态激发态杂化杂化直线形直线
10、形sp杂化态杂化态键合键合直线形直线形化合态化合态Cl Be Cl180 sp 杂化杂化碳的碳的sp杂化轨道杂化轨道spsp杂化：夹角为杂化：夹角为180180的直线形杂的直线形杂化轨道。化轨道。几种常见的杂化轨道类型几种常见的杂化轨道类型 根据以下事实总结：如何判断一个化合物根据以下事实总结：如何判断一个化合物的中心原子的杂化类型？的中心原子的杂化类型？CCsp3sp2spCCCC1、看中心原子有没有形成双键或叁键，如果有、看中心原子有没有形成双键或叁键，如果有1个个叁键，则其中有叁键，则其中有2个个键，用去了键，用去了2个个p轨道，形成的轨道，形成的是是sp杂化；如果有杂化；如果有1个双键
11、则其中有个双键则其中有1个个键，形成的键，形成的是是sp2杂化；如果全部是单键，则形成的是杂化；如果全部是单键，则形成的是sp3杂化。杂化。2、没有填充电子的空轨道、没有填充电子的空轨道一般一般不参与杂化，不参与杂化，1对孤对孤对电子占据对电子占据1个杂化轨道。个杂化轨道。一般方法一般方法注意：杂化轨道只用于形成注意：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杂化轨道数杂化轨道数=0+2=2sp直线形直线形0+3=3sp2平面三角形平面三角形0+4=4sp3正四面体形正四面体形1+2=3sp2V形形1+3=4sp3三角锥形三角锥形2+2=4sp3V形形代表物代表物杂化轨道数
12、杂化轨道数 杂化轨道类型杂化轨道类型 分子结构分子结构CO2CH2OCH4SO2NH3H2O结合上述信息完成下表：结合上述信息完成下表：中心原子孤对电子对数中心原子孤对电子对数中心原子结合的原子数中心原子结合的原子数1、写出、写出HCN分子和分子和CH2O分子的路易斯结构式。分子的路易斯结构式。2用用VSEPR模型对模型对HCN分子和分子和CH2O分子的立分子的立体结构进行预测。体结构进行预测。3写出写出HCN分子和分子和CH2O分子的中心原子的杂分子的中心原子的杂化类型。化类型。4分析分析HCN分子和分子和CH2O分子中的分子中的键。键。直线形直线形 平面三角形平面三角形sp杂化杂化 sp2
13、杂化杂化2个个键键1个个键键例例1：下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是：下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是()ACO2与与SO2 BCH4与与NH3 CBeCl2与与BF3 DC2H2与与C2H4B例例2：对：对SO2与与CO2说法正确的是说法正确的是()A都是直线形结构都是直线形结构 B中心原子都采取中心原子都采取sp杂化轨道杂化轨道 C S原子和原子和C原子上都没有孤对电子原子上都没有孤对电子 D SO2为为V形结构，形结构，CO2为直线形结构为直线形结构D例例3：写出下列分子的路易斯结构式并指出中心原子可能采：写出下列分子的路易斯结构式并指出中心原子可能采用的杂化轨道类型
14、，并预测分子的几何构型。用的杂化轨道类型，并预测分子的几何构型。(1)PCl3 (2)BCl3 (3)CS2 (4)C12O如果全部是单键，则形成的是sp3杂化。例2：对SO2与CO2说法正确的是()同为三原子分子，CO2 和 H2O 分子的空间结构却不同，什么原因？sp2 杂化轨道间的夹角是120，分子的几何构型为平面正三角形。思考：前三种溶液呈天蓝色大概与什么物质有关？依据是什么？注意：杂化轨道只用于形成键或者用来容纳孤对电子Cl Be Cl中心原子孤对电子对数中心原子结合的原子数键长、键能相同，键角相同为10928？结论：配位键的强度有大有小，因而有的配合物很稳定，有的很不稳定。注：金属
15、离子（或原子）一方有空轨道；思考：前三种溶液呈天蓝色大概与什么物质有关？依据是什么？ACO2与SO2 BCH4与NH3同为三原子分子，CO2 和 H2O 分子的空间结构却不同，什么原因？举出含有配位键的离子或分子:由于该离子的颜色极似血液，常被用于电影特技和魔术表演。例2：下列各种说法中错误的是（）3写出HCN分子和CH2O分子的中心原子的杂化类型。ANH3、H2O BNH4+、H3O+中心原子孤对电子对数中心原子结合的原子数一类是中心原子上的价电子都用于形成共价键，如CO2、CH2O、CH4等分子中的碳原子，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：天蓝色天蓝色天蓝色天蓝色天
16、蓝色天蓝色无色无色无色无色无色无色实验实验2-1 固体颜色固体颜色溶液颜色溶液颜色CuSO4CuCl2.2H2O CuBr2NaClK2SO4KBr白色白色绿色绿色深褐色深褐色白色白色白色白色白色白色思考：前三种溶液呈天蓝色大概与什么物质有关？依据是什么？思考：前三种溶液呈天蓝色大概与什么物质有关？依据是什么？结论：上述实验中呈天蓝色的物质叫做结论：上述实验中呈天蓝色的物质叫做四水合铜离子，可表示为四水合铜离子，可表示为Cu(HCu(H2 2O)O)4 4 2+2+。在四水合铜离子中，铜离子与水分子之在四水合铜离子中，铜离子与水分子之间的化学键是由水分子中的间的化学键是由水分子中的O O原子提
17、供孤原子提供孤对电子对给予铜离子（铜离子提供空轨对电子对给予铜离子（铜离子提供空轨道），铜离子接受水分子的孤对电子形道），铜离子接受水分子的孤对电子形成的，这类成的，这类“电子对给予电子对给予接受键接受键”被被称为配位键。称为配位键。四、配合物理论简介四、配合物理论简介CuOH2H2OH2OH2O2+什么是配位键？配位键如何表示？什么是配位键？配位键如何表示？配位化合物的概念？配位化合物的概念？1 1、配位键、配位键概念概念:共用电子对由一个原子共用电子对由一个原子单方面单方面提供提供给另一原子共用所形成的共价键。给另一原子共用所形成的共价键。条件条件：其中一个原子必须其中一个原子必须提供提供
18、孤对电子。孤对电子。另一原子必须能另一原子必须能接受接受孤对电子孤对电子轨道轨道。表示表示:A B:A B 电子对电子对给给予体予体 电子对电子对接接受体受体 举出含有配位键的离子或分子举出含有配位键的离子或分子:NHNH4 4+、H H2 2OO+、定义：定义：由金属离子（或原子）与中性分子由金属离子（或原子）与中性分子或者阴离子以配位键结合形成的复杂化合物叫做或者阴离子以配位键结合形成的复杂化合物叫做配配合物合物。其中。其中:金属原子是金属原子是中心原子，中性分子或者阴中心原子，中性分子或者阴离子离子(如如H H2 2OO、NHNH3 3、ClCl-)叫做叫做配体。配体。2 2、配位化合物
19、、配位化合物 注：金属离子（或原子）注：金属离子（或原子）一方有空轨道；接受孤一方有空轨道；接受孤对电子；对电子；中性分子或者阴离子中性分子或者阴离子一方提供孤对电子。如：一方提供孤对电子。如：Cu(HCu(H2 20)0)4 4 2 2中存在配位键。中存在配位键。C u(N H3)42+S O42-内界（配离子）中心原子外界离子配位原子配位体配位数配合物2+CuNH3H3NNH3NH3实验实验2-2 2-2 已知氢氧化铜与足量氨水反应已知氢氧化铜与足量氨水反应后溶解是因为生成了后溶解是因为生成了Cu(NHCu(NH3 3)4 4 2+2+，其结构简式为：其结构简式为：试写出实验中发生的两个反
20、应的离子试写出实验中发生的两个反应的离子方程式？方程式？Cu 2+2NH3.H2O Cu（OH）2 +2 NH4+Cu（OH）2+4NH3.H2O Cu(NH3)42+2OH+4H2O蓝色沉淀蓝色沉淀深蓝色溶深蓝色溶液液实验实验2-32-3Fe 3+SCN Fe(SCN)2+硫氰酸根硫氰酸根血红色血红色由于该离子的颜色极由于该离子的颜色极似血液，常被用于电似血液，常被用于电影特技和魔术表演。影特技和魔术表演。结论：结论：配位键的强度有大有小，因而有的配合物很稳配位键的强度有大有小，因而有的配合物很稳定，有的很不稳定。许多过渡金属离子对多种配体具定，有的很不稳定。许多过渡金属离子对多种配体具有很
21、强的结合力，因而，有很强的结合力，因而，过渡金属配合物远比主族金过渡金属配合物远比主族金属配合物多。属配合物多。例例1：下列分子或离子中都存在着配位键的是：下列分子或离子中都存在着配位键的是 ()ANH3、H2O BNH4+、H3O+CN2、HClO D Cu(NH3)42+、PCI3B 例例2：下列各种说法中错误的是（：下列各种说法中错误的是（）A、形成配位键的条件是一方有空轨道一方有孤对电子。、形成配位键的条件是一方有空轨道一方有孤对电子。B、配位键是一种特殊的共价键。、配位键是一种特殊的共价键。C、配位化合物中的配体可以是分子也可以是阴离子。、配位化合物中的配体可以是分子也可以是阴离子。D、共价键的形成条件是成键原子必须有未成对电子。、共价键的形成条件是成键原子必须有未成对电子。D 同学们再见同学们再见
