1、专题4 分子空间结构与物质性质 第一单元 分子构型与物质的性质 一、研究分子结构“三个”意义一、研究分子结构“三个”意义 1.1.分子性质的决定因素分子性质的决定因素: :分子的性质主要由分子的分子的性质主要由分子的_决定。决定。 2.2.分子结构的测定、解释或预测分子结构的测定、解释或预测: :分子的结构可以通过分子的结构可以通过_ _等实验手段进行测定等实验手段进行测定, ,也可以根据相关的理论进行解释或也可以根据相关的理论进行解释或 预测。预测。 3.3.分子结构对物质性质的影响分子结构对物质性质的影响: :分子结构对物质的分子结构对物质的_ _等都有很大的影响。等都有很大的影响。 组成
2、和结构组成和结构 X X射线衍射、射线衍射、 电子衍射电子衍射 极性、磁性、极性、磁性、 旋光性、溶解性、化学反应活泼性旋光性、溶解性、化学反应活泼性 二、分子的空间构型二、分子的空间构型 1.sp1.sp3 3杂化与杂化与CHCH4 4分子的空间构型分子的空间构型: : (1)(1)杂化轨道的形成。杂化轨道的形成。 碳原子碳原子2s2s轨道上的轨道上的1 1个电子进入个电子进入2p2p空轨道空轨道,_2s,_2s轨道和轨道和_2p_2p轨轨 道道“混合混合”, ,形成能量相等、成分相同的形成能量相等、成分相同的_sp_sp3 3杂化轨道。杂化轨道。 图示为图示为 1 1个个 3 3个个 4
3、4个个 (2)sp(2)sp3 3杂化轨道的空间指向。杂化轨道的空间指向。 碳原子的碳原子的4 4个个spsp3 3杂化轨道指向杂化轨道指向_,_,每个轨道上都有每个轨道上都有 一个未成对电子。一个未成对电子。 (3)(3)共价键的形成。共价键的形成。 碳原子的碳原子的4 4个个_轨道分别与轨道分别与4 4个氢原子的个氢原子的_轨道重叠形成轨道重叠形成4 4个相个相 同的同的 键。键。 正四面体的正四面体的4 4个顶点个顶点 spsp3 3杂化杂化 1s1s (4)CH(4)CH4 4分子的空间构型。分子的空间构型。 CHCH4 4分子为空间分子为空间_结构结构, ,分子中分子中C CH H键
4、之间的夹角都是键之间的夹角都是 _。 正四面体正四面体 109.5109.5 2.sp2.sp2 2杂化与杂化与BFBF3 3分子的空间构型分子的空间构型: : (1)(1)杂化轨道的形成。杂化轨道的形成。 硼原子硼原子2s2s轨道上的轨道上的1 1个电子进入个电子进入2p2p轨道。轨道。1 1个个2s2s轨道和轨道和_个个2p2p轨道轨道 发生杂化发生杂化, ,形成能量相等、成分相同的形成能量相等、成分相同的_个个spsp2 2杂化轨道。杂化轨道。 图示为图示为 2 2 3 3 (2)sp(2)sp2 2杂化轨道的空间指向。杂化轨道的空间指向。 硼原子的硼原子的3 3个个spsp2 2杂化轨
5、道指向杂化轨道指向_,3_,3个个spsp2 2杂化杂化 轨道间的夹角为轨道间的夹角为_。 (3)(3)共价键的形成。共价键的形成。 硼原子的硼原子的3 3个个_轨道分别与轨道分别与3 3个氟原子的个氟原子的2p2p轨道轨道_,_,形成形成3 3个个 相同的相同的 键。键。 (4)BF(4)BF3 3分子的空间构型。分子的空间构型。 BFBF3 3分子的空间构型为分子的空间构型为_,_,键角为键角为_。 平面三角形的三个顶点平面三角形的三个顶点 120120 spsp2 2杂化杂化 重叠重叠 平面三角形平面三角形 120120 3.sp3.sp杂化与杂化与BeClBeCl2 2分子的空间构型分
6、子的空间构型: : (1)(1)杂化轨道的形成。杂化轨道的形成。 铍原子铍原子2s2s轨道上的轨道上的1 1个电子进入个电子进入2p2p轨道轨道,1,1个个2s2s轨道和轨道和1 1个个2p2p轨道轨道 发生杂化发生杂化, ,形成能量相等、成分相同的形成能量相等、成分相同的_个个spsp杂化轨道。杂化轨道。 图示为图示为 2 2 (2)sp(2)sp杂化轨道的空间指向。杂化轨道的空间指向。 两个两个spsp杂化轨道呈杂化轨道呈_,_,其夹角为其夹角为_。 (3)(3)共价键的形成。共价键的形成。 铍原子的铍原子的2 2个个spsp杂化轨道分别与杂化轨道分别与2 2个氯原子的个氯原子的_轨道重叠
7、形成轨道重叠形成_个相个相 同的同的 键。键。 直线形直线形 180180 3p3p 2 2 三、确定分子空间构型的简易方法三、确定分子空间构型的简易方法 1.1.价层电子对互斥模型。价层电子对互斥模型。 由于价层电子对之间的由于价层电子对之间的_作用作用, ,它们趋向于尽可能地相互它们趋向于尽可能地相互 远离以减小斥力远离以减小斥力, ,分子尽可能采取分子尽可能采取_的空间构型。的空间构型。 2.2.价电子对数计算方法。价电子对数计算方法。 对于对于ABABm m型分子型分子(A(A为中心原子为中心原子,B,B为配位原子为配位原子),),分子的价电子对数分子的价电子对数 可以通过下式确定可以
8、通过下式确定: : 相互排斥相互排斥 对称对称 m n 2 中心原子的价电子数每个配位原子提供的价电子数 3.3.具有相同价电子对数的分子具有相同价电子对数的分子, ,中心原子的中心原子的_,_,价价 电子对分布的几何构型也相同。电子对分布的几何构型也相同。 4.4.一般来说一般来说, ,孤电子对、成键电子对之间斥力大小的顺序为孤电子对、成键电子对之间斥力大小的顺序为 _之间的斥力之间的斥力_之间的之间的 斥力斥力_之间的斥力。之间的斥力。 杂化轨道类型相同杂化轨道类型相同 孤电子对与孤电子对孤电子对与孤电子对 孤电子对与成键电子对孤电子对与成键电子对 成键电子对与成键电子对成键电子对与成键电
9、子对 5.5.等电子理论等电子理论: : (1)(1)等电子原理等电子原理: :具有相同具有相同_和相同和相同_的分子或离子的分子或离子 具有相同的具有相同的_。如。如COCO和和N N2 2, ,二者分子结构非常相似二者分子结构非常相似, ,它们的它们的 分子中价电子总数都是分子中价电子总数都是10,10,都形成都形成1 1个个 键和键和2 2个个 键键, ,键能都较大。键能都较大。 (2)(2)利用等电子原理可以判断一些简单分子或离子的立体构型。利用等电子原理可以判断一些简单分子或离子的立体构型。 价电子数价电子数 原子数原子数 结构特征结构特征 四、分子的极性和手性分子四、分子的极性和手
10、性分子 1.1.极性分子与非极性分子极性分子与非极性分子: : (1)(1)极性分子极性分子: :正电荷重心和负电荷重心正电荷重心和负电荷重心_的分子。的分子。 (2)(2)非极性分子非极性分子: :正电荷重心和负电荷重心正电荷重心和负电荷重心_的分子。的分子。 不相重合不相重合 相重合相重合 2.2.非极性分子、极性分子的判断方法非极性分子、极性分子的判断方法: : (1)(1)双原子分子。双原子分子。 分子的极性取决于成键原子之间的共价键是否有分子的极性取决于成键原子之间的共价键是否有_,_,以以_ 结合的双原子分子是极性分子结合的双原子分子是极性分子, ,以以_结合的双原子分子是结合的双
11、原子分子是 非极性分子。非极性分子。 极性极性 极性键极性键 非极性键非极性键 (2)(2)以极性键结合的多原子分子以极性键结合的多原子分子(AB(ABm m型型) )。 分子的极性取决于分子的分子的极性取决于分子的_。若配位原子。若配位原子_地分布在中地分布在中 心原子周围心原子周围, ,整个分子的正、负电荷重心整个分子的正、负电荷重心_,_,则分子为非极性分则分子为非极性分 子。子。 空间构型空间构型 对称对称 相重合相重合 3.3.分子的极性对物质溶解性的影响分子的极性对物质溶解性的影响相似相溶规则。相似相溶规则。 非极性分子构成的物质一般易溶于非极性分子构成的物质一般易溶于_溶剂溶剂,
12、 ,极性分子构成的极性分子构成的 物质一般易溶于物质一般易溶于_溶剂。溶剂。 非极性非极性 极性极性 4.4.手性分子手性分子: : (1)(1)手性异构体和手性分子。手性异构体和手性分子。 _和和_完全相同完全相同, ,但如同左手和右手一样互为镜但如同左手和右手一样互为镜 像像, ,在三维空间里不能在三维空间里不能_的一对分子互称手性异构体。有手性异的一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。构体的分子称为手性分子。 (2)(2)手性碳原子。手性碳原子。 当四个不同的原子或基团连接在同一碳原子上时当四个不同的原子或基团连接在同一碳原子上时, ,形成的化合物存形成的化合物存 在
13、在_。其中。其中, ,连接四个不同的原子或基团的连接四个不同的原子或基团的_称为手称为手 性碳原子。性碳原子。 组成组成 原子的排列方式原子的排列方式 重叠重叠 手性异构体手性异构体 碳原子碳原子 【自我小测自我小测】 1.1.思考辨析思考辨析: : (1)(1)任意不同的原子轨道都可以杂化。任意不同的原子轨道都可以杂化。 ( ( ) ) 分析分析: :。原子轨道只有在形成分子的过程中才能杂化。原子轨道只有在形成分子的过程中才能杂化, ,孤立的原子不孤立的原子不 会发生杂化会发生杂化; ;另外另外, ,不是任意的不同轨道都能杂化不是任意的不同轨道都能杂化, ,只有能量相近的轨只有能量相近的轨
14、道才能杂化。道才能杂化。 (2)(2)价电子对数相同的分子价电子对数相同的分子, ,其空间构型都相同。其空间构型都相同。 ( ( ) ) 分析分析: :。CHCH4 4、NHNH3 3、H H2 2O O分子的价电子对数均为分子的价电子对数均为4,CH4,CH4 4呈正四面体构呈正四面体构 型型,NH,NH3 3为三角锥型为三角锥型,H,H2 2O O为为V V形。形。 (3)(3)含有极性键的分子一定是极性分子。含有极性键的分子一定是极性分子。 ( ( ) ) 分析分析: :。含有极性键的分子不一定是极性分子。含有极性键的分子不一定是极性分子, ,如如COCO2 2分子分子, ,在其内部在其
15、内部 存在两个碳氧极性键存在两个碳氧极性键, ,但是由于二氧化碳是一个直线形的高对称分子但是由于二氧化碳是一个直线形的高对称分子, , 所以所以COCO2 2分子是一个非极性分子。分子是一个非极性分子。 (4)(4)手性分子存在同分异构体。手性分子存在同分异构体。 ( ( ) ) 分析分析: :。具有手性关系的分子之间互称同分异构体。具有手性关系的分子之间互称同分异构体, ,也叫手性异构体。也叫手性异构体。 2.(20152.(2015厦门高二检测厦门高二检测) )下列说法正确的是下列说法正确的是 ( ( ) ) A.CHClA.CHCl3 3是三角锥型是三角锥型 B.HB.H2 2O O分子
16、中氧原子为分子中氧原子为spsp2 2杂化杂化, ,其分子几何构型为其分子几何构型为V V形形 C.C.二氧化碳中碳原子为二氧化碳中碳原子为spsp杂化杂化, ,为直线形分子为直线形分子 D.N D.N 是平面四边形结构是平面四边形结构 【解析解析】选选C C。CHClCHCl3 3是四面体形分子是四面体形分子,A,A错误错误;H;H2 2O O分子中氧原子为分子中氧原子为 spsp3 3杂化杂化, ,其分子几何构型为其分子几何构型为V V形形,B,B错误错误; ;二氧化碳中碳原子为二氧化碳中碳原子为spsp杂杂 化化, ,为直线形分子为直线形分子,C,C正确正确;N ;N 是正四面体结构。是
17、正四面体结构。 4 H 4 H 3.3.根据价层电子对互斥理论及原子的杂化理论判断根据价层电子对互斥理论及原子的杂化理论判断NFNF3 3分子的空间构分子的空间构 型和中心原子的杂化方式分别为型和中心原子的杂化方式分别为 ( ( ) ) A.A.直线形、直线形、spsp杂化杂化 B.B.三角形、三角形、spsp2 2杂化杂化 C.C.三角锥型、三角锥型、spsp2 2杂化杂化 D.D.三角锥型、三角锥型、spsp3 3杂化杂化 【解析解析】选选D D。氮原子的杂化轨道数为。氮原子的杂化轨道数为3+1=4,3+1=4,采用采用spsp3 3杂化。氮原子杂化。氮原子 的价电子对数为的价电子对数为
18、=4,=4,氮原子结合了氮原子结合了3 3个原子个原子, ,故该分子呈三角锥故该分子呈三角锥 型。型。 53 2 4.(SJP754.(SJP75改编改编) )根据等电子原理根据等电子原理, ,判断下列各组微粒属于等电子体判断下列各组微粒属于等电子体 的是的是 ( ( ) ) A.HA.H2 2O O、H H2 2S S B.HFB.HF、NHNH3 3 C.COC.CO、COCO2 2 D.NOD.NO2 2、SOSO2 2 【解析解析】选选A A。A A中两个分子的价电子数和原子数分别相等中两个分子的价电子数和原子数分别相等, ,是等电子是等电子 体。体。 5.(SJP755.(SJP75
19、改编改编) )已知已知COCO2 2、BFBF3 3、CHCH4 4、SOSO3 3都是非极性分子都是非极性分子,NH,NH3 3、H H2 2S S、 H H2 2O O、SOSO2 2都是极性分子都是极性分子, ,由此可推知由此可推知ABABn n型分子是非极性分子的经验规型分子是非极性分子的经验规 律是律是 ( ( ) ) A.A.分子中所有原子都在同一平面内分子中所有原子都在同一平面内 B.B.分子中不含氢原子分子中不含氢原子 C.C.在在ABABn n型分子中型分子中,A,A元素为最高正价元素为最高正价 D.D.在在ABABn n型分子中型分子中,A,A原子最外层电子都已成键原子最外
20、层电子都已成键 【解析解析】选选D D。结合所给出的实例分析可知。结合所给出的实例分析可知, ,当当A A元素的最外层电子均元素的最外层电子均 已成键时已成键时, ,分子无极性分子无极性, ,此时此时A A元素的化合价的绝对值等于最外层电子元素的化合价的绝对值等于最外层电子 数数, ,所以所以D D项正确。项正确。 6.(SJP756.(SJP75改编改编) )当一个碳原子所连四个原子或原子团不同时当一个碳原子所连四个原子或原子团不同时, ,该碳原该碳原 子叫子叫“手性碳原子手性碳原子”。下列化合物中含有。下列化合物中含有2 2个手性碳原子的是个手性碳原子的是( ( ) ) 【解析解析】选选C
21、 C。A A、B B、D D中各有一个手性碳原子。中各有一个手性碳原子。 一、杂化轨道理论一、杂化轨道理论 1.1.杂化轨道的成键特点杂化轨道的成键特点: : (1)(1)杂化轨道成键时杂化轨道成键时, ,要满足化学键之间最小排斥原理要满足化学键之间最小排斥原理, ,键与键间排斥键与键间排斥 力的大小决定键的方向力的大小决定键的方向, ,即决定杂化轨道间的夹角即决定杂化轨道间的夹角, ,键角越大键角越大, ,化学键化学键 之间的排斥力越小。之间的排斥力越小。 (2)sp(2)sp杂化和杂化和spsp2 2杂化的两种形式中杂化的两种形式中, ,原子还有未参与杂化的原子还有未参与杂化的p p轨道轨
22、道, ,可可 用于形成用于形成 键键, ,而杂化轨道只能用于形成而杂化轨道只能用于形成 键或者用来容纳未参与成键或者用来容纳未参与成 键的孤电子对。键的孤电子对。 2.2.杂化类型的判断杂化类型的判断: : (1)(1)公式公式:n= (:n= (中心原子的价电子数中心原子的价电子数+ +配位原子的成键电子数配位原子的成键电子数电荷电荷 数数););其中中心原子的价电子数等于中心原子的最外层电子数其中中心原子的价电子数等于中心原子的最外层电子数, ,配位原配位原 子中卤素原子、氢原子提供子中卤素原子、氢原子提供1 1个电子个电子, ,氧、硫原子按不提供电子计算。氧、硫原子按不提供电子计算。 1
23、 2 (2)(2)根据根据n n值判断杂化类型。值判断杂化类型。 n=2n=2时时,sp,sp杂化杂化, ,如如BeClBeCl2 2,n= ,n= (2+2)=2;(2+2)=2; n=3n=3时时,sp,sp2 2杂化杂化, ,如如N ,n= N ,n= (5+1)=3;(5+1)=3; n=4n=4时时,sp,sp3 3杂化杂化, ,如如N ,n= N ,n= (5+4(5+4- -1)=41)=4。 3 O 4 H 1 2 1 2 1 2 3.3.常见杂化类型常见杂化类型: : 4.4.等电子原理及其应用等电子原理及其应用: : (1)(1)原理原理: :具有相同的原子总数具有相同的原
24、子总数, ,而且全部电子总数或价电子总数也相而且全部电子总数或价电子总数也相 等的分子或离子具有相同的结构特征等的分子或离子具有相同的结构特征, ,这个原理称为“等电子原理”。这个原理称为“等电子原理”。 符合此条件的分子或离子互为等电子体。符合此条件的分子或离子互为等电子体。 (2)(2)应用应用: :判断一些简单分子或离子的立体结构。判断一些简单分子或离子的立体结构。 S S 、P P 等离子符合等离子符合AXAX4 4通式通式, ,价电子总数为价电子总数为32,32,中心原子采取中心原子采取spsp3 3 杂化杂化, ,呈四面体空间构型。呈四面体空间构型。 S S 、P P 等离子符合等
25、离子符合AXAX3 3通式通式, ,价电子总数为价电子总数为26,26,中心原子采取中心原子采取spsp3 3 杂化杂化, ,由于存在一对孤电子对由于存在一对孤电子对, ,分子呈三角锥型空间构型。分子呈三角锥型空间构型。 等电子体不仅有相似的空间构型等电子体不仅有相似的空间构型, ,而且有相似的性质。如晶体硅、而且有相似的性质。如晶体硅、 锗是良好的半导体材料锗是良好的半导体材料, ,它们的等电子体它们的等电子体AlPAlP、GaAsGaAs也都是良好的半导也都是良好的半导 体材料。体材料。 2 3 O 2 4 O 3 4 O 3 3 O 【点拨点拨】 (1)(1)原子轨道的杂化只有在形成分子
26、的过程中才会发生原子轨道的杂化只有在形成分子的过程中才会发生, ,孤立的原子是孤立的原子是 不可能发生杂化的。不可能发生杂化的。 (2)(2)杂化前后轨道数目不变。杂化前后轨道数目不变。 (3)(3)只有能量相近的轨道才能杂化只有能量相近的轨道才能杂化( (如如2s2s和和2p)2p)。 (4)(4)杂化轨道成键时要满足化学键间最小排斥原理。杂化轨道间的夹杂化轨道成键时要满足化学键间最小排斥原理。杂化轨道间的夹 角决定分子的空间构型。角决定分子的空间构型。 (5)(5)杂化轨道所形成的化学键全部为杂化轨道所形成的化学键全部为 键。键。 【针对训练针对训练】 1.(20151.(2015邯郸高二
27、检测邯郸高二检测) )下列分子的中心原子采用下列分子的中心原子采用spsp2 2杂化方式的杂化方式的 是是 ( ( ) ) A.PBrA.PBr3 3 B.CHB.CH4 4 C.BFC.BF3 3 D.HD.H2 2O O 【解析解析】选选C C。A A中磷原子的价层电子对数为中磷原子的价层电子对数为(5+3)/2=4,(5+3)/2=4,磷原子采用磷原子采用 spsp3 3杂化杂化;B;B中碳原子的价层电子对数为中碳原子的价层电子对数为(4+4)/2=4,(4+4)/2=4,碳原子采用碳原子采用spsp3 3杂杂 化化;C;C中硼原子的价层电子对数为中硼原子的价层电子对数为(3+3)/2=
28、3,(3+3)/2=3,硼原子采用硼原子采用spsp2 2杂化杂化;D;D中中 氧原子的价层电子对数为氧原子的价层电子对数为(6+2)/2=4,(6+2)/2=4,氧原子采用氧原子采用spsp3 3杂化。杂化。 2.(20152.(2015衡阳高二检测衡阳高二检测) )下列说法正确的是下列说法正确的是 ( ( ) ) A.A.凡是中心原子采取凡是中心原子采取spsp3 3杂化方式成键的分子其空间构型都是正四面杂化方式成键的分子其空间构型都是正四面 体体 B.CHB.CH4 4分子中的分子中的spsp3 3杂化轨道是由杂化轨道是由4 4个氢原子的个氢原子的1s1s轨道和碳原子的轨道和碳原子的2p
29、2p轨轨 道混合起来形成的道混合起来形成的 C.spC.sp3 3杂化轨道是由同一个原子中能量相近的杂化轨道是由同一个原子中能量相近的s s轨道和轨道和p p轨道混合起来轨道混合起来 形成的一组能量相近的新轨道形成的一组能量相近的新轨道 D.D.含有含有 键的化合物与只含键的化合物与只含 键的化合物的化学性质差别较大键的化合物的化学性质差别较大 【解析解析】选选D D。凡是中心原子采取。凡是中心原子采取spsp3 3杂化方式成键的分子杂化方式成键的分子, ,其空间构其空间构 型不一定都是正四面体型不一定都是正四面体, ,如如H H2 2O O、NHNH3 3, ,故故A A项错误项错误;CH;
30、CH4 4分子中的分子中的spsp3 3杂化杂化 轨道是由碳原子的轨道是由碳原子的2s2s轨道和轨道和2p2p轨道杂化形成的轨道杂化形成的, ,故故B B项错误项错误;sp;sp3 3杂化轨杂化轨 道是由同一个原子中能量相近的道是由同一个原子中能量相近的s s轨道和轨道和p p轨道形成的一组能量相同的轨道形成的一组能量相同的 新轨道新轨道, ,故故C C项错误项错误;D;D项正确。项正确。 【补偿训练补偿训练】下列关于丙烯下列关于丙烯(CH(CH3 3CHCHCHCH2 2) )的说法正确的是的说法正确的是( ( ) ) A.A.丙烯分子有丙烯分子有8 8个个 键键,1,1个个 键键 B.B.
31、丙烯分子中丙烯分子中3 3个碳原子都是个碳原子都是spsp3 3杂化杂化 C.C.丙烯分子不存在非极性键丙烯分子不存在非极性键 D.D.丙烯分子中丙烯分子中3 3个碳原子不在同一平面内个碳原子不在同一平面内 【解题指南解题指南】解答本题时要注意以下两点解答本题时要注意以下两点: : (1)(1)丙烯中碳原子的成键方式的多样性决定了碳原子的杂化类型的多丙烯中碳原子的成键方式的多样性决定了碳原子的杂化类型的多 样性。样性。 (2)(2)碳原子的杂化类型决定了分子的空间构型。碳原子的杂化类型决定了分子的空间构型。 【解析解析】选选A A。丙烯。丙烯(CH(CH3 3CHCHCHCH2 2) )分子中
32、甲基上的碳原子杂化方式分子中甲基上的碳原子杂化方式 是是spsp3 3杂化杂化, ,所以其形成的化学键全部是所以其形成的化学键全部是键键, ,中间的中间的“CHCH”中的中的 碳原子的杂化方式是碳原子的杂化方式是spsp2 2杂化杂化, ,形成形成3 3个个键和键和1 1个个键键, ,最后的最后的“CHCH2 2” 中的碳原子的杂化方式是中的碳原子的杂化方式是spsp2 2杂化杂化, ,其中含有其中含有3 3个个键和键和1 1个个键键, ,综上所综上所 述丙烯分子有述丙烯分子有8 8个个键键,1,1个个键键,A,A正确正确,B,B不正确不正确; ;丙烯分子中存在碳碳丙烯分子中存在碳碳 单键和碳
33、碳双键的非极性键单键和碳碳双键的非极性键,C,C不正确不正确; ;由于丙烯由于丙烯(CH(CH3 3CHCH CHCH2 2) )分子分子 中的两个双键碳原子均是采用的中的两个双键碳原子均是采用的spsp2 2杂化杂化, ,所以两个双键碳原子以及与所以两个双键碳原子以及与 其直接相连的原子构成平面形其直接相连的原子构成平面形, ,所以丙烯分子中的三个碳原子均在一所以丙烯分子中的三个碳原子均在一 个平面内。个平面内。 二、用价层电子对互斥理论确定分子空间构型二、用价层电子对互斥理论确定分子空间构型 1.1.杂化类型的判断。杂化类型的判断。 因为杂化轨道只能用于形成因为杂化轨道只能用于形成 键或者
34、用来容纳孤电子对键或者用来容纳孤电子对, ,而两个原子而两个原子 之间只能形成一个之间只能形成一个 键键, ,故有下列关系故有下列关系: : 杂化轨道数杂化轨道数= =中心原子孤电子对数中心原子孤电子对数+ +中心原子结合的原子数中心原子结合的原子数, ,再由杂化再由杂化 轨道数判断杂化类型。例如轨道数判断杂化类型。例如, , 代表物代表物 杂化轨道数杂化轨道数 杂化轨道类型杂化轨道类型 COCO2 2 0+2=20+2=2 spsp CHCH2 2O O 0+3=30+3=3 spsp2 2 CHCH4 4 0+4=40+4=4 spsp3 3 SOSO2 2 1+2=31+2=3 spsp
35、2 2 NHNH3 3 1+3=41+3=4 spsp3 3 H H2 2O O 2+2=42+2=4 spsp3 3 2.2.确定中心原子价电子对数的方法。确定中心原子价电子对数的方法。 对于对于AXAXm m型分子型分子(A(A是中心原子是中心原子,X,X是配位原子是配位原子),),分子的价电子对数可以分子的价电子对数可以 通过下式确定通过下式确定: :即即 规定规定: :作为配体作为配体, ,卤素原子和氢原子提供卤素原子和氢原子提供1 1个电子个电子, ,氧族元素的原子不氧族元素的原子不 提供电子提供电子; ; AXm n 2 的价电子数 提供的价电子数离子电荷数 。 作为中心原子作为中
36、心原子, ,卤素原子按提供卤素原子按提供7 7个电子计算个电子计算, ,氧族元素的原子按提氧族元素的原子按提 供供6 6个电子计算个电子计算, ,即中心原子的价电子数等于中心原子的最外层电子数即中心原子的价电子数等于中心原子的最外层电子数; ; 对于复杂离子对于复杂离子, ,在计算价电子对数时在计算价电子对数时, ,还应加上阴离子的电荷数或减还应加上阴离子的电荷数或减 去阳离子的电荷数去阳离子的电荷数; ; 计算价电子对数时计算价电子对数时, ,若剩余若剩余1 1个电子个电子, ,亦当作亦当作1 1对电子处理。对电子处理。 双键、叁键等多重键作为双键、叁键等多重键作为1 1对电子看待。对电子看
37、待。 3.3.判断分子的空间构型。判断分子的空间构型。 根据成键电子对数和孤电子对数根据成键电子对数和孤电子对数, ,可以确定相应的较稳定的分子几何可以确定相应的较稳定的分子几何 构型构型, ,如下表所示如下表所示: : 价电价电 子子 成键电成键电 子对数子对数 孤电子对孤电子对 数数 分子空间构型分子空间构型 实例实例 2 2 2 2 0 0 直线形直线形 BeClBeCl2 2、COCO2 2 3 3 3 3 0 0 平面三角形平面三角形 BFBF3 3、SOSO3 3 2 2 1 1 V V形形 SnBrSnBr2 2、PbClPbCl2 2 4 4 4 4 0 0 正四面体型正四面体
38、型 CHCH4 4、CClCCl4 4 3 3 1 1 三角锥型三角锥型 NHNH3 3、PClPCl3 3 2 2 2 2 V V形形 H H2 2O O 【针对训练针对训练】 1.1.下列分子和离子中中心原子价层电子对互斥模型为四面体型下列分子和离子中中心原子价层电子对互斥模型为四面体型, ,且分且分 子或离子空间的构型为子或离子空间的构型为V V形的是形的是 ( ( ) ) A.NA.N B.PHB.PH3 3 C.HC.H3 3O O+ + D.OFD.OF2 2 【解题指南解题指南】解答本题时要注意以下两点解答本题时要注意以下两点: : (1)(1)根据价电子对的计算方法计算价电子对
39、数根据价电子对的计算方法计算价电子对数; ; (2)(2)价电子对空间构型和分子或离子的空间构型的差别。价电子对空间构型和分子或离子的空间构型的差别。 4 H 【解析解析】选选D D。根据价层电子对互斥理论计算中心原子的价电子对数。根据价层电子对互斥理论计算中心原子的价电子对数 可知可知: : N N 的价电子对数的价电子对数:n=(5+1:n=(5+14 4- -1)/2=4;1)/2=4; PHPH3 3的价电子对数的价电子对数:n=(5+1:n=(5+13)/2=4;3)/2=4; H H3 3O O+ +的价电子对数的价电子对数:n=(6+1:n=(6+13 3- -1)/2=4;1)
40、/2=4; OFOF2 2的价电子对数的价电子对数:n=(6+1:n=(6+12)/2=4;2)/2=4; 4 H 所以四种分子或者离子的中心原子价层电子对互斥模型为四面体型所以四种分子或者离子的中心原子价层电子对互斥模型为四面体型, , 但是由于但是由于OFOF2 2中氧原子与两个氟原子形成两个中氧原子与两个氟原子形成两个键键, ,且氧原子还有两对且氧原子还有两对 孤电子对孤电子对, ,会对两个会对两个键产生强大的排斥力键产生强大的排斥力, ,所以该分子的空间构型是所以该分子的空间构型是 V V形。形。 【方法规律方法规律】用价层电子对互斥模型判断分子或离子构型的思路用价层电子对互斥模型判断
41、分子或离子构型的思路 (1)(1)确定中心原子的价电子层中总电子对数确定中心原子的价电子层中总电子对数, ,即中心原子的价电子数和即中心原子的价电子数和 配位原子供给的电子总和配位原子供给的电子总和, ,然后除以然后除以2,2,即为中心原子价电子对数。即为中心原子价电子对数。 (2)(2)根据中心原子的价电子对数找出价层电子对互斥模型根据中心原子的价电子对数找出价层电子对互斥模型, ,即价电子对即价电子对 数为数为2:2:直线形直线形, ,为为3:3:平面三角形平面三角形, ,为为4:4:正四面体。正四面体。 (3)(3)根据孤电子对及成键电子对之间的斥力判断出微粒的空间结构。根据孤电子对及成
42、键电子对之间的斥力判断出微粒的空间结构。 2.(20152.(2015成都高二检测成都高二检测) )用价层电子对互斥理论预测用价层电子对互斥理论预测H H2 2S S和和BFBF3 3的立体的立体 结构结构, ,两个结论都正确的是两个结论都正确的是 ( ( ) ) A.A.直线形直线形; ;三角锥型三角锥型 B.VB.V形形; ;三角锥型三角锥型 C.C.直线形直线形; ;平面三角形平面三角形 D.VD.V形形; ;平面三角形平面三角形 【解析解析】选选D D。根据价层电子对互斥理论。根据价层电子对互斥理论,H,H2 2S S是属于中心原子上有孤是属于中心原子上有孤 电子对的电子对的, ,它们
43、相互排斥而形成它们相互排斥而形成V V形结构形结构;BF;BF3 3是中心原子上没有孤电子是中心原子上没有孤电子 对的对的, ,中心原子周围原子数是中心原子周围原子数是3,3,故为平面三角形。故为平面三角形。 【补偿训练补偿训练】氯化亚砜氯化亚砜(SOCl(SOCl2 2) )是一种很重要的化学试剂是一种很重要的化学试剂, ,可以作为氯可以作为氯 化剂和脱水剂。下列关于氯化亚砜分子的几何构型和中心原子化剂和脱水剂。下列关于氯化亚砜分子的几何构型和中心原子(S)(S)采采 取杂化方式的说法正确的是取杂化方式的说法正确的是 ( ( ) ) A.A.三角锥型、三角锥型、spsp3 3 B.VB.V形
44、、形、spsp2 2 C.C.平面三角形、平面三角形、spsp2 2 D.D.三角锥型、三角锥型、spsp2 2 【解析解析】选选A A。SOClSOCl2 2分子中分子中S S的杂化轨道数为的杂化轨道数为1+3=4,S1+3=4,S采取采取spsp3 3杂化杂化, ,由由 于孤电子对占据一个杂化轨道于孤电子对占据一个杂化轨道, ,分子构型为三角锥型。分子构型为三角锥型。 三、分子的极性和手性分子三、分子的极性和手性分子 1.1.键的极性与分子极性之间的关系键的极性与分子极性之间的关系: : 2.2.分子极性的判断方法分子极性的判断方法: : (1)(1)化合价法。化合价法。 ABABm m型
45、分子中心原子的化合价的绝对值等于该元素的价电子数时型分子中心原子的化合价的绝对值等于该元素的价电子数时, ,该分该分 子为非极性分子子为非极性分子, ,此时分子的空间结构对称此时分子的空间结构对称; ;若中心原子的化合价的绝若中心原子的化合价的绝 对值不等于其价电子数对值不等于其价电子数, ,则分子的空间结构不对称则分子的空间结构不对称, ,其分子为极性分子。其分子为极性分子。 (2)(2)物理模型法。物理模型法。 将将ABABm m型分子中心原子看成一个受力物体型分子中心原子看成一个受力物体, ,将将A A、B B间的极性共价键看成间的极性共价键看成 作用于中心原子上的力作用于中心原子上的力, ,根据根据ABABm m的空间构型的空间构型, ,判断中心原子受力是否判断中心原子受力是否 平衡平衡, ,如果受力平衡如果受力平衡, ,则则ABABm m型分子为非极性分子型分子为非极性分子,
