苏教版2019高二化学选择性必修第二册第4章 分子空间结构与物质性质（同步课件）

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第四章 分子空间结构与物质性质目录CONTENTS第一节 分子的空间结构模型——杂化轨道理论第二节 价层电子对互斥模型和等电子原理第三节 分子的极性和手性分子第四节 配合物的形成和应用第一节 Part One分子的空间结构模型——杂化轨道理论为了解释CH4等分子的空间结构，美国化学家鲍林于1931年提出了杂化轨道理论。美国化学家鲍林在形成多原子分子的过程中，中心原子的若干能量相近的原子轨道重新组合，形成一组能量相等、成分相同的新轨道，这种轨道重新组合的过程叫做杂化，所形成的新轨道就称为杂化轨道。一、杂化轨道理论一、杂化轨道理论杂化前后的不变与变不变：原子轨道的数目变轨道的成分轨道的能量轨道的形状轨道的方向更有利于成键：轨道成键时更有利于轨道间的重叠满足最小排斥，最大夹角分布杂化后形成的化学键更稳定杂化轨道只用于形成σ键和容纳孤电子对一、杂化轨道理论 甲烷分子中碳原子的4个sp3杂化轨道分别与4个氢原子的1s轨道重叠，形成4个相同的C-H σ键，呈正四面体形。甲烷分子中C—H键之间的夹角——键角都是109°28＇。一、杂化轨道理论sp2杂化轨道的形成过程 120°每个sp2杂化轨道的形状也为一头大，一头小，含有 1/3 s 轨道和 2/3 p 轨道的成分每两个轨道间的夹角为120°，呈平面三角形。 sp2杂化：1个s 轨道与2个p 轨道进行的杂化, 形成3个sp2 杂化轨道。一、杂化轨道理论sp杂化轨道的形成过程 180°sp杂化轨道的形状为一头大，一头小，含有1/2 s 轨道和1/2 p 轨道的成分两个轨道间的夹角为180°，呈直线形。 sp 杂化：1个s 轨道与1个p 轨道进行的杂化, 形成2个sp杂化轨道。总结1．分子的空间结构与杂化轨道类型的关系(1)杂化轨道全部用于形成σ键时总结第二节 Part Two价层电子对互斥模型和等电子原理一、价层电子对互斥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，而趋向于尽可能彼此远离以减小斥力，分子尽可能采取对称的空间结构。内容:分子的空间结构是中心原子的“价电子对”相互排斥的结果。一价层电子对互斥(VSEPR models)模型一、价层电子对互斥模型ABm型分子的价电子对计算方法对于ABm型分子（A是中心原子，B是配位原子），分子的价电子对数可以通过下式确定：二价电子对的计算n=对于主族元素，等于原子的最外层电子数，如：C为4个，N为5个；对于阳离子，等于价电子数-离子电荷数，如：NH4+为5-1=4个；对于阴离子，等于价电子数+|离子电荷数|，如：PO43-为5+3=8个。一、价层电子对互斥模型作为配位原子，卤素原子、氢原子提供1个价电子，氧原子和硫原子按不提供价电子计算；作为中心原子，卤素原子按提供7个价电子计算，氧族原子按提供6个价电子计算；为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数，H为1，其他原子＝ 8－该原子的价电子数。 如：O为2、N为3（化合价数） n=一、价层电子对互斥模型根据分子中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空间结构。一、价层电子对互斥模型一、价层电子对互斥模型二、等电子原理1、等电子体具有相同价电子数和相同原子数的分子或离子具有相同的结构特征，性质相近2、等电子体原理C ON N结构性质决定反映1个σ键和2个π键典例解析(1)同族元素互换法：即将既定粒子中的某元素换成它的同族元素。(2)价电子迁移法：即将既定粒子中的某元素原子的价电子逐一转移给粒子中的另一种元素的原子，相应原子的质子数也随之减少或增加，变换为具有相应质子数的元素。(3)电子电荷互换法：即将既定粒子中的某元素原子的价电子转化为粒子所带的电荷，相应原子的质子数也随之减少或增加。这种方法可实现分子与离子的互换。等电子体的确定方法二、等电子原理常见等电子体CO N22个原子价电子总数 103个原子价电子总数 163个原子价电子总数 184个原子价电子总数 245个原子价电子总数 32平面三角直线型V型CO2 CS2SO2 O3SO3 BF3 CCl4 SiF4 CN– NO+ C22–NO2+ N3–NO2–CO32– NO3–SO42– PO43–核外电子总数不一定相同； 等电子体可以拓展到离子。等电子原理应用：可以判断一些简单分子或离子的立体结构。第三节 Part Three分子的极性和手性分子一、分子的极性共价键极性键非极性键空间不对称极性分子双原子分子：HCl、NO、COV型分子：H2O、H2S、SO2三角锥形分子：NH3、PH3非正四面体：CHCl3 特别地：H2O2、O3非极性分子单质分子：Cl2、N2、P4、O2直线形分子：CO2、CS2、C2H2正三角形：SO3、BF3平面形：苯、乙烯正四面体：CH4、CCl4、SiF4空间对称一、分子的极性②根据所含共价键的类型及分子的空间结构判断 一、分子的极性一、分子的极性“相似相溶”规则非极性溶质一般能溶于非极性溶剂，而极性溶质一般能溶于极性溶剂。极性分子蔗糖硼酸H2O萘碘CCl4非极性分子溶质溶剂一、分子的极性氢键的影响溶剂与溶质之间存在氢键，溶解性好，溶质分子不能与水分子形成氢键，在水中溶解度就比较小。如NH3极易溶于水，甲醇、乙醇、甘油、乙酸等能与水混溶，就是因为它们与水形成了分子间氢键的原因。发生化学反应如果溶质与水能发生化学反应，也会增大溶质的溶解度。如SO2与水发生反应生成H2SO3，而H2SO3可溶于水，因此，SO2的溶解度较大。二、手性分子左手和右手互为镜像，但不能相互叠合。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（对映异构），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。二、手性分子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。每个手性碳原子所连接的原子或基团在空间的排布就像左右手关系（或实物与其镜像关系）那样，相似但不能重叠。手性碳原子第四节 Part Four配合物的形成和应用一、配合物的形成由提供孤电子对的配位体与接受孤电子对的中心原子以配位键结合形成的化合物称为配位化合物，简称配合物。2-硫酸四氨合铜一、配合物的形成[Cu(NH3)4]SO4内界（配离子）硫酸四氨合铜①配离子念法：配位数→配体名称→合→中心原子（离子）名称②配合物→类似于盐（酸、碱）的念法配合物的命名配合物中外界中的离子能电离出来,而内界中的离子不能电离出来。一、配合物的形成中心原子具有空轨道的原子或离子，常是过渡金属的原子或离子。配位原子提供孤电子对的原子，常是ⅤA ⅥA ⅦA族原子。不一定，有的配合物没有外界。如Fe(CO)5、Fe(SCN)3。有的配合物有多种配体。如[Cu(NH3)2(H2O)2] SO4、[Co(SO4)(NH3)5]Br、[Co(NH3)5Br]SO4。思考：配合物一定是由内界和外界组成吗？一、配合物的形成配合物的空间结构含有两种或两种以上配位体的配合物，若配位体在空间的排列方式不同，就能形成不同几何构型的配合物。如Pt(NH3)2Cl2就有顺式和反式两种异构体。一、配合物的形成二、配合物的应用配合键的稳定性配合物具有一定的稳定性，配合物中的配位键越强，配合物越稳定。当中心离子相同时，配合物的稳定性与配体的性质有关。电子对给予体形成配位键的能力：NH3 > H2O接受体形成配位键的能力：H+ > 过渡金属> 主族金属配位键越强，配合物越稳定： Cu2+——OH- < Cu2+——NH3 < H+——NH3本章小结分子的空间结构模型——杂化轨道理论分子的极性和手性分子不良反应价层电子对互斥模型和等电子原理分子的极性手性分子价层电子对互斥模型等电子原理杂化轨道理论配合物的形成和应用配合物的形成配合物的应用谢谢观看THANKS