【金牌学案】2016-2017学年高中化学苏教版选修三课件4.1 分子构型与物质的性质

问题导学
即时检测
1
2
3
1.杂化轨道理论 活动与探究 轨道杂化的目的就是为了形成σ键和容纳孤电子对。用杂化轨道 理论分析C2H6、C2H4、C2H2的成键情况。
分子结构 碳原子杂 成键情况 化方式 ①每个 C 原子的 3 个 sp3杂化 轨道分 别与 3 个 H 原子的 1s 轨道重叠 3 sp 杂化 形成 C—H σ 键。 ②两个 C 原子各以1个sp3杂化 轨道发 生重叠形成 C—C σ 键
问题导学
即时检测
1
2
3
2.价层电子对互斥理论确定分子空间构型的方法 活动与探究 运用价层电子对互斥理论确定下列分子或离子的VSEPR(价层电 子对互斥理论)模型和空间构型。
分子 BeCl2 SCl2 BF3 PF3
+ NH4 2-
σ 键电子 中心原子孤 VSEPR 分子或离子 结构式 模型名称 对数 电子对数 空间构型
2 和3p 3
的成分。sp2 杂化轨道间的夹角为
目标导航
预习引导
③sp3杂化:sp3杂化轨道是由1个s轨道和3个p轨道杂化而成,每个 1 3 sp3杂化轨道含 s 和 p的成分,sp3杂化轨道间的夹角为109.5°,空间 4 4 构型是正四面体。正四面体结构的分子或离子的中心原子一般采 + 用sp3杂化轨道成键,如CCl4、 NH 等。金刚石中碳原子、晶体硅和 4 石英晶体中的硅原子也是采用sp3杂化轨道成键。 预习交流1 任意不同的轨道都可以杂化吗? 答案: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 会发生杂化;另外,不是任意的不同轨道都能杂化,只有能量相近的 轨道才能杂化。
1 2 1 2
目标导航
预习引导
②sp2 杂化:sp2 杂化轨道是由 1 个 s 轨道和 2 个 p 轨道杂化而成, 每个
1 2 sp 杂化轨道含有 s
120°,空间构型是平面三角形。 如在形成 BF3 分子的过程中,硼原子 的 2s 轨道中的 1 个电子被激发到 2p 空轨道。 这样 1 个 2s 轨道和 2 个 2p 轨道杂化形成能量相等、成分相同的 3 个 sp2 杂化轨道。硼原 子的 3 个 sp2 杂化轨道分别与 3 个 F 原子的 2p 轨道形成 3 个相同的 σ 键,从而形成 BF3 分子, BF3 分子中 F 原子位于三角形的三个顶点,B 原子位于分子中心,分子中键角均为 120°,故 BF3 分子的空间构型 为平面三角形。中心原子采用 sp2 杂化轨道成键形成平面三角形分 子构型的分子还有 BCl3 等。
SO3
问题导学
即时检测
1
2
3
答案:
σ键 分子 电子 对数 BeCl 2 2 SCl2 BF3 PF3 2 3 3 中心原 VSEPR 子孤电 模型名称 子对数 0 直线形 2 0 1 四面体形 分子或离子 结构式 空间构型 直线形 V形 Cl—Be— Cl
平面三角形 平面三角形 四面体形 三角锥形
问题导学
即时检测
1
2
3
杂化轨道理论要点: (1)原子在成键时,同一原子中能量相近的原子轨道可重新组合成杂 化轨道。杂化轨道只能形成σ键或容纳孤电子对,不能形成π键。 (2)参与杂化的原子轨道数等于形成的杂化轨道数。 (3)杂化改变了原子轨道的形状和方向,杂化使原子的成键能力增加。 如杂化轨道在角度分布上比单纯的s或p轨道在某一方向上更集中, 如s、p杂化后轨道一头大一头小,与其他原子成键时重叠程度更大, 形成的共价键更牢固。 (4)杂化轨道为使相互间的排斥力最小,故在空间上取最大夹角分布, 不同的杂化轨道伸展方向不同。在多原子分子中,两个化学键之间 的夹角叫键角。键角与分子的形状(空间构型)有着密切联系。
目标导航
预习引导
(2)用杂化轨道理论解释 CH4 的空间构型: ①杂化轨道的形成:碳原子 2s 轨道上的 1 个电子受到激发进入 2p 空轨道,1 个 2s 轨道和 3 个 2p 轨道“混合”,形成能量相等、 成分相同 的 4 个 sp3 杂化轨道。
②共价键的形成:碳原子的 4 个 sp3 轨道分别与 4 个 H 原子的 1s 轨道重叠形成 4 个相同的 σ 键。
目标导航
预习引导
预习交流3 如何判断键的极性及分子的极性? 答案:(1)判断键有无极性,需根据成键的原子是否相同。 (2)判断分子有无极性,需根据分子的空间构型确定,如该构型能使 正负电荷重心重合,分子无极性,否则分子有极性。
目标导航
预习引导
三、手性分子 1.概念 (1)手性异构体:如果一对分子,它们的组成和原子的排列方式完全 相同,但如同人的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,又叫对映异构体、光学异构体。 (2)手性分子:有手性异构体的分子称为手性分子。 (3)手性碳原子: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。 2.手性分子的应用 手性分子的结构不同,性质也不同。手性分子在生命科学和生产手 性药物方面有广泛的应用。
问题导学
即时检测
1
2
3
迁移与应用 H+可与H2O形成H3O+,H3O+和H2O中氧原子杂化方式是否相同?为 什么H3O+中H—O—H键角比水中H—O—H键角大? 答案:H3O+和H2O中氧原子均采取sp3杂化,每个水分子中氧原子上 有2对孤电子对,H3O+中氧原子上只有1对孤电子对,排斥力较小,故 H2O中H—O—H的键角小。
目标导航
预习引导
(2)以极性键结合的多原子分子(ABm型): 分子的极性取决于分子的空间对称。若配位原子对称地分布在中 心原子周围,整个分子的正、负电荷重心相重合,则分子为非极性 分子。 3.分子的极性对物质溶解性的影响——相似相溶经验规则 非极性分子构成的物质一般易溶于非极性溶剂,极性分子构成的物 质一般易溶于极性溶剂。如NH3作为极性分子极易溶于极性分子 H2O中(氢键也影响溶解性),而CH4作为非极性分子则难溶于水。不 符合此规律的如CO、NO等极性分子难溶于水。
A为中心原子,价电子数等于最外层电子数,B为配位原子,卤素原子、 氢原子按提供1个价电子计算,氧原子、硫原子按不提供价电子计 算。
目标导航
预习引导
(3)根据价层电子对互斥理论判断分子空间构型: 价层电子 电子对排布方式 空间构型 键角 对数
m=2 2 直线形 180°
范例 CO2、 BeCl2、 CS2 BF3
目标导航
预习引导
4.分子的空间构型对物质的性质的影响 具有相似分子空间构型的物质,在性质方面通常表现出一定的相似性。 预习交流2 四原子分子都为平面三角形或三角锥形吗?请查阅资料找出不同的例 子。
答案 :不是。H2O2 分子的构型类似于一本打开的书,两个氧原子在两 页面的交接处,两个 H 原子分别在翻开的书的两页上,如下图所示:
问题导学
即时检测
1
2
3
分子结构
碳原子杂 成键情况 化方式 ①每个 C 原子的 1 个 sp杂化 轨道分 别与 1 个 H 原子的 1s 轨道重叠 形成C—H σ 键。 sp杂化 ②两个 C 原子各以 1 个 sp杂化 轨道 发生重叠形成 C—C σ 键,各以 2 个未 2p 轨道发生重叠形成 2 杂化的 个 键 π
目标导航
预习引导
2.价层电子对互斥理论 (1)价层电子对互斥理论: 分子中的价层电子对(包括σ键电子对和中心原子上的孤电子对)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。电子对之间的夹角越大,排斥力越小。 (2)价电子对数的计算方法(ABm型):
A 原子价电子数+B 原子提供的价电子数× ������ n= 2
目标导航
预习引导
一、分子的空间构型 由分子聚集成的物质的性质主要是由分子的组成和结构决定的。 分子的结构可以通过X射线衍射、电子衍射等实验手段进行测定, 也可以根据相关理论进行解释或预测。分子结构对物质的极性、 磁性、旋光性、溶解性、化学反应活泼性等都有很大的影响。 1.杂化轨道理论 (1)杂化轨道: 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,形成的一组能量相等、成分相同的新轨道。杂化的目的 就是为了形成σ键和容纳孤电子对。
问题导学
即时检测
1
23分子结构碳原子杂 成键情况 化方式 ①每个 C 原子的 2 个 sp2杂化 轨道分 别与 2 个 H 原子的 1s 轨道重叠 sp2杂化 形成 C—H σ 键。 2 ②两个 C 原子各以 1 个 sp 杂化 轨道 发生重叠形成 C—C σ 键,各以 1 个未 2p 轨道发生重叠形成 杂化的 键 π
再如白磷(P4)分子为正四面体形。
目标导航
预习引导
二、分子的极性 1.极性分子与非极性分子 (1)极性分子: 正电荷重心和负电荷重心不相重合的分子。 (2)非极性分子: 正电荷重心和负电荷重心相重合的分子。 2.非极性分子、极性分子的判断方法 (1)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极性,以极性键结 合的双原子分子是极性分子,以非极性键结合的双原子分子是非极 性分子。
目标导航
预习引导
3.等电子原理 (1)等电子原理: 内容: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。 1 都形 CO分子与N2分子结构非常相似,它们的分子中价电子数都是10, 1 键和2个π 1键,键能都比较大。它们的某些物理性质都比较相似, 成1个σ 如熔点和沸点相近、都难溶于水等。所以CO和N2互为等电子体。 (2)等电子原理的应用: ①利用等电子原理可以判断一些简单分子或离子的立体结构。例 42如,SiCl4、 SiO4 、SO4 的原子数目和价电子总数都相等,它们互为等 1 1 3杂化,都形成正四面体立体构型。 电子体,中心原子都是sp ②等电子原理在制造新材料等方面也有重要的应用。如晶体硅、 锗是良好的半导体材料,它们的等电子体磷化铝(AlP)、砷化镓 1 (GaAs)也都是良好的半导体材料。