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
课时1 分子的空间构型
【学习目标】
1、初步认识分子空间构型、键角、极性分子、非极性分子、手性分子等概念。
2、了解杂化轨道的类型(sp3、sp2、sp),并能运用杂化轨道理论判断分子的空间构型。
3、学习运用模型化思想判断分子的空间构型。
4、理解物质结构与性质之间的辩证关系、性质与应用之间的纽带关系。
5、认识分子的空间构型与极性的关系,能运用有关理论预测分子的极性。
【学习重点、难点】
运用杂化轨道理论判断分子的极性;运用有关理论预测分子的极性。
【知识储备】
1、根据共价键的饱和性,原子的 的数目就是这种原子能与其他原子形成共价键的数目,例如,氧原子的外围电子构型为2s22p4,2p轨道中有 个未成对电子,因此它能与 个氢原子以共价键结合生成H2O,但碳原子也只有2个未成对的2p电子,却能与4个氢原子结合生成稳定得CH4分子。另外,根据共价键的方向性,氧原子中两个2p电子云相互垂直,水分子中2个氢氧键夹角应该是90°,而实际上,水分子中2个氢氧键的夹角是104.5°。这样的情况在许多物质的分子中存在,这就需要一种新的理论加以解释。
2、写出下列物质的电子式:
H2O: CH4: NH3: 乙烯: 乙炔: 乙烷:
BF3: CF3Cl2: BeCl2: CO2:
【课堂学习】
一、分子的空间构型
1.轨道杂化理论
轨道杂化——把不同能级的轨道重新组合,形成能量相同,在空间伸展方向对称的新轨道(杂化轨道)。
(1)sp3杂化
例:C原子的sp3杂化:
杂化轨道与四个氢原子形成四个σ键,形成甲烷分子:
正四面体结构的分子或离子的中心原子,一般采用 杂化轨道形成共价键,如 等。
金刚石中的 原子、晶体硅和二氧化硅中的 原子也都采取了sp3杂化轨道成键的,因而都是正四面体构型。键角都是109.5°。
H2O和NH3形成分子的过程中,也采用了sp3杂化轨道,试解释H2O分子中H-O键的夹角为104.5°,NH3分子中N-H键的夹角为107°
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(2)sp2杂化
sp2杂化轨道在同一平面内,且伸展方向均匀(对称轴互成120°夹角),电子的能量相同,均比原来得2p轨道低而比原来的2s轨道高。还有一个2p轨道没有参与杂化,其伸展方向与sp2杂化轨道的平面垂直。
例如在乙烯分子中,两个碳原子均采取了sp2杂化轨道。其中各一个杂化轨道电子云重叠形成σ键,各一个2p电子云侧面重叠形成π键(从而形成了C=C双键),每个碳原子的另两个杂化轨道与H原子的s电子