2.2 分子的空间结构 讲义【新教材】人教版（2019）高中化学选择性必修二

第二节　分子的空间结构 一、分子结构的测定 1．早年的科学家主要靠对物质的化学性质进行系统总结得出规律后推测分子的结构。如今，科学家应用红外光谱、晶体X射线衍射等现代仪器和方法测定分子的结构。 2．红外光谱工作原理 (1)原理：分子中的原子不是固定不动的，而是不断震动的。红外线透过分子时，分子会吸收跟它的某些化学键的振动频率相同的红外线，再记录到谱图上呈现吸收峰。通过和已有谱图库比对，或通过量子化学计算，可以得知分子中含有何种化学键或官能团的信息。 (2)红外光谱仪原理示意图 例如，通过红外光谱仪测得某未知物的红外光谱图如下，发现有O—H、C—H、和C—O的震动吸收。可初步推测该未知产物中含有羟基。 【注】根据红外光谱图可以初步判断分子中化学键或官能团的类型。 2、 多样的分子空间结构 单原子分子、双原子分子不存在空间结构，多原子存在空间结构。 分子类型 化学式 空间结构 结构式 键角 空间填充模型 球棍模型 三原子 分子 CO2 直线形 O===C===O 180° H2O V形 105° 四原子 分子 CH2O 平面 三角形 120° NH3 三角锥形 107° 五原子 分子 CH4 四面体形 109°28′ 【注】①分子组成相似的分子，空间结构不一定相似，如NH3是三角锥形，而 BCl3是平面三角形。 ②空间结构相同的分子，键角不一定相同。如CH4和P4均为正四面体结构，但CH4键角为109°28′，而P4为60°。 三、价层电子对互斥模型（VSEPR模型） 1．价层电子对互斥理论 分子的空间结构是中心原子周围的“价层电子对”相互排斥的结果。 VSEPR的“价层电子对”是指分子中的中心原子与结合原子间的σ键电子对和中心原子的孤电子对。 2．中心原子上价层电子对的计算 (1)价层电子对 (2)计算 ①σ键电子对的计算 由分子式确定，即中心原子形成几个σ键，就有几对σ键电子对。如H2O分子中，O有2对σ键电子对，NH3分子中，N有3对σ键电子对。 ②中心原子上的孤电子对的计算 中心原子上的孤电子对数＝(a－xb) a．a表示中心原子的价电子数。 对于主族元素：a＝原子的最外层电子数。 对于阳离子：a＝中心原子的价电子数－离子的电荷数。 对