第二节 分子的空间结构-【寒假逆袭自学课】2023年高二化学寒假精品自主预习课（人教版2019选择性必修2）

第二章 分子结构与性质 第二节 分子的空间结构 【学习目标】 1.了解分子结构的测定方法。 2.通过对典型分子空间结构的学习，了解共价分子结构的多样性和复杂性。 3.通过对价层电子对互斥模型的探究，建立解决复杂分子结构判断的思维模型。 1.通过杂化轨道理论的学习，能从微观角度理解中心原子的杂化类型对分子空间结构的影响。2.通过杂化轨道理论的学习，掌握中心原子杂化轨道类型判断的方法，建立分子空间结构分析的思维模型。 【基础知识】 一、分子结构的测定 1、早年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进行推测，现代科学家应用了许多测定分子结构的现代仪器和方法，如 红外光谱 、晶体 X射线 衍射等。 2、红外光谱在测定分子结构中的应用 分子中的原子不是 固定不动 的，而是不断地振动着的。当一束红外线透过分子时，分子会吸收跟它的某些 化学键 的振动频率相同的红外线，再记录到图谱上呈现 吸收峰 。通过和已有 谱图库 比对，或通过 量子化学 计算，可以得知各吸收峰是由哪种 化学键 、哪种 振动 方式引起的，综合这些信息，可分析分子中含有何种 化学键 或 官能团 的信息。 3、质谱法在测定分子相对分子质量中的应用 现代化学常利用质谱仪测定分子的 相对分子 质量。它的基本原理是在质谱仪中使分子失去电子变成带 正电荷 的分子离子和碎片离子等粒子。由于生成的离子具有不同的相对质量，它们在高压电场 加速 后，通过狭缝进入磁场得以分离，在记录仪上呈现一系列峰，化学家对这些峰进行系统分析，便可得知样品分子的 相对分子 质量。 二、多样的分子空间结构 1、三原子分子 化学式 电子式 结构式 键角 空间结构 空间结构名称 CO2 O==C==O 180° 直线形 H2O 105° V形 2、四原子分子 化学式 电子式 结构式 键角 空间结构 空间结构名称 CH2O 约120° 平面三角形 NH3 107° 三角锥形 3、五原子分子 化学式 电子式 结构式 键角 空间结构 空间结构名称 CH4 109°28′ 正四面体形 CCl4 109°28′ 正四面体形 4、其他多原子分子的空间结构 三、价层电子对互斥模型 1、价层电子对互斥模型(VSEPR model)：对ABn型的分子或离子，中心原子A的价层电子对(包括成键的 σ键电子对 和未成键的 孤电子对 )之间由于存在排斥力，将使分子的空间结构总是采取电子对 相互排斥 最弱的那种结构，以使彼此之间 斥力 最小，分子或离子的体系能量最 低 ，最稳定。 2、价层电子对的计算 (1)中心原子价层电子对数＝ σ键电子对数＋孤电子对数 。 (2) σ键电子对数的计算 由化学式确定，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。 (3)中心原子上的孤电子对数的计算 中心原子上的孤电子对数＝(a－xb) ①a表示中心原子的价电子数； 对主族元素：a＝ 最外层电子数 ； 对于阳离子：a＝ 价电子数－离子所带电荷数 ； 对于阴离子：a＝ 价电子数＋离子所带电荷数 。 ②x表示与 中心原子 结合的原子数。 ③b表示与中心原子结合的原子最多能接受的 电子数 ，氢为1，其他原子＝ 8－该原子的价电子数 。 3、价层电子对的空间结构(即VSEPR模型) 价层电子对数目： 2　、　　3　　、　　4 VSEPR模型： 直线形 　 平面三角形 　　 正四面体形 4、VSEPR模型的应用——预测分子空间结构 由价层电子对的 相互排斥 ，得到含有孤电子对的VSEPR模型，然后，略去VSEPR模型中的中心原子上的 孤电子对 ，便可得到分子的空间结构。 (1)中心原子不含孤电子对 分子或离子 σ键电子对数 孤电子对数 VSEPR模型及名称 分子(或离子)的空间结构及名称 CO2 2 0 直线形 直线形 CO 3 0 平面三角形 平面三角形 CH4 4 0 正四面体形 正四面体形 (2)中心原子含孤电子对 分子或离子 价层电子对数 孤电子对数 VSEPR模型及名称 分子的空间结构及名称 NH3 4 1 四面体形 三角锥形 H2O 4 2 四面体形 V形 SO2 3 1 平面三角形