2.2.1分子结构、价层电子对互斥 课件 2022-2023学年高二化学人教版（2019）选择性必修2

第二节　分子的空间结构 1、分子结构的测定、多样的分子空间结构 学习目标： 1.认识共价分子结构的多样性和复杂性。 2.理解价层电子对互斥理论的含义。 3.能根据有关理论判断简单分子或离子的构型。 P4O6 SF6 P4 P4O10 C60 S8 椅式C6H12 船式C6H12 分子的世界形形色色，异彩纷呈，美不胜收，常使人流连忘返。那么分子结构又是怎么测定的呢？ 红外光谱仪 X射线衍射仪 质谱仪 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、质谱仪、晶体X射线衍射等。 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。X射线衍射仪可以测键长和键角。 分子中的原子不是固定不动的，而是不断地振动着的，共价键也有细微的伸缩。 分子的空间结构是分子中的原子处于平衡位置时的模型。 一、分子结构的测定 分子吸收红外线 (与化学键振动频率相同) 分析出 化学键或官能团 对比 量子化学计算 一束红外线 透过分子 红外图谱 检测仪 红外光谱仪 红外光谱仪工作原理 1、红外光谱仪 当一束红外线透过分子时，分子会吸收跟它的某些化学键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、 通过红外光谱图，发现未知物中含有O-H、C-H和C-O的振动吸收，可初步推测该未知物中含有羟基。 化学式：C2H6O 乙醇 CH3CH2OH 二甲醚 CH3OCH3 质谱仪 一、分子结构的测定 质谱仪原理示意图 分子离子和 碎片离子 分子 失去电子 高压电 场加速 通过狭缝进 入磁场分离 记录仪 质谱图 得出分子的相 对分子质量 分析 图谱 2、质谱仪 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。 纵坐标表示相对丰度（与粒子的浓度成正比），横坐标表示粒子的相对质量与其电荷数之比（m/z），简称质荷比，化学家通过分析得知，被测物的相对分子质量是92，该物质是甲苯。 最大的质荷比==相对分子质量 【思考与讨论】 1、利用几何知识分析一下，空间分布的两个点是否一定在同一直线？ 迁移:两个原子构成的分子，将这2个原子看成两个点 O2 HCl 2、空间分布的三个点是否一定在同一直线上？ CO2 H2O 大多数分子是由两个以上原子构成的，于是分子就有了原子的几何学关系和形状，这就是分子的空间结构。 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 分子的空间结构模型 空间结构 空间充填模型 球棍模型 CO2 H2O 直线形 V形 180◦ 105◦ 2、四原子分子 化学式 电子式 结构式 分子的空间结构模型 空间结构 空间充填模型 球棍模型 CH2O NH3 平面三角形 三角锥形 120◦ 107◦ 四原子分子的其他空间结构 乙炔 H-C≡C-H 直线形 键角180° 白磷P4 正四面体形 60° H2O2 H-O-O-H H2O2分子不是直线形，两个H原子犹如在半展开的书的两页上，两个氧原子则在书的夹缝上。 3、五原子分子 化学式 电子式 结构式 分子的空间结构模型 空间结构 空间充填模型 球棍模型 CH4 正四面体形 109°28' 资料卡片 P4 P4O6 P4O10 C60 椅式C6H12 船式C6H12 S8 SiF6 分子空间结构与其稳定性有关。如椅式C6H12比船式C6H12稳定。 小结：分子的空间结构与键角关系的一般规律 分子类型 键角 空间结构 实例 AB2 180◦ 直线形 CO2、BeCl2、CS2 ＜180◦ V形 H2O、H2S AB3 120◦ 平面三角形 BF3、BCl3、CH2O ＜120◦ 三角锥形 NH3、PH3 AB4 109◦28′ 正四面体形 CH4、CCl4 同为三原子分子，为什么CO2 呈直线形而 H2O呈V形？ 同为四原子分子，CH2O呈平面三角形而 NH3 呈三角锥形？ 为了探究其原因，发展了许多结构理论模型， 有一种比较简单的理论叫做价层电子对互斥(VSEPR model)模型，这种简单的理论可用来预测分子的空间结构，和另一种较为复杂的杂化轨道理论模型。 三、价层电子对互斥模型（预测） 1、价层电子对互斥(VSEPR)理论