2.2.1 分子结构的测定和多样性 价层电子对互斥模型 课件 2023-2024学年高二下学期化学人教版（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 课时1 分子结构的测定和多样性 价层电子对互斥模型 亮亮图文旗舰店 https://liangliangtuwen.tmall.com 课堂导入 P4O6 SF6 NH3 P4 分子是微观的，肉眼无法观察，那科学家是如何知道分子结构的呢？ 早年的科学家主要依靠对物质的化学性质进行系统总结，得出规律后进行推测。 课堂学习 分子结构的现代测定方法 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。 课堂学习 分子结构的现代测定方法 红外光谱的测定原理：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。 原子与原子结合依靠的是原子间的化学键，这些化学键就像弹簧，通过振动来化解原子间的伸缩振动(可近似地看成谐振子的简谐振动)，从而保持物质的状态。 分子的空间结构则是分子中的原子处于平衡位置时的模型。 课堂学习 分子结构的现代测定方法 通过红外光谱和已有谱图库比对，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，从而分析出分子中含有何种化学键或官能团的信息。 通过红外光谱图，发现未知物质的谱图中中含有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。 课堂学习 分子结构的现代测定方法 质谱仪：测定分子的相对分子质量。 质谱仪的测定原理：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。 课堂学习 分子结构的现代测定方法 谱图坐标： 纵坐标是相对丰度(与粒子的浓度成正比)； 横坐标是粒子的相对质量与其电荷数之比，简称质荷比。 谱图信息： 质谱图中，横坐标最右侧，代表着数值最大的质荷比，就是该分子的相对分子质量。 如右图为甲苯的质谱图，其相对分子质量等于最大质荷比，故甲苯的相对分子质量为92。 课堂学习 多样的分子空间结构 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。刚才的学习中我们知道了可以通过现代手段测定分子的结构，请你思考是否所有的分子都具有空间结构，你知道哪些物质的空间结构？ 单原子分子(稀有气体分子)和双原子分子不存在空间结构，三原子及以上的分子才会存在空间结构。 三原子分子 化学式 电子式 结构式 键角 空间结构名称 CO2     180° 直线形  H2O     105° V形(角形)  课堂学习 多样的分子空间结构 四原子分子 化学式 电子式 结构式 键角 空间结构名称 CH2O     120° 平面三角形  NH3     107° 三角锥形  五原子分子 CH4 109°28′ 正四面体形 CH3Cl - 四面体形 课堂学习 多样的分子空间结构 分子的空间结构主要受到原子个数、键长、键角和孤电子对等因素的影响，所以同样的原子个数形成的分子空间结构不一定相同，如H2O2、NH3和P4，空间结构相同的分子键角也不一定相等，如CH4和P4。 课堂学习 多样的分子空间结构 几种常见分子的空间结构 (1)常见的空间结构为直线形的分子有BeCl2、HCN、C2H2、CO2等。 (2)常见的空间结构为V形的分子有H2O、H2S、SO2等。 (3)常见的空间结构为平面三角形的分子有BF3、SO3、HCHO等。 (4)常见的空间结构为三角锥形的分子有PH3、PCl3、NH3等。 (5)常见的空间结构为正四面体形的分子有CH4、CCl4、SiH4、SiF4等。 (6)是四面体形但不是正四面体形的有CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3等。 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 <120° 三角锥形 NH3、H3O＋、PH3 AB4 109°28′ 正四面体形 CH4、NH4+、CCl4 课堂学习 价层电子对互斥模型 通过刚才的学习，你一定发现了CO2和H2O同为三原子分子，空间结构却不同，HCHO和NH3同为四原子分子，空间结构也不同，这是为什么？ 1940年，希吉维克和坡维尔在总结实验事实的基础上提出了一种简单的理论模型，用以预测简单分子或离子的立体结构。这种理论模型后经吉列斯比和尼霍尔姆在20世纪50年代加以发展，定名为价层电子对互斥模型，简称VSEPR。 价层电子对互斥模型(VSEPR model) ： 对ABn型的分子或离子