高中化学 4.1分子构型与物质的性质学案 苏教版选修3

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1、4.1分子构型与物质的性质学案(苏教版选修3)背景链接现代化学键理论随着20世纪以来各种物理实验方法的发展,人们对电子、原子等微观粒子运动规律的认识不断深入。1990年普朗克提出能量量子理论,冲破了经典物理学中能量连续变化的框框。1911年卢瑟福提出了行星绕日的原子模型。在这些实验和理论的基础上,1913年玻尔提出著名的原子结构模型,它能很好地解释氢原子定态结构和光谱,但在研究多电子原子或分子时,得不到满意解释。1923年德布罗意对光具有波粒二象性的假设,于1927年被戴维森电子衍射实验证实。1926年薛定谔提出了波动方程,将电子波动性用函数来描写。1927年海特勒与伦敦

2、在解薛定谔方程式时,经假设、光谱证明:H2中的两个电子是自旋反平行的一对,两个氢原子结合成稳定的氢分子,是由于电子分布主要集中在两个原子核之间;从而产生了新的化学键概念。为了阐明共价键的形成,20世纪30年代初期建立两种化学键理论:一种是价键理论,另一种是分子轨道理论。知识链接1.化学键相邻的原子之间强烈的相互作用。(1)原子是广义上的原子,既包括中性原子,也包括带电原子或原子团。(2)相邻原子间的相互作用。物质内不相邻的原子间也有相互作用,它们之间的相互作用不是化学键。(3)原子间强烈的相互作用。如果物质内相邻的两个原子间的作用很弱,如氦气中相邻的氦原子之间的作用,就不

3、是化学键。2.共价键原子之间通过共用电子对所形成的相互作用。(1)共用电子对:共用电子对可以是两原子共同提供的,也可以是某原子单方面提供的,可位于两原子中间,也可以产生偏向和偏离。(2)共价键可以存在于单质分子中,如H2中;但单质分子中不一定存在共价键,如He分子中,共价键还要存在于化合物分子之中,如HCl中。(3)共价化合物中一定有共价键,离子化合物中可能存在共价键(如NH4Cl),也可能不存在共价键(如NaCl)。酸不论强弱,分子中只存在共价键,不存在离子键。3.非极性键和极性键(1)非极性键:共用电子对不偏向任何一个成键原子而形成的共价键。同种元素原子间的共价键通常

4、是非极性键。非极性键可能存在于单质分子、化合物分子、离子化合物中。(2)极性键:共用电子对偏向(或偏离)某个成键原子而形成的共价键。不同种元素原子间的共价键通常是极性键。疏导引导知识点1:分子的空间构型1.杂化和杂化轨道杂化是指在形成分子时,由于原子的相互影响,若干不同类型能量相近的原子轨道混合起来,重新组合成一组新轨道。这种轨道重新组合的过程叫做杂化,所形成的新轨道就称为杂化轨道。2.杂化过程及杂化轨道类型(1)杂化过程杂化轨道理论认为在形成分子时,通常存在激发、杂化和轨道重叠等过程。(2)杂化轨道的类型对于非过渡元素,由于ns、np能级比较接近,往往采用sp型杂化。对

5、于过渡元素,(n-1)d、ns、np能级比较接近,常常采用dsp型杂化。sp型杂化,又分为sp杂化、sp2杂化、sp3杂化。dsp型杂化分为dsp2、dsp3、d2sp2等。3.典型分子的杂化过程及立体构型(1)sp型杂化:一个ns轨道和一个np轨道间的杂化,杂化后得到两个sp杂化轨道,且杂化轨道间的夹角是180°,呈直线形。如BeCl2、CH≡CH分子的形成。①BeCl2:Be原子的电子排布为1s22s2,从表面上看Be原子似乎不能形成共价键,但是在激发状态下,Be的一个2s电子可以进入2p轨道,经过杂化形成2个sp杂化轨道,与氯原子的具有一个单电子的3p轨道重叠形成两

6、个σ键。由于杂化轨道间的夹角为180°,所以形成的BeCl2分子的空间结构是直线形的。请参看过程图:Be原子sp杂化过程两个sp杂化轨道BeCl2分子中σ键②CH≡CH:碳原子的电子排布为1s22s22p2,在形成CH≡CH分子时,碳原子2s轨道上的一个电子受激发跃迁到2p空轨道,一个2s轨道和一个2p轨道杂化形成2个sp杂化轨道,且各有一个单电子,呈直线形;剩余的2个各具有1个电子的2p轨道未参加杂化,则垂直于两个sp杂化轨道形成的直线,每个碳原子的两个sp杂化轨道分别与一个氢原子的1s轨道形成1个σ键,各自剩余的1个sp杂化轨道相互形成一个σ键,而各自没有参与杂化的2

7、个2p轨道以垂直于前面3个σ键所在的直线“肩并肩”形成2个π键,从而形成CH≡CH分子。分子中的键角为180°,呈直线形。见下图:C原子sp杂化过程乙炔分子中的σ键乙炔分子中的π键(2)sp2型杂化:一个ns轨道和两个np轨道间的杂化,杂化后得到三个sp2杂化轨道,且杂化轨道间的夹角是120°,呈平面三角形。如BF3、C2H4分子的形成。①BF3:B原子的电子排布为1s22s22p1。在形成BF3分子时,B原子2s轨道上的一个受到激发跃迁到2p空轨道上,1个2s轨道和2个2p轨道杂化,得到3个sp2杂化轨道,且各有一个未成键电

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