《分子的立体结构》知识全解

认识共价化合物分子结构的多样性和复杂性，能够根据价层电子对互斥理论和杂化轨道理论判断简单分子或离子的构型；能说明简单配合物的成键情况。

教学重点：1.分子的立体构型；2.价层电子对互斥理论、杂化轨道理论和配位键

教学难点：1.分子的立体构型；2.价层电子对互斥理论、杂化轨道理论。

突破方法：

本节以三原子、四原子和五原子分子的立体模型为例，介绍典型分子的立体构型；然后从价层电子对互斥理论和杂化轨道理论分析分子结构的多样性和复杂性，并根据上述理论判断简单分子或离子的构型；最后，介绍配合物的概念、成键的条件和表示方法。

1．从H、C、N、O的原子结构，依据共价键的饱和性和方向性，用电子式、结构式描述CO₂、H₂O、NH₃ 、HCHO、CH₄等分子结构，为学习本节课的内容做好知识准备。

2．介绍杂化轨道时，可以从甲烷分子中碳原子的价电子构型2s²2p²及3个2p轨道相互垂直，对照甲烷分子正四面体构型，引出问题——如何解释甲烷的正四面体构型？进而引出杂化轨道理论。

3．介绍配合物理论时，通过观察CuSO₄、CuCl₂·2H₂O、CuBr₂ 等固体及其水溶液颜色的实验，分析得知天蓝色的物质——四水合铜离子，探究其结构，由孤电子对和空轨道形成的配位键，引出配位键和配合物的概念。再通过形成[Cu(NH₃)₄]^2＋ 和[Fe(SCN)]^2＋ 的实验，进一步介绍一些简单配合物及其成键情况。

本节内容主要应用讨论交流、模型探究和实验探究的教学方法。

1．模型探究：观察CO₂、H₂O、NH₃ 、HCHO、CH₄等的球棍模型(或比例模型)，对照其电子式采取对比的方法，对中心原子的共用电子对和未成键电子对与立体构型的关系进行分类，经分析、比较可知，由于中心原子的孤电子对占有一定空间，对其他成键电子对存在排斥力，影响其分子的立体构型——建立价层电子对互斥理论，进而应用该理论判断简单分子或离子的构型，认识多原子分子的立体构型。

2．结合价层电子对互斥理论，分析CH₄、NH₃ 、NH₄⁺ 等分子和离子的成键情况，归纳总结出杂化轨道理论。

3．通过实验探究，讨论总结出水合铜离子的结构，引出配位键、配位化合物的概念，归纳出配位键的形成条件：“电子对给予体”——含有孤电子对和“接受体”——含有空轨道。

一、形形色色的分子

1．三原子分子立体结构：有直线形如CO₂ 、CS₂等；V形如H₂O、SO₂等。

2．四原子分子立体结构：平面三角形如甲醛（HCHO）分子等；三角锥形如氨分子（NH₃）等。

3．五原子分子立体结构：正四面体形如甲烷（CH₄）、白磷（P₄）等。

4．测分子立体结构：红外光谱仪→吸收峰→分析。

二、价层电子对互斥模型

1．价层电子互斥模型

2．价层电子对互斥理论：对ABn型的分子或离子，中心原子A价层电子对（包括用于形成共价键的共用电子对和没有成键的孤对电子）之间存在排斥力，将使分子中的原子处于尽可能远的相对位置上，以使彼此之间斥力最小，分子体系能量最低。

3．价层电子对互斥模型：

（1）中心原子上的价电子都用于形成共价键：分子中的价电子对相互排斥的结果

（2）中心原子上有孤对电子：孤对电子也要占据中心原子周围的空间，并参与互相排斥，使分子的空间结构发生变化。

4．价层电子对互斥理论的应用

（1）确定中心原子A价层电子对数目

（2）价电子对数计算方法

（3）确定价层电子对的空间构型

（4）分子空间构型确定

三、杂化轨道理论简介

1．杂化的概念：在形成多原子分子的过程中，中心原子的若干能量相近的原子轨道重新组合，形成一组新的轨道，这个过程叫做轨道的杂化，产生的新轨道叫杂化轨道。

2．杂化轨道的类型：

（1）sp³杂化：1个s轨道和3个p轨道会发生混杂，得到4个相同的轨道，夹角109°28′，称为sp³杂化轨道。

空间结构：空间正四面体或V型、三角锥型。

（2）sp²杂化：同一个原子的一个 ns 轨道与两个 np  轨道进行杂化组合为 sp² 杂化轨道。

sp² 杂化轨道间的夹角是120°，分子的几何构型为平面正三角形。

（3）sp 杂化：同一原子中 ns-np 杂化成新轨道：一个 s 轨道和一个 p 轨道杂化组合成两个新的 sp杂化轨道。

sp杂化：夹角为180°的直线形杂化轨道，

3．AB n杂化类型的判断

公式：电子对数n=

四、配合物理论简介

1．配位键

（1）定义：“电子对给予—接受键”被称为配位键。一方提供孤对电子；一方有空轨道，接受孤对电子。如：[Cu(H₂O)₄]^2＋、NH₄^＋中存在配位键。

（2）成键粒子：原子

（3）成键性质：共用电子对对两原子的电性作用

（4）成键条件：形成配位键的一方是能够提供孤对电子的原子，另一方是具有能够接受孤对电子的空轨道原子。

（5）配位键的表示方法：A→B（表明共用电子对由A原子提供而形成配位键）

2．配合物

（1）定义：通常把金属离子（或原子）与某些分子或离子（称为配体）以配位键结合形成的化合物称为配位化合物。

（2）配合物的组成

中心原子：配合物的中心原子一般都是带正电的阳离子，过渡金属离子最常见。

配位体：可以是阴离子，也可以是中性分子，配位体中直接同中心原子配合的原子叫配位原子，配位原子必须是含有孤对电子的原子。

配位数：直接同中心原子配位的原子的数目叫中心原子的配位数。

配离子的电荷数：配离子的电荷数等于中心离子和配位体的总电荷数的代数和。

3．配合物的形成：

Cu^2＋+2NH₃·H₂O=Cu(OH)₂↓+2NH₄^＋

Cu(OH)₂+4 NH₃·H₂O=[Cu(NH₃)₄]^2＋+2OH^－+4H₂O

[Cu(NH₃)₄]^2＋深蓝色

4．配合物的性质　

（1）配合物溶于水后难电离

（2）配位键越强，配合物越稳定。