高中化學(xué) 2.2.2分子的空間構(gòu)型與分子性質(zhì)課件 魯科版選修3.ppt

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第2課時(shí) 分子的空間構(gòu)型與分子性質(zhì),分子的對稱性 (1)分子的對稱因素：對稱軸、對稱面、對稱中心 對稱軸：對于某條直線，分子繞該直線旋轉(zhuǎn)一定的角度后可與原分子重合，則該直線稱為該分子的對稱軸。 對稱面：某平面將分子分為兩部分，且兩部分互為鏡像關(guān)系，則該平面稱為該分子的對稱面。 對稱中心：對于某一點(diǎn)，通過該點(diǎn)任意向兩端作射線，距離該點(diǎn)相等的距離處有相同的原子或基團(tuán)，則該點(diǎn)稱為該分子的對稱中心。,1.,(2)對稱分子：依據(jù)_______的旋轉(zhuǎn)或借助_______的反映能夠復(fù)原的分子稱為對稱分子。 (3)對稱性：分子所具有的依據(jù)對稱軸旋轉(zhuǎn)或借助對稱面的反映能夠復(fù)原分子的這種性質(zhì)稱為對稱性。 (4)分子的許多性質(zhì)如_____、_______及_________等都與分子的對稱性有關(guān)。 手性異構(gòu)體和手性分子：如果一對分子，它們的組成和原子的排列方式完全相同，但如同左手和右手一樣互為鏡像，在三維空間里不能重疊，這對分子互稱為手性異構(gòu)體。有手性異構(gòu)體的分子稱為手性分子。,2．,對稱軸,對稱面,極性,旋光性,化學(xué)性質(zhì),手性碳原子：連接_________的原子或基團(tuán)的碳原子稱為手性碳原子。 分子的極性——極性分子、非極性分子 (1)極性分子 分子內(nèi)存在正、負(fù)兩極且正電荷重心和負(fù)電荷重心______的分子。 (2)非極性分子 分子內(nèi)沒有正、負(fù)兩極，正電荷重心和負(fù)電荷重心_____的分子。 (3)實(shí)驗(yàn)探究：將一定體積的由X分子組成的液體加入滴定管中；打開滴定管活塞讓液體_____流下，可看到液體呈,3．,4．,四個(gè)不同,不重合,緩緩,重合,_____狀垂直流入燒杯中；將用毛皮摩擦過的橡膠棒靠近液體流，觀察：若液體流仍呈_____狀(無變化)，說明X為非 極性分子，若液體流發(fā)生了_____，說明X為極性分子。 分子極性的判斷方法 (1)只含非極性鍵的分子，都是_______分子。多原子單質(zhì)分子屬非極性分子，如：Cl2、N2、O2、P4(O3除外)。 (2)以極性鍵結(jié)合而形成的異核雙原子分子，都是_____分子。即A—B型分子，如：HCl、CO均為極性分子。 (3)以極性鍵結(jié)合而成的多原子分子，空間構(gòu)型為_______ ___的分子，是非極性分子；空間構(gòu)型為___________的分子，是極性分子。,5．,直線,直線,偏移,非極性,極性,中心對,稱,非中心對稱,分子的空間構(gòu)型、鍵的極性和分子極性的關(guān)系。 提示 空間構(gòu)型、鍵的極性和分子極性的關(guān)系,【慎思1】,如何判斷ABn型分子的極性？ 提示 若中心原子A的化合價(jià)的絕對值等于該元素所在的主族序數(shù)，則為非極性分子；若不等，則為極性分子。如BF3、CO2等為非極性分子，NH3、H2O、SO2等為極性分子。,【慎思2】,分子的對稱性 (1)含義：對稱性是指一個(gè)物體包含若干等同部分，這些部分相互對應(yīng)且相稱，它們經(jīng)過不改變物體內(nèi)任意兩點(diǎn)間距離的操作能夠復(fù)原，即操作前在物體中某地方有的部分，經(jīng)操作后在原有的地方依舊存在相同的部分，也就是說無法區(qū)別操作前后的物體。 (2)對稱軸：分子中的所有原子以某條軸線為對稱，沿該軸線旋轉(zhuǎn)120°或240°時(shí)，分子完全復(fù)原，我們稱這根連線為對稱軸。,1．,像乙烷分子那樣以通過兩個(gè)碳原子的連線為軸旋轉(zhuǎn)120°或240°時(shí)，分子完全復(fù)原，我們稱這根連線為對稱軸。 (3)對稱面：對于甲烷分子而言，相對于通過其中兩個(gè)氫和碳所構(gòu)成的平面，分子被分割成相同的兩部分，我們稱這個(gè)平面為對稱面。 (4)聯(lián)系：分子的許多性質(zhì)如極性、旋光性及化學(xué)反應(yīng)等都與分子的對稱性有關(guān)。 手性 (1)手性和手性分子定義：如果一對分子，它們的組成和原子的排列方式完全相同，但如同左手和右手一樣互為鏡像，在三維空間里不能重疊，這對分子互稱手性異構(gòu)體。有手性異構(gòu)體的分子稱為手性分子。,2．,(2)手性碳原子：當(dāng)四個(gè)不同的原子或基團(tuán)連接在碳原子(如CHBrClF)上時(shí)，形成的化合物存在手性異構(gòu)體。其中，連接四個(gè)不同的原子或基團(tuán)的碳原子稱為手性碳原子。 特別提醒：對于手性分子，主要掌握兩點(diǎn)： (1)根據(jù)定義判斷手性分子。 (2)手性碳原子：連接四個(gè)不同的原子或基團(tuán)的碳原子稱為手性碳原子。,分子的極性 (1)極性分子和非極性分子定義：分子是電中性的，但任何分子都有一個(gè)正電荷重心和一個(gè)負(fù)電荷重心。正電荷重心和負(fù)電荷的重心不相重合的分子是極性分子，正電荷重心和負(fù)電荷的重心相重合的是非極性分子。 (2)分子極性的判斷 ①雙原子分子的極性 雙原子分子的極性取決于成鍵原子之間的共價(jià)鍵是否有極性，以極性鍵結(jié)合的雙原子分子是極性分子；以非極性鍵結(jié)合的雙原子分子為非極性分子。 由此可知，對雙原子分子來說，鍵的極性與分子的極性是一致的；化學(xué)鍵有極性，分子就有極性；反之，化學(xué)鍵無,3．,極性，通常分子也無極性。 ②多原子分子的極性 多原子分子的極性與分子中的鍵的極性關(guān)系比較復(fù)雜。如果組成分子的所有化學(xué)鍵均為非極性鍵，則分子通常為非極性分子，如白磷分子(P4)； 以極性鍵結(jié)合的多原子分子(ABm，A為中心原子，B為配位原子)，分子是否有極性取決于分子的空間構(gòu)型。如：水分子、氨分子等是極性分子；二氧化碳分子、甲烷分子是非極性分子等。 多原子分子的極性除了與鍵的極性有關(guān)外，還與分子的空間構(gòu)型有關(guān)。,水分子和二氧化碳分子都是由三個(gè)原子組成的分子，但二氧化碳分子為直線形，分子內(nèi)兩個(gè)C===O極性鍵位于碳原子的兩側(cè)，使正、負(fù)電荷重心重合。因此CO2分子是非極性分子，在水分子中，分子內(nèi)的兩個(gè)O—H鍵的夾角為104.5°，這兩個(gè)O—H鍵極性不能相互抵消，正負(fù)電荷重心不重合，所以水分子是極性分子。 特別提醒：判斷分子極性主要是把握住鍵的極性與分子構(gòu)型的關(guān)系。任何一個(gè)分子必定存在一個(gè)正電荷重心和負(fù)電荷重心，如果分子中正電荷重心和負(fù)電荷重心重合，該分 子就是非極性分子。如果分子中正電荷重心和負(fù)電荷重心不重合，該分子就是極性分子。分子中正負(fù)電荷重心相距越遠(yuǎn)，分子的極性就越大。,(3)分子極性對物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、溶解性的影響 ①分子的極性對物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)有一定的影響，分子極性越大，分子間的電性作用強(qiáng)，克服分子間的引力使物質(zhì)熔化或氣化所需外界能量就高，故熔點(diǎn)、沸點(diǎn)較高。 ②分子極性對物質(zhì)的溶解性影響 一般情況下，由于極性分子間的電性作用，使得極性分子組成的溶質(zhì)容易溶于極性分子組成的溶劑，難溶于非極性分子組成的溶劑，非極性分子組成的溶質(zhì)易溶于非極性分子組成的溶劑，難溶于極性分子組成的溶劑，這在化學(xué)上稱為“相似相溶規(guī)則”。例如，氯化氫易溶于水難溶于汽油，碘易溶于CCl4，難溶于水。,下列分子是否有對稱性？哪些是a手性分子？b極性分子？c非極性分子？ (1)CH4 (2)CH3CH3 (3) (4)CH3CH===CHCH3 (5) (6)CHBrClF (7),【例1】?,解析 對于(1)～(5)均是對稱性分子、非極性分子；(6)(7)分子中含有一個(gè)手性碳原子是手性分子、極性分子。 答案 (1)(2)(3)(4)(5)有對稱性且均是非極性分子；(6)(7)是手性分子、極性分子。,(1)判斷分子是否是手性分子主要針對有機(jī)物分子，具有手性的有機(jī)物，是因?yàn)槠浜惺中蕴荚釉斐傻?；判斷有機(jī)物是否含有手性碳原子很容易——看一個(gè)碳原子上是否連有四個(gè)不同的原子或基團(tuán)。 (2)手性分子不一定是極性分子，極性分子不一定是手性分子。,在有機(jī)物分子中，常把連有4個(gè)不同原子或原子團(tuán)的碳原子稱為“手性碳原子”，可用C*標(biāo)記。例如：丙烷進(jìn)行氯代反應(yīng)可分離得到4種二氯代物A、B、C、D(不考慮立體異構(gòu))，分子式均為C3H6Cl2，當(dāng)它們進(jìn)一步氯代為三氯代物時(shí)，A只有一種三氯代物，B有兩種三氯代物，C和D都有三種三氯代物。已知C具有手性碳原子，試寫出A、B、C、D的結(jié)構(gòu)簡式并判斷分子的極性。 A________，B________，C________，D________。,【體驗(yàn)1】?,解析 由題意得丙烷的二氯代物分別為： 它們的氯 化物各分別有3種、3種、2種、1種，又因?yàn)?2)有光學(xué)活性，可得答案。,答案 它們均是極性分子,下列分子中屬于含極性鍵的非極性分子的是 ( )。 A．H2O B．Cl2 C．NH3 D．CCl4 解析 Cl2只含非極性鍵(Cl—Cl)，可首先排除B選項(xiàng)；A選項(xiàng)中H2O為角形結(jié)構(gòu)，分子中正負(fù)電荷重心不重合，為極性分子；C選項(xiàng)中NH3為三角錐形結(jié)構(gòu)，也為極性分子；只有D選項(xiàng)中的CCl4為正四面體形，結(jié)構(gòu)對稱，分子中正負(fù)電荷重心重合，為非極性分子。 答案 D,【體驗(yàn)2】?,(1)在180 ℃時(shí)，PCl5蒸氣中可能存在什么分子？試寫出分子式和結(jié)構(gòu)式，并指出立體構(gòu)型。,【案例】,(2)在250 ℃時(shí)，PCl5蒸氣中可能存在什么分子？試寫出分子式和結(jié)構(gòu)式，并指出立體構(gòu)型。 (3)PCl5是共價(jià)型分子化合物，熔融時(shí)為什么能導(dǎo)電？解釋有兩種P—Cl鍵鍵長的原因。 解析 (1)M＝9.3×22.4＝208.3，與PCl5相對分子質(zhì)量208.5接近，故為PCl5。其為三角雙錐形，對稱結(jié)構(gòu)且無極性，有兩種鍵長。(2)壓強(qiáng)比等于物質(zhì)的量比，故反應(yīng)后有2 mol氣體。(3)PCl4＋為正四面體，PCl6－為八面體，故前者鍵長198 pm，后者為206 pm。,答案 (1)PCl5 三角雙錐形 (2)PCl3、Cl2 三角錐形 Cl—Cl 直線形 (3)2PCl5===PCl4＋＋PCl6－；PCl4＋為正四面體形 PCl6－三角雙錐形，故為兩種鍵長。,