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5 分子的空间结构_第1课时

免费读1260字2024-07-22

  老师:同学们好,我是来自北京市第四中学的于杰老师。今天我们开始学习第二章第二节分子的空间结构。这一节主要包括三部分内容,第一,通过认识多样的分子空间结构来感受分子是有空间结构的。第二,学习下层电子对互斥模型,并应用它来预测分子的空间结构。第三,利用杂化轨道理论来解释分子的空间结构形成的原因。上节课我们学习了共架键,共架键主要包括Sigma键和派件等。Sigma键是原子轨道以头碰头的方式互相重叠形成的成轴对称。而派件是原子轨道以肩并肩的方式互相重叠形成的呈镜面对称。我们还学习了描述化学键的见参数,包括见能、见长和见角。其中见能和见长是用来衡量工价舰的强弱。多原子分子的见角是一定的,也表明了共架键具有方向性。见角是描述分子空间结构的重要参数,与分子的许多性质都有关。

  老师:接下来我们通过一段视频来感受化学结构的美,通过刚刚的视频,我们看到了形形色色的分子组成了异彩纷呈的分子世界。我们也可以亲自动手制作来感受多样的分子空间结构。这是同学们在课下利用橡皮泥或者是黏土和牙签等材料制作的各种各样的分子的空间结构模型,我们具体来看一下。

  老师:根据数学几何知识,我们知道空间分布的两个点一定在同一条直线上,那么迁移至分子的空间结构也可以得到类似结论,由两个原子构成的分子,若将这两个原子看成两个点,则它们在空间上也一定会构成直线型分子,比如氧气分子和氯化氢分子。不论组成的元素是否相同,双原子分子一定是直线型,因为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。那么,空间分布的三个点会有怎样的几何关系?三个点一定共平面,可能贡献,可能不贡献。同样迁移至化学。

  老师:三原子分子的空间结构有直线型和v型两种,其中二氧化碳分子呈直线型,见角为180度,而水分子呈微型,两个氢氧件的见角为105度。四原子、五原子分子的空间结构会更加复杂。大多数四原子分子采取平面三角形和三角锥形的空间结构,例如甲醛分子呈平面三角形,见角约120度。氨分子呈三角锥形,见角为107度。五原子分子的可能空间结构就更多了,最常见的是四面体型,如甲烷分子的空间结构是正四面体型,见角为109度28分子的空间结构其实就是原子的空间排布。例如甲烷分子,我们给它的结构上加的虚线表明氢原子的几何关系。碳原子位于正四面体的中心,而四个氢原子位于四面体的四个顶点,因此甲烷分子的空间结构是正四面体型。

  老师:我们的肉眼不能直接观察到微观世界的分子和原子。那么科学家是怎么知道分子的结构的?早年科学家主要靠对物质的宏观性质进行系统总结,得出规律后进行推测。那如今分子的空间结构是怎么测定的?科学家已经创造了许许多多测定分子结构的现代仪器,比如红外光谱、晶体x射线衍射等。下面将介绍红外光谱和他的工作原理,下一章还将介绍晶体x射线衍射。

  老师:我们知道,分子中的原子不是

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