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分子的结构与性质一、分子的结构1.分子的几何构型分子的几何构型是指分子中原子之间的相对位置和空间分布。
分子的几何构型直接影响了分子的性质，如形状、极性等。
常见的分子几何构型有线性、平面三角形、四面体、平面四方形等。
以水分子（H2O）为例，它的分子几何构型是平面三角形。
氧原子呈现出sp3杂化，形成两对孤对电子，与两个氢原子通过共价键结合在一起。
水分子的这种构型使得分子呈现出极性，其中氧原子带负电荷，两个氢原子带正电荷，从而赋予了水分子诸多的性质，如高沸点、强的化学活性等。
2.分子的键的属性分子中的原子之间通过共价键、离子键或金属键等方式结合在一起。
不同类型的键对分子的性质具有不同的影响。
共价键是由两个非金属原子共享一对电子而形成的化学键。
共价键使得分子具有稳定的结构，并且能够保持一定的角度和长度。
共价键的强度与键的键能有关，键能越大，共价键越强，分子越稳定。
举例来说，氧气（O2）分子就是由两个氧原子通过共价键结合而成的，其键能很高，因此氧气分子稳定且不容易被分解。
离子键是由正负电荷之间的静电吸引力形成的。
离子键通常形成在金属和非金属之间。
离子键的强度较大，分子通常具有高熔点和高沸点。
比如氯化钠（NaCl）是由钠离子（Na+）和氯离子（Cl-）通过离子键结合在一起的，因此具有高熔点（801℃）和高溶解度。
金属键是金属原子通过金属键结合在一起形成的。
金属键的特点是金属原子中的电子活动，在整个金属中自由流动，形成电子云。
金属键使得金属具有良好的导电性和导热性，以及高延展性和可塑性。
二、分子的性质分子的性质与其结构密切相关，不同的分子结构决定了不同的性质。
1.物理性质分子的物理性质包括物质的密度、沸点、熔点、溶解度等。
这些性质与分子的结构以及分子之间的相互作用有关。
以碳酸氢钠（NaHCO3）为例，它的分子结构是一个氢氧根离子（HCO3-）与一个钠离子（Na+）通过离子键结合而成的。
由于离子的排列比较紧密，分子间作用力较大，因此碳酸氢钠的熔点（156℃）和沸点（851℃）都比较高。
《分子的立体构型》教案(第1课时)知识与技能：1、认识共价分子的多样性和复杂性2、初步认识价层电子对互斥模型；3、能用VSEPR模型预测简单分子或离子的立体结构重点：分子的立体结构；利用价层电子对互斥模型预测分子的立体结构难点：价层电子对互斥理论知识结构与板书设计第二节分子的立体结构一、形形色色的分子1、三原子分子立体结构：有直线形C02 、CS2等，V形如H2O、S02等。
2、四原子分子立体结构：平面三角形：如甲醛(CH20)分子等，三角锥形：如氨分子等。
3、五原子分子立体结构：正四面体形如甲烷、P4等。
4、测分子体结构：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)分子空间构型确定教学步骤、内容[复习]共价键的三个参数。
[过渡]我们知道许多分子都具有一定的空间结构，如：……，是什么原因导致了分子的空间结构不同，与共价键的三个参数有什么关系？我们开始研究分子的立体结构。
[板书]第二节分子的立体结构一、形形色色的分子[讲]大多数分子是由两个以上原子构成的，于是就有了分子中的原子的空间关系问题，这就是所谓“分子的立体结构”。
例如，三原子分子的立体结构有直线形和V形两种。
如C02分子呈直线形，而H20分子呈V形，两个H—O键的键角为105°。
分子的立体构型（课时1）一、教材分析本节课选自人教版选修三第二章第二节课时一，该部分是新课程改革之后新增的内容。
就整个高中化学课程而言，本节是具有强烈支撑作用的知识模块，本节内容承前启后，即解释了常见分子和离子的立体构型，又进一步为后面学习晶体及其在生活中的应用埋下铺垫。
所以本节内容至关重要。
按照新课程标准对物质结构与性质模块的要求，在必修2已介绍共价键的知识基础上，本节介绍了分子的立体结构，并根据价层电子对互斥理论对分子或离子结构的多样性和复杂性进行了解释。
通过学习，学生能在分子水平上，从分子结构的视角认识物质的性质，学生的科学素养能得到进一步提高。
对于前后知识逻辑性的延伸应用，可以增强学生对分子结构的有效理解与运用。
二、学生分析本节知识属于化学理论教学和已有知识关联度较少，通过设计引导希望尽可能取得较好的教学效果。
虽然学生已初步了解分子和离子的电子式、结构式，以及性质和结构的关系，但学生对分子和离子的空间立体构型还没有形成正确的深入理解，另一方面学生的空间想象思维略弱，相关知识的准确度把握不够，在教学过程中需要细致讲解。
三、三维目标分析1、知识与技能正确理解价层电子对互斥理论；学会计算分子或离子的孤电子对数（=(a-xb)÷2）；能用VSEPR模型推测简单分子或离子的立体结构。
2、过程与方法通过对典型分子立体结构的探究过程，学会运用观察、比较、归纳等方法对信息进行加工，提高科学探究能力；通过推导分子的立体构型，培养学生空间想象能力。
3、情感态度与价值观培养学生独立思考的精神和严谨细致的科学态度；提高用数学的思想解决化学问题的计算能力；通过PPT和模型展示分子的立体结构，激发学生学习化学的兴趣，感受化学世界的奇妙。
四、重难点分析重点：分子的立体构型；价层电子对互斥理论；孤电子对数的计算；VSEPR 模型和分子模型的差别。
难点：价层电子对互斥理论；VSEPR模型和分子模型的差别。
五、教法学法分析教法是模型实物展示、探究式教学法、多媒体教学、讲授法、图表法、举例子。
实验二十二分子的立体构型和分子的性质1第五章结构化学实验二十二分子的立体构型和分子的性质一、实验目的（1）分子的立体构型从分子中原子排布的几何关系描述分子的结构，对于了解分子的性质具有重要意义。
（2）通过自己动手制作和仔细观察分子模型，掌握分子的空间结构，加深对分子构型和分子性质的了解。
二、实验原理1．分子点群与分子的偶极矩和旋光性具有极性化学键的分子，其分子形状�Q定分子是否具有偶极矩，进而影响分子间作用力及沸点、表面张力、汽化热与溶解度等性质。
利用路易斯电子点式和价层电子对互斥理论（Valence Shell Electron Pair Repulsion, VSEPR）可以预测分子形�睿�进而获得分子晶体的对称动作群（即分子点群）。
分子点群与分子的偶极矩和旋光性密切相关。
分子是否具有偶极矩的判据：若分子中有两个或两个以上的对称元素交于一点，则该分子无偶极矩，反之则有偶极矩。
即属于C1、Cs、Cn、Cnv群的分子有偶极矩，属于Ci、Sn、Cnh、Dn、Dnh、Dnd、Td 和Oh群的分子无偶极矩。
分子是否具有旋光性的判据：有象转轴Sn的分子无旋光性，无象转轴Sn的分子有旋光性。
由于S1＝σ，S2＝i，因此，也可以说具有对称面σ、对称中心i和象转轴S4n(n=1,2,…)的分子无旋光性，属于C1，Cn，Dn点群的分子有旋光性。
三、仪器与试剂塑料球棍分子模型 1 套（湖南大学教育科技公司生产,包括彩色塑料小球若干,另准备随意贴黏土数块, 色纸一张），数码相机1台（公用）。
四、预习要求1. 了解寻找分子中独立对称元素、判断分子点群的方法；22. 了解分子所属点群判断分子有无偶极矩；3. 了解分子所属点群判断分子有无旋光性。
五、实验内容1．根据路易斯电子点式和价层电子对互斥理论预测分子形状，并用不同颜色的球棍搭建具有正确键角的分子模型(表1)，用数码相机记录所搭建的分子模型。
寻找对称元素及数目，确定分子点群，并判断其是否具有偶极矩和旋光性。
有机化学基础知识分子构型与立体化学在有机化学领域中，分子的构型和立体化学是非常重要的基础知识。
分子的构型指的是分子中原子的空间排列方式，而立体化学则涉及到分子中的立体结构以及立体异构体的性质。
本文将重点探讨分子构型与立体化学的相关概念和应用。
一、构型的概念及分类在分子的构成元素确定的情况下，构型是由原子的连续排列顺序所决定的。
构型的不同会导致分子具有不同的物理和化学性质。
1. 线性构型线性构型的分子呈直线排列，原子之间没有任何拗键角。
例如，氢气（H2）分子和氧气（O2）分子都具有线性构型。
2. 扁平构型扁平构型的分子处于同一平面内，原子之间的键角为180°。
以苯分子为例，它的结构呈现出一个六边形的平面。
3. 键角的非线性构型传统说来，分子中所有原子针对一个中心原子排列并没展现出一个等分围绕的样子。
在真实情况中，这是不真实的。
一般的分子键角都呈现出非线性构型。
例如，甲烷（CH4）分子和水（H2O）分子就呈现出这样的构型。
二、立体异构体及其分类立体异构体是指分子中原子的空间排列方式不同而导致的化学性质的差异。
它可以分为构象异构体和对映异构体。
1. 构象异构体构象异构体是指分子结构的不同，并且可以通过化学键的旋转或者构象的改变来相互转换。
这种转换并不涉及键的断裂和形成。
以正丁烷为例，它可以存在两种构象异构体：一种是全反式（全反丁烷），另一种是全顺式（全顺丁烷）。
2. 对映异构体对映异构体是指分子中的两种立体异构体，它们是镜像关系，无法通过旋转或构象的变化相互转化。
分子的手性是对映异构体的重要特征。
以氨基酸丙氨酸为例，它存在两种对映异构体：左旋丙氨酸和右旋丙氨酸。
三、立体化学在有机合成中的应用立体化学在有机合成领域发挥着至关重要的作用，它可以影响反应的速率、产率和产物的构型。
1. 立体选择性反应立体选择性反应是指在反应中只生成一种立体异构体或者生成比例明显偏向于某一种立体异构体的产物。
这种选择性反应可以通过催化剂和反应条件的控制来实现。
选修三第二章第二节分子的立体构型一、教材分析1．教材所处的地位和作用：本节内容在共价键概念的基础上，介绍了分子的立体结构，并根据价层电子对互斥模型和杂化轨道理论对简单共价分子结构的多样性和复杂性进行了解释。
在此之前学生已在化学2中学习了共价键基础，又在本章第一节“共价键”学习了共价键的主要类型σ键和π键，以及它们的差别。
这都为过渡到本节的学习起着铺垫作用。
在第二节“分子的立体结构”中，首先按分子中所含的原子数直间给出了三原子、四原子和五原子分子的立体结构，并配有立体结构模型图。
为什么这些分子具有如此的立体结构呢？教科书在本节安排了“价层电子对互斥模型”和“杂化轨道理论”来判断简单分子和离子的立体结构。
在介绍这两个理论时要求比较低，文字叙述比较简洁并配有图示。
还设计了“思考与交流”、“科学探究”等内容让学生自主去理解和运用这两个理论。
本节内容在基础结构化学中，占据非常重要的地位。
并为其他学科和今后的学习打下基础。
2．教育教学目标：（1）知识目标：①了解一些典型分子的立体结构，认识分子结构的多样性和复杂性；②通过对典型分子立体结构探究过程，学会运用观察、比较、分类及归纳等方法对信息进行加工，提高科学探究能力；③初步认识价层电子对互斥模型；④能用VSEPR模型预测简单分子或离子的立体结构。
（2）能力目标：通过教学培养学生严谨认真的科学态度和空间想象能力；培养学生收集处理信息，分析问题，解决实际问题的能力；通过师生双边活动，培养学生团结协作，语言表达能力；初步培养学生运用知识的能力，培养学生加强理论联系实际的能力。
（3）情感目标：通过本节的教学引导学生理论联系实际，通过电脑展示分子的立体结构，激发学习化学的兴趣，感受化学世界的奇妙。
3．重点、难点以及确定依据：重点：价层电子对互斥模型难点：能用价层电子对互斥模型解释分子的立体结构二、教学策略1．教学手段：教学方法：“构建数学立体模型与合作探究”。
①创设问题情景，让问题推动学生思考。
第二节分子的立体结构第一课时教学目标：1、认识共价分子的多样性和复杂性；2、初步认识价层电子对互斥模型；3、能用VSEPR模型预测简单分子或离子的立体结构；4、培养学生严谨认真的科学态度和空间想象能力。
重点难点：分子的立体结构；利用价层电子对互斥模型预测分子的立体结构教学过程创设问题情境：1、阅读课本P37-40内容；2、展示CO2、H2O、NH3、CH2O、CH4分子的球辊模型（或比例模型）；3、提出问题：⑴什么是分子的空间结构？⑵同样三原子分子CO2和H2O，四原子分子NH3和CH2O，为什么它们的空间结构不同？[讨论交流]1、写出CO2、H2O、NH3、CH2O、CH4的电子式和结构式；2、讨论H、C、N、O原子分别可以形成几个共价键；3、根据电子式、结构式描述CO2、H2O、NH3、CH2O、CH4的分子结构。
[模型探究]由CO2、H2O、NH3、CH2O、CH4的球辊模型，分析结构不同的原因。
[引导交流]引导学生得出由于中心原子的孤对电子占有一定的空间，对其他成键电子对存在排斥力，影响其分子的空间结构。
——引出价层电子对互斥模型（VSEPR models）[讲解分析] 价层电子对互斥模型把分子分成两大类：一类是中心原子上的价电子都用于形成共价键。
如CO2、CH2O、CH4等分子中的C原子。
它们的立体结构可用中心原子周围的原子数来预测，概括如下：H2O和NH3中心原子上的孤对电子也要占据中心原子周围的空间，并参与互相排斥。
因而H2O分子呈V型，NH3分子呈三角锥型。
（如图）课本P40。
[应用反馈]应用VSEPR理论判断下表中分子或离子的构型。
进一步认识多原子分子的立体结构。
[练习]：1、下列物质中，分子的立体结构与水分子相似的是A、CO2B、H2SC、PCl3D、SiCl42、下列分子的立体结构，其中属于直线型分子的是A、H2OB、CO2C、C2H2D、P43、写出你所知道的分子具有以下形状的物质的化学式，并指出它们分子中的键角分别是多少？①直线形②平面三角形③三角锥形④正四面体4、下列分子中，各原子均处于同一平面上的是A、NH3B、CCl4C、H2OD、CH2O5、下列分子的结构中，原子的最外层电子不都满足8电子稳定结构的是A、CO2B、PCl3C、CCl4D、NO26、下列分子或离子的中心原子，带有一对孤对电子的是A、XeO4B、BeCl2C、CH4D、PCl37、为了解释和预测分子的空间构型，科学家在归纳了许多已知的分子空间构型的基础上，提出了一种十分简单的理论模型——价层电子对互斥模型。
第五章结构化学
实验二十二分子的立体构型和分子的性质
一、实验目的
（1）分子的立体构型从分子中原子排布的几何关系描述分子的结构，对于了解分子的性质具有重要意义。
（2）通过自己动手制作和仔细观察分子模型，掌握分子的空间结构，加深对分子构型和分子性质的了解。
二、实验原理
1．分子点群与分子的偶极矩和旋光性
具有极性化学键的分子，其分子形状決定分子是否具有偶极矩，进而影响分子间作用力及沸点、表面张力、汽化热与溶解度等性质。
利用路易斯电子点式和价层电子对互斥理论（Valence Shell Electron Pair Repulsion, VSEPR）可以预测分子形狀，进而获得分子晶体的对称动作群（即分子点群）。
分子点群与分子的偶极矩和旋光性密切相关。
分子是否具有偶极矩的判据：若分子中有两个或两个以上的对称元素交于一点，则该分子无偶极矩，反之则有偶极矩。
即属于C1、C s、C n、C nv群的分子有偶极矩，属于C i、S n、C nh、D n、D nh、D nd、T d和O h群的分子无偶极矩。
分子是否具有旋光性的判据：有象转轴S n的分子无旋光性，无象转轴S n的分子有旋光性。
由于S1＝σ，S2＝i，因此，也可以说具有对称面σ、对称中心i和象转轴S4n(n=1,2,…)的分子无旋光性，属于C1，Cn，Dn点群的分子有旋光性。
三、仪器与试剂
塑料球棍分子模型 1 套（湖南大学教育科技公司生产,包括彩色塑料小球若干,另准备随意贴黏土数块, 色纸一张），数码相机1台（公用）。
四、预习要求
1.了解寻找分子中独立对称元素、判断分子点群的方法；
2.了解分子所属点群判断分子有无偶极矩；
3.了解分子所属点群判断分子有无旋光性。
五、实验内容
1．根据路易斯电子点式和价层电子对互斥理论预测分子形状，并用不同颜色的球棍搭建具有正确键角的分子模型(表1)，用数码相机记录所搭建的分子模型。
寻找对称元素及数目，确定分子点群，并判断其是否具有偶极矩和旋光性。
黑球：代表碳原子C；白球：代表氢原子H；红球：代表氧原子O；蓝球：代表氮原子N；绿球：代表氯原子Cl；其他：代表杂原子P或F。
（1）搭出下列分子模型，了解它们的对称性，填写表1各栏内容。
H2O2，NF3，BF3，C2H6（重叠式、交叉式以及任意式），CH3CCl3（扭曲式），CH4，
CH3Cl ，CH2Cl2，CHCl3，PtCl42-，PCl5，，，Cl
，，
C6H12（环己烷：船式和椅式），SF6。
（2）搭出下列乙烯型化合物的模型，了解它们的对称性。
并填写表2各栏内容CH2＝CH2，CHCl＝CHCl（顺式），CHCl＝CHCl（反式），CH2＝CCl2（3）搭出下列丙二烯型化合物的模型，了解它们的对称性。
CH2＝C＝CH2，CHCl＝C＝CHCl
六、实验数据与记录
1．室温℃大气压Pa
2. 根据实验容填写表1、表2和表3。
表22.1 常见分子点群的辨认
[注意] 在搭制分子的球棍模型时，通常按照下面的惯例用不同的颜色表示不同的原子：C黑色，H浅灰色，O红色，N蓝色，Cl绿色，Br红棕色，I红紫色，S 黄色，P紫色；金属原子则以该金属单质显示的颜色表示。
[思考题]
（1）在14种点阵型式中，为什么有四方I, 而无四方F? 为什么有正交C, 而无四方C? 为什么有立方F, 而无立方C? 根据什么原则确定点阵型式？
（2）结构基元、点阵点、晶胞和点阵型式等概念的正确含义和相互关系怎样？
七、参考文献
1. 周公度, 段连运, 结构化学基础 (第三版), 北京大学出版社 (2002)
2. 厦门大学化学系物构组, 结构化学, 科学出版社 (2004)
3. 李炳瑞, 结构化学, 高等教育出版社 (2004)
4. 东北师范大学等, 高等教育出版社 (2003)。
