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視頻標簽：分子的立體構型
所屬欄目：高中化學優質課視頻
視頻課題：人教版高中化學選修三第二章第二節分子的立體構型-烏
教學設計、課堂實錄及教案：人教版高中化學選修三第二章第二節分子的立體構型-烏魯木齊市第二中學
第二節 分子的立體構型
(第1課時)
一、知識與技能
1、認識共價分子的多樣性和復雜性 2、初步認識價層電子對互斥模型；
3、能用VSEPR模型預測簡單分子或離子的立體結構
重 點：分子的立體結構；利用價層電子對互斥模型預測分子的立體結構 難 點：價層電子對互斥理論 二、教學步驟、內容
【引入】我們前面一起學習了構成分子的共價鍵的相關知識，這節課我們一起來學習分子在三維空間的結構特征，也就是分子的立體構型。請同學們閱讀教材35頁，找出什么是分子的空間構型。
【資料展示】老師在這里收集了一些常見分子的三維模型，我們一起來看看。
如C02分子呈直線形，而H20分子呈V形，兩個H—O鍵的鍵角為105°，白磷的空間結構：磷原子位于正四面體的體心處，鍵角為60°，氨氣分子為三角錐形，
甲醛分子為平面三角形結構。甲烷分子為正四面體結構。
我們能明顯的感受到，隨著構成分子的原子個數增加，分子的空間構型呈現出越來越復雜的趨勢。
教材的第35和36頁展示了許多常見的分子空間構型特征，請大家閱讀教材，填寫表格，老師請兩位同學在黑板上寫出這幾種物質的電子式。 【多媒體展示】
【講】這些分子的空間構型是如何獲得的呢？教材37頁的科學視野中向大家介紹了一種分子立體構型的測定方法：紅外光譜分析。
分子中的原子不是固定不動的，而是不斷地振動著的。所謂分子立體結構其實只是分子中的原子處于平衡位置時的模型。當一束紅外線透過分子時，分子會吸收
跟它的某些化學鍵的振動頻率相同的紅外線，再記錄到圖譜上呈現吸收峰。通過計算機模擬，可以得知各吸收峰是由哪一個化學鍵、哪種振動方式引起的，綜合這些信息，可分析出分子的立體結構。
【問】這種方法非常高效，但里離我們有點遠，大家接觸這種大型儀器的機會很少，那么，有沒有什么簡單的方法，能夠迅速預測一些簡單常見的分子的立體構型呢？
【講】要想預測分子的空間構型，我們首先要了解影響分子空間構型的因素有哪些。在這節課剛開始的時候，我們一起欣賞了許多分子的空間模型圖，當時我們有個明顯感受，那就是分子空間構型的復雜程度和形成分子的原子個數正相關。 所以我們可以得到結論：影響分子空間構型的第一個因素，是與中心原子結合的原子個數。
【講】如果把σ鍵視作骨骼，那么π鍵可以看作為皮肉，事實上，我們可以簡單認為中心原子與其它原子首先通過σ鍵結合在一起，那么，與中心原子結合的原子有幾個，這個分子中就有多少σ鍵。
【問】知道分子中的σ鍵個數就能預測分子的空間構型了嗎？我們來一起看看C02 和H2O，這兩個分子都是三原子分子，與中心原子結合的原子都為兩個，但C02是直線型分子，而H2O是”V”字型的。問題出在哪里呢？請同學們注意觀察這兩個分子的電子式，有什么明顯的區別，C02的中心原子周圍無孤電子對。而H2O 的中心原子周圍有兩對孤電子對。
【講】所以，中心原子周圍所含的孤電子對數也會影響到分子的空間構型。 同時考慮這兩個因素的影響，預測分子空間構型的方法，被稱作價層電子對互斥模型，簡稱VSEPR（Valence Shell Electron Pair Repulsion）模型。【講】運用VSEPR模型預測分子的空間構型包括兩個步驟： 1）首先是計算分子中心原子的價層電子對數目=σ電子對數
2）然后計算中心原子包含的孤電子對數目=½(Ａ原子價電子數±離子電荷數 －與中心原子結合的原子數目×該原子最多能接受的電子) 3）最后計算價層電子對數=σ電子對數+孤電子對數目
【講】中心原子的價層電子對數目與分子的空間構型有如下關系：
【講】我們以甲烷為例：
甲烷分子的σ電子對數=4，孤電子對數=½(4 －4×1)=0； 則甲烷分子的價層電子對數=4+0=4；
對照表格，可知甲烷分子的空間構型為四面體，與甲烷分子的實際空間構型一致。 【問】為什么分子的空間構型與中心原子的價層電子對數呈上述關系？我么還以甲烷為例。我們看甲烷的結構式，看起來是個平面正方形，對稱度很高，看起來也很和諧，為什么甲烷分子實際空間構型卻是正四面體。我們通過一個小實驗來分析一下。
【演示】取四個圓氣球，視作為甲烷分子的四個氫原子，將氣球扎起來，拋向空中，氣球自發得形成正四面體結構。
【問】為什么會這樣呢？我們觀察一下，氣球之間是相互擠壓排斥的。現在我們把目光放回到價層電子對互斥理論上。我們看看這個概念：
價層電子對 互斥理論
有兩個關鍵詞，價層電子對數，互斥，兩個化學鍵互斥會形成怎樣的結果呢？是
彼此間夾角更大，還是更小呢？顯然，互斥的結果是化學鍵的夾角更大。正四面體結構中C-H鍵的夾角為109°28′，平面正方形結構中C-H鍵的夾角為90°，顯然前者更穩定。
【講】下面我們來討論分子的理論空間模型與實際空間模型的關系。請同學們運用剛才所學VSEPR理論分析并填表。
【結論】 中心原子無孤對電子，其分子立體結構與VSEPR模型相同。
【結論】中心原子有孤對電子，其分子立體結構為VSEPR模型略去孤對電子占據位置后的立體結構。
【牛刀小試】請同學們運用今天所學，預測下列分子或離子的空間構型。
【講】如果討論的是離子，則應加上或減去與離子電荷相應的電子數。如PO43-中P原子價層電子數就加上3，而NH4＋ 中N原子的價層電子數應減去1 【小結】這節課我們一起學習了價層電子對互斥理論，用于預測分子的空間構型，中心原子的價層電子對數與分子的空間構型存在以下關系。
中心原子無孤對電子，其分子立體結構與VSEPR模型相同。
中心原子有孤對電子，其分子立體結構為VSEPR模型略去孤對電子占據位置后的立體結構。
視頻來源：優質課網 www.jixiangsibao.com
