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(共17張PPT)
第1 課時 分子結構的測定與多樣的分子空間結構
第二章 分子結構與性質
第二節 分子的空間結構
鍵能
鍵長
共價鍵的穩定性
一般地，形成的共價鍵的鍵能越大，鍵長越短，共價鍵越穩定，含有該鍵的分子越穩定，化學性質越穩定。
鍵角
分子的空間結構
決定分子的性質
鍵參數
決定
決定
思考：分子的世界形形色色，異彩紛呈，美不勝收，常使人流連忘返。肉眼不能看到分子，那么，科學家是怎樣知道分子的結構的呢？
任務一 分子結構的測定
1.早期的分子結構測定方法
早年的科學家主要靠對物質的化學性質進行系統總結得出規律，再推測分子的結構。但是化合物結構復雜，并且非常耗時。
李比希
凱庫勒
任務一 分子結構的測定
2.現代的分子結構測定方法
紅外光譜儀
X射線衍射儀
質譜儀
測定化學鍵或官能團
測定鍵長、鍵角等
測定相對分子質量
現代科學家應用了許多測定分子結構的現代儀器和方法，如紅外光譜、質譜儀以及晶體X射線衍射等。
下
章
研
究
任務一 分子結構的測定
2.現代的分子結構測定方法
紅外光譜儀測定原理
分子中的原子不是固定不動的，而是不斷地振動著的。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，記錄到圖譜上呈現吸收峰。
分子吸收紅外線
(與化學鍵振動頻率相同)
分析出
化學鍵或官能團
對比已有譜圖庫
量子化學計算
一束紅外線
透過分子
紅外圖譜
檢測儀
任務一 分子結構的測定
2.現代的分子結構測定方法
紅外光譜儀測定原理
通過紅外光譜圖，發現未知物中含有O-H、C-H和C-O的振動吸收，可初步推測該未知物中含有羥基。
例：某未知物分子式為C2H6O，可能為乙醇CH3CH2OH，或者二甲醚CH3OCH3，通過紅外光譜，可以推測其結構。
任務一 分子結構的測定
2.現代的分子結構測定方法
質譜儀測定原理
在質譜儀中使分子失去電子變成帶正電荷的分子離子和碎片離子等粒子。由于生成的離子具有不同的相對質量，它們在高壓電場加速后，通過狹縫進入磁場得以分離，在記錄儀上呈現一系列峰。
分析
圖譜
分子離子和
碎片離子
分子
失去電子
高壓電
場加速
通過狹縫進
入磁場分離
記錄儀
質譜圖
得出分子的相
對分子質量
任務一 分子結構的測定
2.現代的分子結構測定方法
質譜儀測定原理
縱坐標是相對豐度（與粒子的濃度成正比）
橫坐標是粒子的相對質量與其電荷數之比m/z，簡稱質荷比。
相對分子質量＝最大質荷比
（原子數目不變，只失去一個電子）
被測物的相對分子質量是92，該物質是甲苯（C6H5CH3)
課堂練習
某有機物A的分子式為C4H10O，紅外光譜圖如圖所示，則A的結構簡式為
A.CH3CH2OCH2CH3
B.CH3OCH2CH2CH3
C.CH3CH2CH2CH2OH
D.(CH3)2CHOCH3
A
課堂練習
如圖是有機物A的質譜圖，則A的相對分子質量是
A.29
B.43
C.57
D.72
最大質荷比
D
任務二 多樣的分子空間結構
1.雙原子分子
H2
O2
N2
HCl
O=O
N≡N
H-Cl
H-H
直線型
兩個原子構成的分子，將這2個原子看成兩個點，則它們在空間上可能構成幾種形狀？
大多數分子是由兩個以上的原子構成的，于是分子就有了原子的幾何學關系和形狀，這就是分子的空間結構。
任務二 多樣的分子空間結構
2.三原子分子
直線型和V型
三個原子構成的分子，將這3個原子看成三個點，則它們在空間上可能構成幾種形狀？
化學式 電子式 結構式 鍵角 分子的空間結構模型 空間結構
空間充填模型 球棍模型 CO2
H2O
H H
O
C
O
O
O=C=O
H H
O
180°
直線形
105°
V 形
（角形）
H H
O
C
O
O
O=C=O
任務二 多樣的分子空間結構
3.四原子分子
平面三角形和三角錐形
四個原子構成的分子，將這4個原子看成四個點，則它們在空間上可能構成幾種形狀？
化學式 電子式 結構式 鍵角 分子的空間結構模型 空間結構
空間充填模型 球棍模型 甲醛 CH2O
NH3
C
H
O
H
H H
N
H
約
120°
平面三角形
107°
三角錐形
O=C
H
H
H H
N
H
任務二 多樣的分子空間結構
3.四原子分子
四個原子構成的分子，將這4個原子看成四個點，則它們在空間上可能構成幾種形狀？
乙炔 C2H2
180°
P4
60°
直線形
正四面體形
BF3
120°
平面正三角形
其他空間結構
H2O2
任務二 多樣的分子空間結構
4.五原子分子
四面體形
五個原子構成的分子，將這5個原子看成五個點，則它們在空間上可能構成幾種形狀？
化學式 電子式 結構式 鍵角 分子的空間結構模型 空間結構
空間充填模型 球棍模型 CH4
109°28′
（正）
四面體形
H H
C
H
H
C
H
H
H
H
任務二 多樣的分子空間結構
5.其他多原子分子
C6H6
C60
正八面體形
PCl5
三角雙錐形
椅式C6H12比船式C6H12穩定
任務二 多樣的分子空間結構
分子的空間結構
分子結構的測定
多樣的分子空間結構
紅外光譜：測定化學鍵或官能團
質譜：測定相對分子質量
兩原子：直線形
三原子：直線形或V形
四原子：常見平面三角形、三角錐形等
五原子：常見四面體形
多原子：結構復雜
晶體X射線衍射法（下章研究）

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