Transcript 2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รูปร่างโมเลกุลและสมมาตร

รหัสวิชา 2302
ภาคต้น ปี การศึกษา
2302115 Gen Chem Lab I ปี การศึกษา 2553
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รู ปร่างโมเลกุลและ
สมมาตร
Valence shell electron pair repulsion (VSEPR) model:
แบบจาลองการผลักกันของคู อ
่ เิ ล็กตรอนใน
วงเวเลนซ
์
Predict the geometry of the molecule from the
electrostatic repulsions between the electron (bonding
and nonbonding) pairs.
่
เริมจากการก
าหนดอะตอมกลาง แล้ว
พิจารณาอิเล็กตรอนคู ส
่ ร ้างพันธะ รวมถึงคู ่
่
อิเล็กตรอนโดดเดียว
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รู ปร่างโมเลกุลและ
สมมาตร
่ มอ
่
โมเลกุลทีไม่
ี เิ ล็กตรอนคู โ่ ดดเดียว
Class
# of atoms
bonded to
central atom
# lone
pairs on
central atom
Arrangement of
electron pairs
Molecular
Geometry
AB2
2
0
linear
linear
B
B
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รู ปร่างโมเลกุลและ
สมมาตร
Class
# of atoms
bonded to
central atom
# lone
pairs on
central atom
AB3
3
0
Arrangement of
electron pairs
Molecular
Geometry
trigonal
planar
trigonal
planar
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รู ปร่างโมเลกุลและ
สมมาตร
Class
# of atoms
bonded to
central atom
# lone
pairs on
central atom
AB4
4
0
Arrangement of
electron pairs
tetrahedral
Molecular
Geometry
tetrahedral
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รู ปร่างโมเลกุลและ
สมมาตร
Class
AB5
# of atoms
bonded to
central atom
5
# lone
pairs on
central atom
0
Arrangement of
electron pairs
trigonal
bipyramidal
Molecular
Geometry
trigonal
bipyramidal
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รู ปร่างโมเลกุลและ
สมมาตร
Class
# of atoms
bonded to
central atom
# lone
pairs on
central atom
AB6
6
0
Arrangement of
electron pairs
octahedral
Molecular
Geometry
octahedral
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รู ปร่างโมเลกุลและ
สมมาตร
Class
# of atoms bonded to
central atom
# lone pairs on
central atom
AB2
2
0
Linear
AB3
3
0
Trigonal
planar
AB4
4
0
AB5
5
0
AB6
6
0
บอกรู ปร่างโมเลกุลต่อไปนี ้
AB2C2 AB3C2
Molecular Geometry
Tetrahedral
Trigonal
bipyramidal
Octahehral
ABC2
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รู ปร่างโมเลกุลและ
สมมาตร
่ อเิ ล็กตรอนคู โ่ ดดเดียว
่
โมเลกุลทีมี
lone-pair vs. lone pair
repulsion
>
lone-pair vs. bonding
pair repulsion
>
bonding-pair vs. bonding
pair repulsion
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รู ปร่างโมเลกุลและ
สมมาตร
การทดลองตอนที่
1 ตของโมเลกุล
รู ปร่างเรขาคณิ
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รู ปร่างโมเลกุลและ
สมมาตร
• สร า้ งต้น แบบจ าลองของโมเลกุ ล
(5 แบบ)
• จ า กโ จ ท ย ท
์ ี่ ก า ห น ด ร ะ บุ ช นิ ด
อะตอมกลาง คู ่ อ ิเ ล็ ก ตรอน (ที่เกิด
่
พันธะและโดดเดียว)
รู ปร่างโมเลกุล
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รู ปร่างโมเลกุลและ
สมมาตร
1.1 BeCl2
HgCl
Be Cl2
Cl
่ ดพันธะ
อะตอมกลางe ทีเกิ
มุมพันธะ
Be
180
Hg
180
2
2
AB2
่
e โดดเดียว
รู ปร่างโมเลกุล
-
linear
linear
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รู ปร่างโมเลกุลและ
สมมาตร
1.2
trigonal
planar
BF3 SO2
AlCl3
bent
AB2E
่ ดพันธะ
อะตอมกลางe ทีเกิ
มุมพันธะ
B
planar
S
<
Al120
planar
3
120
2
3
120
่
e โดดเดียว
รู ปร่างโมเลกุล
1
-
trigonal
bent
trigonal
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รู ปร่างโมเลกุลและ
สมมาตร
1.3
CF4 NH3
H2O
trigonal
pyramidal
AB3E
่ ดพันธะ
อะตอมกลางe ทีเกิ
โมเลกุล
มุมพันธะ
่
e โดดเดียว
AB2E2
รู ปร่าง
C
4
tetrahedron
109.5
N
3
1 trigonal
pyramid
<109.5 2
O
2
bent
<109.5
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รู ปร่างโมเลกุลและ
สมมาตร
1.4
PF5 SF4 BrF3
XeF2
AB4E
่ ดพันธะ
อะตอมกลางe ทีเกิ
โมเลกุ
ล
มุ
ม
พั
น
ธะ
P
5
S
90, 120, 180 4
<90
Br 120 1803
<90
Xe 120
2
AB3E2
่
e โดดเดียว
1
2
3
AB2E3
รู ปร่าง
trigobal bipyramid
see saw
T-shape
linear
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รู ปร่างโมเลกุลและ
สมมาตร
1.5
SF6
AB5E
่ ดพันธะ
อะตอมกลางe ทีเกิ
โมเลกุล
มุมพันธะ
S
6
90,
Br 180 5
<90
Xe 180 4
90, 180
่
e โดดเดียว
BrF5
XeF4
AB4E2
รู ปร่าง
octahedron
1 square pyramid
2 square planar
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รู ปร่างโมเลกุลและ
สมมาตร
Molecular Symmtry
Symmetry helps us understand molecular structure, some
chemical properties, and characteristics of physical
properties (spectroscopy) – used with group theory to
predict vibrational spectra for the identification of molecular
shape, and as a tool for understanding electronic structure
and bonding.
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รู ปร่างโมเลกุลและ
สมมาตร
Symmetry Elements and
Symmetry Operations
•
•
•
•
•
Identity
Proper axis of rotation
Mirror planes
Center of symmetry
Improper axis of rotation
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รู ปร่างโมเลกุลและ
สมมาตร
สมาชิกสมมาตร
การกระทา
(symmetry
สมมาตร element)
สัญลักษณ์ (symmetry
operation)
-
identity
E
โมเลกุลทุกชนิ ดประกอบด้วย
สมมาตรชนิ ดนี ้
n-fold axis
n-fold rotation by 2/n
Cn
mirror plane
reflection

center of inversion
inversion
i
improper rotation
rotation by 2/n
+ reflection ┴ rotation axis
Sn
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รู ปร่างโมเลกุลและ
สมมาตร
Symmetry Elements and
Symmetry Operations
• Proper axis of rotation => Cn
– where
–
–
–
–
n = 2, 180o rotation
n = 3, 120o rotation
n = 4, 90o rotation
n = 6, 60o rotation
n = , (1/ )o rotation
• principal axis of rotation, Cn
2-Fold Axis
of Rotation
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รู ปร่างโมเลกุลและ
สมมาตร
3-Fold Axis of Rotation
Rotations for a
Trigonal Planar Molecule
2-Fold Axes
and 3-Fold Axis
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รู ปร่างโมเลกุลและ
สมมาตร
Symmetry Elements and
Symmetry Operations
Mirror planes
v => mirror plane containing principal
axis of rotation
h => mirror plane perpendicular to a
principal axis of rotation
d => mirror plane bisects dihedral angle made
by the principal axis of rotation and two
adjacent C2 axes perpendicular to principal
rotation axis
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รู ปร่างโมเลกุลและ
สมมาตร
Rotations and Mirrors in a Bent Molecule
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รู ปร่างโมเลกุลและ
สมมาตร
Symmetry Elements and
Symmetry Operations
Center of Inversion
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รู ปร่างโมเลกุลและ
สมมาตร
Center of Inversion
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รู ปร่างโมเลกุลและ
สมมาตร
Center of Inversion
eclipsed
staggered
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รู ปร่างโมเลกุลและ
สมมาตร
Symmetry Elements and
Symmetry Operations
• Improper axis of rotation => Sn
– rotation about n axis (360° /n) followed by
reflection through a plane perpendicular to
the axis
Improper Rotation in a Tetrahedral Molecule
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รู ปร่างโมเลกุลและ
สมมาตร
Improper Rotation in a Tetrahedral
Molecule
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รู ปร่างโมเลกุลและ
สมมาตร
การทดลองตอนที่
2
สมมาตรของโมเลกุ
ล
ทาความรู ้จักก ับสมาชิกสมมาตรทัง้ 5
ชนิ ด
หาสมาชิกสมมาตรทัง้ 5 ชนิ ดของ
โมเลกุล
H 2O
HCl
CO2
CCl4
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รู ปร่างโมเลกุลและ
สมมาตร
แบ่งกลุ่มเป็ น 4 กลุ่ม เท่าๆ กัน
่
เพือหา
สมาชิกสมมาตรของ
H 2O
HClโมเลกุลCO2
CCl4
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รู ปร่างโมเลกุลและ
สมมาตร
สมมาตรโมเลกุลน้ า
– H2O
สมมาตร E จานวน สมมาตร C
2
=1
จานวน = 1
สมมาตร v
จานวน = 2
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รู ปร่างโมเลกุลและ
สมมาตร
สมมาตรโมเลกุลไฮโดรคลอริก –
HCl สมมาตร E จานวน
=1
สมมาตร C
จานวน = 1
สมมาตร v
จานวน = 
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รู ปร่างโมเลกุลและ
สมมาตร
สมมาตรโมเลกุล
คาร ์บอนไดออกไซด
CO2
สมมาตร E ์ –จานวน
=1
สมมาตร C
จานวน = 1
สมมาตร h
จานวน = 1
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รู ปร่างโมเลกุลและ
สมมาตร
สมมาตร C2 จานวน
=
สมมาตร v
จานวน = 
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รู ปร่างโมเลกุลและ
สมมาตร
สมมาตร i จานวน
=1
สมมาตร S
จานวน = 1
C
h
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รู ปร่างโมเลกุลและ
สมมาตร
สมมาตรโมเลกุลคาร ์บอนเททระคลอ
ไรด ์ – CClสมมาตร
4
E จานวน
=1
สมมาตร C3 จานวน
=4
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รู ปร่างโมเลกุลและ
สมมาตร
สมมาตร C2 จานวน
=3
สมมาตร v ตามแกน C3 จานวน = 3
แต่เป็ น dihedral จึงเรียกเป็ น d
สมมาตร v ตามแกน C2 จานวน = 3
แต่เป็ น dihedral จึงเรียกเป็ น d
สมมาตร d จานวน
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รู ปร่างโมเลกุลและ
สมมาตร
สมมาตร S4 จานวน
=3
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รู ปร่างโมเลกุลและ
สมมาตร
่
ประเมินผลการเรียนรู ้ด้วยตนเอง (ทาเครืองหมาย
ใ
หัวข้อ
มาก
่
ผลการเรียนรู ้ทีได้
ปานกลาง น้อย
1. ระบุรูปร่างโมเลกุลโดยใช้แบบจาลอง VSEPR
2. ทานายมุมระหว่างพันธะในโมเลกุล
3. ให้นิยามการกระทาสมมาตร
4. ระบุจานวนสมาชิกสมมาตรทุกชนิ ดในโมเลกุล
่ ซ ับซ ้อน
ทีไม่
่ รูปร่างแบบ
5. เปรียบเทียบสมมาตรในโมเลกุลทีมี
เดียวกัน แต่สูตรเคมีตา
่ งกัน
่
่ เ้ รียนอยากจะบอกผู ส
ะ....อืนๆที
ผู
้ อน
ไม่ได้
เลย
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รู ปร่างโมเลกุลและ
สมมาตร
ฝึ กคิดฝึ กทา
ชิงรางวัล
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รู ปร่างโมเลกุลและ
สมมาตร
ข้อ 1 หาสมาชิกสมมาตรของ
โมเลกุล BF3
E
1C3
3 v
3C2
แกน
C2
E
1C3
3C2
1 h
แกน
C2
3v
1h
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รู ปร่างโมเลกุลและ
สมมาตร
ข้อ 2 หาสมาชิกสมมาตรของ
โมเลกุล NH3
E
3C3
3 v
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รู ปร่างโมเลกุลและ
สมมาตร
ข้อ 3 หาสมาชิกสมมาตรของ
โมเลกุล PF3
E
3C2
1C3 3v 1h 1S3
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รู ปร่างโมเลกุลและ
สมมาตร
ข้อ 4 หาสมาชิกสมมาตรของ
โมเลกุล SF6
E 6C2 4C3 3C4 3h 3d i 4S6
3S4
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รู ปร่างโมเลกุลและ
สมมาตร
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รู ปร่างโมเลกุลและ
สมมาตร
ข้อ 5 หาสมาชิกสมมาตรของ
โมเลกุล AB8
3C4
3
4C3
2
6C2
2
i
2
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รู ปร่างโมเลกุลและ
สมมาตร
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รู ปร่างโมเลกุลและ
สมมาตร
มีแกน C31 .......
แกน
หมุน12
..........
30
n =องศา
..........
แกน C3
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รู ปร่างโมเลกุลและ
สมมาตร
มีแกน C23 .......
แกน
หมุน18
..........
20
n =องศา
แกน
C2
..........
่ แกน Cn มากกว่า
โมเลกุลทีมี
่ คา
1 ค่า
ถือแกนทีมี
่ n
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รู ปร่างโมเลกุลและ
สมมาตร
แกน
C3
่ งครึงมุ
่ มระหว่างแกน C2 และตง้ั
v ทีแบ่
ฉากกับแกนหลัก เรียกว่า d (dihedral
mirror plane)
มีระนาบ 3d .......
ระนาบ
ส่วน h (horizontal mirror
่ งฉากกับ
้ั
plane) เป็ นระนาบทีต
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รู ปร่างโมเลกุลและ
สมมาตร
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รู ปร่างโมเลกุลและ
สมมาตร
reflection (การสะท้อน)
แกน
C2
่
ระนาบทีขนานก
ับแกน
หมุนหลัก เรียกว่า v
(vertical mirror plane)
มีระนาบ 2v .......
ระนาบ
2302115 Gen Chem Lab I : การทดลองที่ 7 รู ปร่างโมเลกุลและ
สมมาตร
n-fold rotation by 2/n, Cn (การ
หมุน n) C แล้วได้
หมุนรอบแกนสมมาตร
n
่ การวางตาแหน่ งเสมือน
โมเลกุลทีมี
แกน
เดิม
หมุน18
..........
20
n =องศา
..........
มีแกน C21 .......
C2