高中化学选择性必修第二册笔记

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能级和能层是描述原子电子分布的重要概念。能层是根据外层电子能量高低区分的，能级则是在同一能层中根据电子能量再次区分的。基态原子和激发态原子的光谱表现也是原子结构的重要方面。构造原理和电子排布式则是描述电子在能层和能级中排布的规律。电子云和电子轨道则是描绘电子在原子核外的分布形态的概念。能层和能级的概念是描述原子电子分布的基础。能层按照外层电子能量高低排序，能级则是在同一能层中根据电子能量再次区分。能级和能层的电子排布规律是构造原理和电子排布式。基态原子和激发态原子的光谱表现也是原子结构的重要方面。电子云是描述电子在原子核外的分布形态的概念。电子在原子核外围以随机概率出现，把电子在原子核外90%出现的区域圈出来，即成为电子云。不同能级的电子云呈现不同的形状，s能级的电子云为球形，能层越高，它的s能级电子云的球半径越大，p能级的电子云为哑铃状，d、f等能级的电子云是更加复杂的立体形状。原子轨道是描述电子在原子核外运动的概念。每个能级中的电子有不同的轨道，轨道的形状和能级有关。s能级的轨道是球形的，p能级的轨道是沿着三个互相垂直的方向排列的，d能级的轨道更加复杂，有五个不同的形状。Anatomicorbitalreferstothespatialmotionstateofanelectronoutsidethenucleus.Therelationshipbetweenenergylevelsandatomicorbitalsisasfollows:Energylevels:s,p,d,fOrbitalnumbers:1,3,5,73.Pauli'sprincipleTwoelectronsinthesameatomicorbitalhaveoppositespindirections,representedas"↑↓".4.Hund'sruleElectronsindifferentorbitalsofthesameenergylevelalwaysoccupythelowestenergylevelfirsttominimizethesystem'senergy.Thestructureoffullyoccupied,half-occupied,andfullyunoccupiedatomicorbitalscanalsoreducethesystem'senergy.Forexample,thegroundstateofCratomis:[Ar]3d5↑↑↑↑↑4s1↑,andthegroundstateofCuatomis:[Ar]3d10↑↓↑↓↑↓↑↓4s1↑.5.ElectronconfigurationdiagramTheelectronconfigurationcanberepresentedintheformofanatomicorbitaldiagram,whichshowsalltheorbitalsandtheelectronstheycontain.Forexample,O:1s2↑↓2s2↑↓2p4↑↓,N:1s2↑↓2s2↑↓2p3↑,Ne:1s2↑↓2s2↑↓2p6↑↓↑↑↑↓↑↑↑↓2.Section2:AtomicStructureandPropertiesofElements1.AtomicStructureandPeriodicTableofElements1.TheDevelopmentofthePeriodicTableofElementsIn1869,Mendeleevarrangedtheelementsinorderofincreasingrelativeatomicmass,startingwithhydrogen,andassignedthematomicnumbers.Theperiodiclawdescribestheperiodicvariationsinelementpropertieswithincreasingatomicnumber.In1913,BritishphysicistMoseleyprovedthatatomicnumberisthesameasnuclearcharge.Theperiodiclawwasthendescribedastheperiodicvariationinelementpropertieswithincreasingnuclearcharge.2.TheBuildingPrincipleandthePeriodicTableofElementsAccordingtothebuildingprinciple,thenumberofelectronsineachenergylevelandtheorderoftheenergylevelsdeterminethenumberofelementsineachperiod.Forexample:The1sorbitalcanhold2electrons,andthefirstperiodcontains2elements.The2sand2porbitalscanhold8electrons,andthesecondperiodcontains8elements.The3sand3porbitalscanhold8electrons,andthethirdperiodcontains8elements.The4s,3d,and4porbitalscanhold18electrons,andthefourthperiodcontains18elements.The5s,4d,and5porbitalscanhold18electrons,andthefifthperiodcontains18elements.The6s,4f,5d,and6porbitalscanhold32electrons,andthesixthperiodcontains32elements.The7s,5f,6d,and7porbitalscanhold32electrons,andtheseventhperiodcontains32elements.3.ThePartitionofthePeriodicTableofElementsTheperiodictableofelementsisdividedintodifferentregionsbasedonthelastelectronfilledintheenergylevel:S-block(GroupIAandIIA)D-block(GroupIIIBtoVIIIBexceptforthelanthanideandactinideseriesandGroupVIII)Ds-block(GroupIBandIIB)P-block(GroupIIIAtoVIIA)F-block(lanthanideandactinideseries)3.PeriodicLawofElements1.AtomicRadiusTheatomicradiusdependsontwofactors:thenumberofenergylevelsandthenuclearcharge.Theatomicradiusincreaseswiththenumberofenergylevelsanddecreaseswiththenuclearcharge:2.IonizationEnergy电离能是指气态、基态原子失去核外电子所需要吸收的最低能量。其中，失去最外层第一个电子所需要吸收的最低能量称为第一电离能。第一电离能的递变规律和非金属性的递变规律相似，同主族由上至下第一电离能逐渐减小，而同周期第一电离能大小顺序为：ⅠA<ⅢA<ⅡA<ⅣA<ⅥA<ⅤA<ⅦA<族3、电负性。电负性是指原子吸引电子的能力，越容易吸引电子的原子电负性越大，越不容易吸引电子的原子电负性越小。一般金属原子的电负性小于1.8，非金属原子的电负性大于1.8。同周期，同主族的电负性变化规律遵照非金属性递变。对角线附近元素原子电负性接近1.8。在两种元素形成的简单化合物中，如果两种元素原子的电负性之差绝对值大于1.7，该化合物一般为离子化合物，小于1.7则为共价化合物。分子结构与性质的第一节是共价键。共价键形成时，电子云以“头碰头”的方式交汇，这种共价键称为σ键。常见的有s-s、s-p和p-p型。而当电子云以“肩碰肩”的方式交汇时，这种共价键称为π键，常见的有p-p型。单键都是σ键，双键中有一个σ键和一个π键，而三键中有一个σ键和两个π键。键长是指共价键两端原子的原子核间距离，键能是指破坏或形成1mol共价键时所需要吸收或放出的能量。在原子数超过2的分子中，共价键的夹角被称为键角。键长越大，键能越小，物质越不稳定。分子的立体结构有直线型、V形、平面三角型和三角锥型、四面体型等。直线型是三原子共线结构，键角为180°，例如CO2、HCN。V形是三原子不共线结构，键角小于180°，例如H2O、SO2。平面三角型和三角锥型是四原子分子成呈现平面三角型或三角锥型，平面三角型结构的键角约为120°，例如CH2O、SO3，而三角锥型结构的键角小于120°，例如NH3、PCl3。判断方法：将共价键视为向量，非极性键视为零向量，极性键视为非零向量，方向指向中心原子。如果分子中所有向量和为零，则该分子为非极性分子，否则为极性分子。常见的极性分子有H2O、SO2、NH3、CH3OH，非极性分子有CO2、Cl2、CH4、CCl4。扩展：表面活性剂的分子为条状，一端呈现非极性（疏水），另一端呈现极性（亲水）。非极性端易溶解于油脂等有机物，极性端易溶解于水。键的极性对羧酸酸性有影响。羧酸中含有的极性键极性越强，羧酸的酸性越强。分子间的作用力包括范德华力和氢键。范德华力不属于化学键，会影响物质的熔沸点。一般来说，相对分子质量越大，范德华力越大，物质的熔沸点越高。例如，卤素单质的熔沸点由低到高为F2、Cl2、Br2、I2。氢键不属于化学键，普遍存在于含N、O、F元素的共价化合物中。氢键又分为分子间氢键和分子内氢键。分子间氢键的存在能使物质的熔沸点变高，水溶性增强，分子内氢键的影响则相反。相似相溶的规律是非极性溶质易溶于非极性溶剂，极性溶质易溶于极性溶剂，含氢键溶质易溶于含氢键溶剂。手性分子是互为镜像的分子。互为手性的两种分子对生物体的影响往往不相同，甚至相反。有机物中，某个碳原子连接四个互不相同的原子或基团，该碳原子称为手性碳。第三章晶体结构与性质第一节物质的聚集状态与晶体常识物质的聚集状态有三种：固态、液态和气态。构成微粒在固态物质中只能振动，在气态物质中可以自由移动，在液态物质中则介于振动和自由移动之间。物质的三态变化仅仅是构成微粒的间距变化。由固态变为液态时，间距变大，反之变小。晶体与非晶体的本质区别是晶体具有自范性（能自发呈现多面体形），并且原子在三维空间内有序排列，而非晶体并不具有这种特性。获得晶体的三种途径是熔融态物质冷凝、凝华和从溶液中析出。晶体具有各向异性，即晶体的某些物理性质在晶体的不同方向体现的程度不同。晶体具有固定熔沸点，而非晶体的熔沸点不固定。区分晶体和非晶体最科学的方法是对固体进行X光射线衍射试验。晶胞是构成晶体最基本的单元，常规的晶胞都是平行六面体。一块晶体由无数个晶胞无隙并置而成。晶胞顶点原子被8个晶胞共用，晶胞棱线原子被4个晶胞共用。晶胞面上的原子被两个晶胞共用，因此晶胞中的原子数等于顶点原子数乘以111加上棱线原子数乘以82加上面原子数乘以9再加上体内原子数。第二节分子晶体与共价晶体分子晶体是只含有分子的晶体，典型的分子晶体包括所有非金属氢化物，部分非金属氧化物和单质，几乎所有的酸，以及大多数有机物。分子间只存在分子间作用力，以一个分子为中心，其周围最多有12个紧密相邻的分子。含氢键的分子晶体的空间利用率较低，密度较小，熔点低，硬度小。共价晶体是由原子通过共价键直接构成的晶体，典型的共价晶体包括金刚石、硼、锗、硅、SiO2、SiC、Si3N4等。共价晶体具有立体骨架结构，熔点高，硬度大，金刚石的最小环有6个原子，SiO2的最小环有12个原子。第三节金属晶体与离子晶体金属键是由金属原子脱落下来的电子形成的遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子共用，电子气和金属阳离子之间的静电作用力就是金属键。金属晶体具有延展性、导电性和导热性，常见的金属晶体有面心立方最密、体心立方、六方最密等类型。离子晶体是由阴阳离子通过离子键结合，在空间中呈现有规律排列而形成的晶体。强碱、大多数金属氧化物以及大多数盐的固体为离子晶体。离子晶体的三态变化需克服离子键。离子晶体的特性包括固态不导电，溶于水后形成的溶液能导电，熔沸点比较高，难压缩、难挥发，硬而脆，大多数离子晶体易溶于极性溶剂，难溶于非极性溶剂。影响离子晶体熔沸点的因素有离子电荷、离子半径和离子间距离。)]黄色Fe3+[Fe(CN)6]4-（3）配合物的性质配合物具有比原子或离子更复杂的结构，因此具有更多的性质。例如：颜色、磁性、光学活性等。二、超分子超分子是指由分子或离子通过非共价作用力相互作用形成的具有一定结构和功能的大分子体系。超分子不是共价键连接的分子，而是由分子之间的范德华力、氢键、离子键等非共价力相互作用形成的。超分子的形成过程是自组装的过程，具有自组装性和自修复性。例如：蛋白质、DNA、纤维素等都是超分子体系。三、改写后的文章离子晶体的性质受到离子半径和离子所带电荷数的影响。当离子半径越小时，晶体的熔沸点