大学无机化学课件分子结构

大学无机化学课件-分子结构欢迎来到大学无机化学课程的分子结构部分。本课件将深入探讨原子和分子的基本构成，以及它们如何影响化学性质和反应。by原子结构的三个基本假说1原子是物质的基本单位所有物质都由原子构成，它们是化学反应中不可分割的最小粒子。2原子由核心和电子组成原子核位于中心，带正电荷；电子围绕原子核运动，带负电荷。3原子在化学反应中保持不变化学反应只涉及电子的重新排列，原子核保持不变。电子云模型与电子层次划分电子云模型描述电子在原子中的分布。电子不是固定轨道，而是形成概率分布的"云"。电子层次划分主量子数n定义电子层。n=1,2,3,4分别对应K,L,M,N壳层。每层可容纳2n²个电子。范德华半径与原子尺寸范德华半径定义两个相同非键合原子核间距离的一半。表示原子的实际大小。周期性变化同一周期从左到右减小，同一族从上到下增大。影响因素核电荷、电子数、电子层数共同决定原子尺寸。离子键与离子半径阳离子失去电子，半径比原子小。阴离子得到电子，半径比原子大。离子键阴阳离子间的静电引力。金属键与金属导电性1金属键形成金属原子失去外层电子，形成正离子和自由电子。2电子海模型正离子浸没在自由电子形成的"电子海"中。3导电性解释自由电子在外电场作用下定向移动，产生电流。共价键与键长键能共价键形成原子间共享电子对。键长共价键中原子核间距离。键能断裂1摩尔共价键所需能量。极性共价键与偶极矩1电负性差异2电子云偏移3产生偶极矩4极性共价键形成偶极矩大小反映键的极性程度。单位为德拜（D）。分子几何与分子极性分子几何构型由分子中原子的空间排列决定。常见构型包括线型、平面三角形、四面体等。分子极性由键极性和分子几何共同决定。对称分子可能是非极性的，即使含有极性键。洛克-霍夫曼规则与杂化轨道电子对排斥理论价层电子对相互排斥，尽量远离。杂化轨道形成原子轨道重叠，形成新的杂化轨道。分子几何预测根据杂化类型预测分子形状。亚稳体系与杂化轨道方向1基态原子2电子跃迁3亚稳态形成4杂化轨道产生亚稳态允许原子形成不同方向的杂化轨道，增加化学键形成的可能性。轨道杂化形式及其特点sp杂化两个杂化轨道，180°夹角。sp²杂化三个杂化轨道，120°夹角。sp³杂化四个杂化轨道，109.5°夹角。碳元素的杂化形式sp杂化如乙炔分子中的碳原子。形成一个σ键和两个π键。sp²杂化如乙烯分子中的碳原子。形成三个σ键和一个π键。sp³杂化如甲烷分子中的碳原子。形成四个σ键。饱和烃的分子结构烷烃碳原子全部sp³杂化。C-C和C-H都是单键。构型为四面体。环烷烃碳原子形成环状结构。小环有张力，大环较稳定。不饱和烃的分子结构烯烃含有C=C双键。sp²杂化。平面结构。炔烃含有C≡C三键。sp杂化。线性结构。共轭二烯烃交替单双键。π电子离域。芳香烃的分子结构苯环结构六个碳原子形成平面正六边形。sp²杂化每个碳原子都是sp²杂化。离域π键六个π电子在整个环上离域。卤代烃的分子结构sp³杂化烷基卤代烃中，碳原子保持sp³杂化。C-X键极性较强。sp²杂化烯基或芳基卤代烃中，碳原子可能是sp²杂化。影响反应活性。醇、醚、酯的分子结构醇R-OH。氧原子sp³杂化。醚R-O-R。氧原子sp³杂化。酯R-COO-R。羰基碳sp²杂化。酮、醛的分子结构酮R-CO-R。羰基碳sp²杂化。平面结构。C=O键极性强。醛R-CHO。与酮类似，但一个R被H替代。更易被氧化。羧酸与其衍生物的分子结构羧酸R-COOH。羰基碳sp²杂化。可形成氢键。酰氯R-COCl。高反应活性。酰胺R-CONH₂。可形成氢键。胺类化合物的分子结构1伞状结构2氮原子sp³杂化3孤对电子4碱性胺类化合物中，氮原子呈sp³杂化，具有一对孤对电子，表现出碱性。杂环化合物的分子结构五元环如吡咯，呋喃。含有一个杂原子。六元环如吡啶。氮原子替代苯环中的一个碳原子。稠环如嘌呤，嘧啶。生物分子中常见。生命有机化合物分子结构核酸DNA双螺旋结构。碱基配对，磷酸骨架。蛋白质氨基酸序列。二级结构包括α螺旋和β折叠。糖类单糖如葡萄糖。多糖如淀粉、纤维素。金属元素的电子构型1s区金属最外层为s电子。如钠、镁。2p区金属最外层为p电子。如铝、锡。3d区金属d轨道未满。如铁、铜。元素周期表与原子半径变化周期趋势同一周期从左到右，原子半径减小。族趋势同一族从上到下，原子半径增大。原因分析核电荷和电子层数共同影响。离子化半径与配位数离子化半径阳离子半径小于原子。阴离子半径大于原子。与电荷数相关。配位数影响配位数增加，离子半径增大。影响晶体结构和性质。离子键与离子化合物性质高熔点沸点离子间静电引力强。导电性熔融状态或水溶液中能导电。溶解性多数易溶于水，难溶于非极性溶剂。共价键与共价化合物性质低熔点沸点分子间作用力较弱。导电性通常不导电，某些可在特定条件下导电。溶解性极性共价化合物溶于极性溶剂，非极性溶于非极性溶剂。金属键与金属化合物性质导电性自由电子使金属具有良好导电性。导热性自由电子也使金属导热性良好。延展性金属键无方向性，使金属具有良好延展性。氢键与分子间作用力1范德华力2偶极-偶极作用3氢键4离子-偶极作用