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文档简介
第二章分子结构与性质
第一节共价键
一、共价键
(一)共价键的形成与特征
1、共价键的形成
(1)概念:原子间通过_______________所形成的相互作用,叫做共价键。
(2)成键的粒子:一般为_______________原子(相同或不相同)或金属原子与非金属原子。
(3)本质:原子间通过_______________(即原子轨道重叠)产生的强烈作用。
2、共价键的特征
(1)饱和性:按照共价键的_______________理论,一个原子有几个_______________,便可和几个
_______________的电子配对成键,这就是共价键的饱和性。
(2)方向性:除s轨道是_______________对称外,其他原子轨道在空间都具有一定的分布特点。在形成共价
键时,原子轨道重叠的越_______________,电子在核间出现的概率越_______________,所形成的共价键
就越_______________,因此共价键将尽可能沿着_______________的方向形成,所以共价键具有方向性。
如图所示。
(二)共价键类型
1、σ键
形成由两个原子的s轨道或p轨道“_______________”重叠形成
s-s型
类
s-p型
型
p-p型
以形成化学键的两原子核的_______________为轴做旋转操作,共价键
特征电子云的图形_______________,这种特征称为轴______________;σ
键的强度较_______________
1
2、π键
形成由两个原子的p轨道“_______________”重叠形成
p-pπ键
π键的电子云具有_______________性,即每个π键的电子云由两块组成,分别
位于由两原子核构成平面的_______________,如果以它们之间包含原子核的
特征
平面为镜面,它们互为_______________;π键_______________旋转;不如σ
键_______________,较易_______________
3、判断σ键、π键的一般规律
共价单键为_______________键;共价双键中有一个_______________键、一个________键;共价三键由
一个_______________键和两个_______________键组成。
共价单键——σ键
按共用电子对的数目共价双键——1个σ键、1个π键
共价三键——1个σ键、2个π键
共价键的分类特征
σ键――→电子云呈轴对称
按电子云重叠方式
特征
π键――→电子云呈镜面对称
二、键参数——键能、键长与键角
(一)键能
1、概念
气态分子中_______________化学键解离成气态原子所_______________的能量。它通常是298.15K、100
kPa条件下的标准值,单位是_______________。
2、应用
(1)判断共价键的稳定性
原子间形成_______________键时,原子轨道重叠程度越_______________,释放能量越_______________,
所形成的_______________键键能越_______________,共价键越_______________。
(2)判断分子的稳定性
一般来说,结构相似的分子,共价键的键能越_______________,分子越_______________。
(3)利用键能计算反应热
ΔH=_______________总键能-_______________总键能
(二)键长和键角
1、键长
2
(1)概念:构成化学键的两个原子的_______________,因此_______________决定共价键的键长,原子半
径越_______________,共价键的键长越_______________。
(2)应用:共价键的键长越_______________,往往键能越_______________,表明共价键越_______________,
反之亦然。
2、键角
(1)概念:在多原子分子中,两个相邻_______________之间的夹角。
(2)应用:在多原子分子中键角是一定的,这表明共价键具有_______________性,因此键角影响着共价分子
的_______________。
(3)试根据空间结构填写下列分子的键角
分子的空间结构键角实例
正四面体形_______________CH4、CCl4
平面形_______________苯、乙烯、BF3等
三角锥形107°NH3
V形(角形)_______________H2O
直线形_______________CO2、CS2、CH≡CH
(4)部分键角图解
第二节分子的空间结构
一、分子结构的测定
1、早年科学家主要靠对物质的_______________进行系统总结得出规律后进行推测,现代科学家应用了
许多测定分子结构的现代仪器和方法,如_______________、晶体_______________衍射等。
2、红外光谱在测定分子结构中的应用
分子中的原子不是_______________的,而是不断地振动着的。当一束红外线透过分子时,分子会吸收跟它
的某些_______________的振动频率相同的红外线,再记录到图谱上呈现_______________。通过和已有
_______________比对,或通过_______________计算,可以得知各吸收峰是由哪种_______________、哪
种_______________方式引起的,综合这些信息,可分析分子中含有何种_______________或
_______________的信息。
3、质谱法在测定分子相对分子质量中的应用
现代化学常利用质谱仪测定分子的_______________质量。它的基本原理是在质谱仪中使分子失去电子变成
带_______________的分子离子和碎片离子等粒子。由于生成的离子具有不同的相对质量,它们在高压电场
_______________后,通过狭缝进入磁场得以分离,在记录仪上呈现一系列峰,化学家对这些峰进行系统分
3
析,便可得知样品分子的_______________质量。
二、多样的分子空间结构
1、三原子分子
化学式电子式结构式键角空间结构空间结构名称
________
CO2O==C==O_______________
_______
________
H2O_______________
_______
2、四原子分子
化学式电子式结构式键角空间结构空间结构名称
CH2O约120°_______________
__________
NH3_______________
_____
3、五原子分子
化学式电子式结构式键角空间结构空间结构名称
__________
CH4_______________
_____
__________
CCl4_______________
_____
4、其他多原子分子的空间结构
4
三、价层电子对互斥模型
1、价层电子对互斥模型(VSEPRmodel):对ABn型的分子或离子,中心原子A的价层电子对(包括成键的
_______________和未成键的_______________)之间由于存在排斥力,将使分子的空间结构总是采取电子对
_______________最弱的那种结构,以使彼此之间_______________最小,分子或离子的体系能量最
_______________,最稳定。
2、价层电子对的计算
(1)中心原子价层电子对数=_______________。
(2)σ键电子对数的计算
由化学式确定,即中心原子形成几个_______________键,就有几对_______________键电子对。如H2O分
子中,O有_______________对_______________键电子对。NH3分子中,N有_______________对
_______________键电子对。
(3)中心原子上的孤电子对数的计算
1
中心原子上的孤电子对数=(a-xb)
2
①a表示中心原子的价电子数;
对主族元素:a=_______________;
对于阳离子:a=_______________;
对于阴离子:a=_______________。
②x表示与_______________结合的原子数。
③b表示与中心原子结合的原子最多能接受的_______________,氢为1,其他原子=_______________。
3、价层电子对的空间结构(即VSEPR模型)
价层电子对数目:_______________VSEPR模型:_______________
4、VSEPR模型的应用——预测分子空间结构
由价层电子对的_______________,得到含有孤电子对的VSEPR模型,然后,略去VSEPR模型中的中心原
子上的_______________,便可得到分子的空间结构。
(1)中心原子不含孤电子对
分子或σ键电子
孤电子对数VSEPR模型及名称分子(或离子)的空间结构及名称
离子对数
CO2__________________直线形直线形
2-
CO3__________________平面三角形平面三角形
5
CH4__________________
正四面体形正四面体形
(2)中心原子含孤电子对
分子或离子价层电子对数孤电子对数VSEPR模型及名称分子的空间结构及名称
NH3______________________三角锥形
四面体形
H2O______________________形
四面体形V
SO2______________________V形
平面三角形
四、杂化轨道理论简介
(一)杂化轨道理论要点
1、原子在成键时,同一原子中能量_______________的原子轨道可重新组合成杂化轨道。
2、杂化前后原子轨道数目不变,且杂化轨道的_______________相同。
3、杂化改变了原子轨道的形状、方向。杂化使原子的成键能力_______________。杂化轨道在角度分布上
比单纯的s或p轨道在某一方向上更集中,例如s轨道与p轨道杂化后形成的杂化轨道一头大一头小,如图
,成键时根据_______________重叠原理,使它的大头与其他原子轨道重叠,_______________
程度更大,形成的_______________更牢固。
4、为使相互间的排斥最_______________,杂化轨道在空间取最大夹角分布。同一组杂化轨道的伸展方向
不同,但形状完全相同。
二、杂化轨道类型与分子空间结构的关系
1、杂化轨道的类型
(1)sp3杂化轨道——正四面体形
1
sp3杂化轨道是由_______________ns轨道和_______________np轨道杂化而成,每个sp3杂化轨道都含有s
4
3
和p的成分,sp3杂化轨道间的夹角为_______________,空间结构为正四面体形。如下图所示。
4
6
(2)sp2杂化轨道——平面三角形
1
sp2杂化轨道是由_______________ns轨道和_______________np轨道杂化而成的,每个sp2杂化轨道含有s
3
2
和p成分,sp2杂化轨道间的夹角都是120°,呈平面三角形,如下图所示。
3
(3)sp杂化——直线形
1
sp杂化轨道是由_______________ns轨道和_______________np轨道杂化而成的,每个sp杂化轨道含有s
2
1
和p的成分,sp杂化轨道间的夹角为180°,呈直线形,如下图所示。
2
2、杂化轨道类型与分子空间结构的关系
(1)当杂化轨道全部用于形成σ键时,分子或离子的空间结构与杂化轨道的空间结构相同。
杂化类型spsp2sp3
轨道夹角180°120°109°28′
杂化轨道示意图
实例BeCl2BF3CH4
7
分子结构示意图
分子空间结构_____________________________________________
(2)当杂化轨道中有未参与成键的孤电子对时,孤电子对对成键电子对的排斥作用,会使分子或离子的空间
结构与杂化轨道的形状有所不同。
ABn型分
中心原子杂化类型中心原子孤电子对数空间结构实例
子
2
AB2sp1_______________SO2
+
AB31_______________NH3、PCl3、NF3、H3O
或3
AB2sp-
2_______________H2S、NH2
(B2A)
第三节分子结构与物质的性质
一、共价键的极性
(一)键的极性和分子的极性
1、共价键的极性
极性键非极性键
由_______________原子形成的电子对不发生偏移的
定义
_______________键,电子对发生偏移_______________键
原子吸引电子能力______________________________
共用电子对共用电子对偏向吸引电子能力强的原子共用电子对_________偏移
成键原子电性______________________________
成键元素一般是_______________非金属元素____________非金属元素
举例Cl—Cl、H—H
2、分子的极性
(1)极性分子与非极性分子
8
(2)共价键的极性与分子极性的关系
(二)键的极性对化学性质的影响
+
例如,羧酸是一大类含羧基(—COOH)的有机酸,羧基可电离出H而呈酸性。羧酸的酸性可用pKa的大小来
衡量,pKa越_______________,酸性越_______________。羧酸的酸性大小与其分子的组成和结构有关,如
下表所示:
不同羧酸的pKa
羧酸pKa
丙酸(C2H5COOH)4.88
乙酸(CH3COOH)4.76
甲酸(HCOOH)3.75
氯乙酸(CH2ClCOOH)2.86
二氯乙酸(CHCl2COOH)1.29
三氯乙酸(CCl3COOH)0.65
三氟乙酸(CF3COOH)0.23
二、分子间作用力
1、范德华力及其对物质性质的影响
(1)概念:是_______________间普遍存在的_______________,它使得许多物质能以一定的凝聚态(固态和液
态)存在。
(2)特征:很_______________,比化学键的键能小1~2个数量级。
(3)影响因素:分子的极性越_______________,范德华力越_______________;组成和结构相似的物质,
相对分子质量越_______________,范德华力越_______________。
(4)对物质性质的影响:范德华力主要影响物质的_______________性质,如熔、沸点,组成和结构相似的物
质,范德华力越_______________,物质熔、沸点越_______________。
2、范德华力的正确理解
(1)广泛存在于_______________之间。
(2)只有分子间充分接近时才有_______________间的相互作用力(范德华力),如固体和液体物质中。
(3)范德华力无_______________性和_______________性。只要分子周围空间允许,分子总是尽可能多地吸
引其他分子。
9
3、氢键及其对物质性质的影响
(1)概念:由已经与_______________很大的原子形成共价键的_______________与另一个_______________
很大的原子之间的作用力。
(2)表示方法:氢键通常用A—H…B表示,其中A、B为N、O、F,“—”表示_______________,“…”表示
形成的_______________键。
(3)氢键的本质和性质
氢键的本质是静电相互作用,它比化学键弱得多,通常把氢键
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