高中化学选修三物质结构与性质全套课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,高中化学选修三物质结构与性质全套课件,化学 选修三,原子结构与性质,分子结构与性质,晶体结构与性质,原子结构,原子结构与元素的性质,共价键,分子的立体结构,分子的性质,晶体的常识,分子晶体与原子晶体,金属晶体,离子晶体,第一章 原子的结构与性质,第一节 原子结构,一、开天辟地,原子的诞生,1,、原子的诞生,宇宙大爆炸,2,小时：大量氢原子、少量氦原子,极少量锂原子,140,亿年后的今天：,氢原子占,88.6%,氦原子为氢原子数,1/8,其他原子总数不到,1%,99.7%,2,、地球中的元素,绝大多数为金属元素,包括稀有气体在内的非金属仅,22,种,地壳中含量在前五位：,O,、,Si,、,Al,、,Fe,、,Ca,3,、原子的认识过程,古希腊哲学家留基伯和德谟克立特,思辨精神,原子：源自古希腊语,Atom,，不可再分的微粒,1803,年 道尔顿（英）,原子是微小的不可分割的实心球体,1897,年，英国科学家汤姆生,枣糕模型,1911,年，英国物理学家卢瑟福,电子绕核旋转的原子结构模型,1913,年，丹麦科学家玻尔,行星轨道的原子结构模型,1926,年，奥地利物理学家,薛定谔,等,以,量子力学,为基础提出,电子云模型,原子,原子核,核外电子,质子,中子,（正电）,不显,电性,（负电）,（正电）,（不带电）,分层排布,与物质化学性质密切相关,学 与 问,核外电子是怎样排布的？,二、能层与能级,1,、能层,电子层,能层名称,能层符号,一 二 三 四 五 六 七,K L M N O P Q,从,K,至,Q,，能层离核越远，能层能量越大,每层最多,容纳电子的数量：,2n,2,2,、能级,同一个能层中电子的能量相同的电子亚层,能级名称：,s,、,p,、,d,、,f,、,g,、,h,能级符号：,ns,、,np,、,nd,、,nf,n,代表能层,能层,:,一 二 三 四,K L M N ,1s,2s 2p,3s 3p 3d,4s 4p 4d 4f,能级：,最多,容纳电子的数量,s:2 p:6 d:10 f:14,3,、注意问题,能层与能级的关系,每一能层的能级从,s,开始，,s,p,d,f,能层中能级的数量不超过能层的序数,能量关系,E,K,E,L,E,M,E,N,E,ns,E,np,E,nd,E,nf,E,ns,E,(n+1) s,E,(n+2) s,E,(n+3) s,E,np,E,(n+1)p,E,(n+2)p,E,(n+3)p,任一能层的能级数等于该能层的序数,，依次用,ns,、,np,、,nd,、,nf,等表示,不同能层中，能级的能量高低,是,1s2s3s4s.,2p3p4p,不同能层中，符号相同的能级中容纳的最多电子数相同,以,s,、,p,、,d,、,f,排序的,各能级可容纳的的最多电子数,依次为,2,、,6,、,10,、,14,1,、,3,、,5,、,7,的二倍。,在同一能层中，能级的能量高低,是,nsnpndnf,能级分裂,K L M N O,+,能级,1s,2s 2p,3s 3p 3d,4s 4p 4d 4f,能级,（电子亚层）,在多电子原子中，同一能层的电子，能量可以不同，可以把它们分成能级。,最多容纳电子数,2,2,6,2,6,10,2,6,10,14,能层,K,L,M,N,能级,能级电子数,能层电子数,1s,2s,2p,3s,3p,3d,4s,4p,4d,4f,2,2,2,2,6,6,6,10,10,14,2,2n,2,8,18,32,2n,2,2n,2,2n,2,三、构造原理与电子排布式,1,、构造原理,多电子,基态原子,的,电子,按,能级交错,的形式,排布,电子排布顺序,1s,2s,2p,3s,3p,4s 3d,4p,5s 4d,5p,6s 4f 5d 6p,2,、电子排布式,例：写出,Zn,的电子排布式,Zn,为,30,号元素，电子共,30,个,依据构造原理,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,4s,2,3d,10,书写时：,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,10,4s,2,写出,K Ca Ti Co Ga Kr Br,的电子排布式,电子排布式,Zn,：,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,10,4s,2,Ar,简化,Zn,：,Ar 3d,10,4s,2,简化,电子排布式,写出,K Ca Ti Co Ga Kr Br,的简化电子排布式,价层电子：主族、,0,族元素最外层,副族、,族最外层和次外层,电子排布式,表示该能级填充的电子数目,能级,虽先排,4s,后排,3d,，但电子排布式中先写,3d,，后写,4s,。,26,Fe,（铁）电子排布式中最后,2,个能级应写为,3d,6,4s,2,，而不能写成,4s,2,3d,6,。,在书写电子排布式时，能层低的能级要写在左边，,不能按填充顺序写。,失电子的顺序：,从外层到内层逐渐失去,能层,Fe,：,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,6,4s,2,Fe,2+,：,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,6,Fe,3+,：,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,5,原子序数,元素名称,元素符号,电子排布,K L M N,1,氢,H,2,氦,He,3,锂,Li,4,铍,Be,5,硼,B,6,碳,C,7,氮,N,8,氧,O,9,氟,F,10,氖,Ne,1s,1,1s,2,2s,1,1s,2,1s,2,2s,2,1s,2,2s,2,2p,1,1s,2,2s,2,2p,2,1s,2,2s,2,2p,3,1s,2,2s,2,2p,4,1s,2,2s,2,2p,5,1s,2,2s,2,2p,6,要求熟练书写,1,36,号元素原子的电子排布式,原子序数,元素名称,元素符号,电子排布,K L M N,11,钠,Na,12,镁,Mg,13,铝,Al,14,硅,Si,15,磷,P,16,硫,S,17,氯,Cl,18,氩,Ar,1s,2,2s,2,2p,6,3s,1,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,1,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,2,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,3,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,4,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,5,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,原子序数,元素名称,元素符号,电子排布,K L M N,19,钾,K,20,钙,Ca,21,钪,Sc,22,钛,Ti,23,钒,V,24,铬,Cr,25,锰,Mn,26,铁,Fe,27,钴,Co,28,镍,Ni,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,4s,1,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,4s,2,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,1,4s,2,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,2,4s,2,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,3,4s,2,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,5,4s,1,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,5,4s,2,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,6,4s,2,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,7,4s,2,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,8,4s,2,原子序数,元素名称,元素符号,电子排布,K L M N,29,铜,Cu,30,锌,Zn,31,镓,Ga,32,锗,Ge,33,砷,As,34,硒,Se,35,溴,Br,36,氪,Kr,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,10,4s,2,4p,1,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,10,4s,2,4p,2,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,10,4s,2,4p,3,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,10,4s,2,4p,4,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,10,4s,2,4p,5,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,10,4s,2,4p,6,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,10,4s,1,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,10,4s,2,【,思考,】,是否所有元素的,基态原子,的电子排布都遵循构造,原理？,铬、铜、银、金等,【,练习,】,请写出,K,+,、,S,2-,、,Cu,2+,离子的电子排布式？,K,+,：,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,S,2-,：,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,Cu,2+,：,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,9,特殊规则,例：写出,Cr,和,Cu,的电子排布式,全满规则,半满规则,四、电子云与原子轨道,1,、电子云,以,量子力学,为基础,处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的概率密度分布的形象化描述,小黑点：概率密度,单位体积内出现的概率,小黑点越密概率密度越大,电子云,小黑点不是电子！,电子云轮廓图,电子出现的概率约为,90%,的空间,即精简版电子云,电子云轮廓图特点,a.,形状,nd,能级的电子云轮廓图：多纺锤形,ns,能级的电子云轮廓图：球形,np,能级的电子云轮廓图：双纺锤形,b.,电子云扩展程度,同类电子云能层序数,n,越大，电子能量越 大，活动范围越大电子云越向外扩张,2,、原子轨道,电子在原子核外的一个空间运动状态,定义,原子轨道与能级,ns,能级,ns,轨道,np,能级,np,x,轨道,np,y,轨道,np,z,轨道,nd,能级,nd,z,2,轨道,nd,x,2,y,2,轨道,nd,xy,轨道,nd,xz,轨道,nd,yz,轨道,同一能级中的轨道能量相等，称为简并轨道,简,并,轨,道,原子轨道：,50%,90%,绘制电子云的轮廓图的方法：,等密度面,电子云轮廓图：表示电子在核外空间经常出现的区域。,常把电子出现的概率约为,90%,的空间圈出来，把这种,电子云轮廓图,称为原子轨道,原子轨道的电子云轮廓图,s,轨道的电子云轮廓图,np,x,轨道电,子云轮廓图,np,y,轨道电,子云轮廓图,np,z,轨道电,子云轮廓图,s,能级的原子轨道图（球形）,ns,能级只有一个原子轨道，球形,n,越大，原子轨道半径越大,p,能级的原子轨道图（纺锤形）,np,能级有三个,能量相等,的原子轨道，,p,x,、,p,y,、,p,z,，,纺锤形，相互垂直。,n,越大，原子轨道半径越大,2p,3p,nd,轨道电子云轮廓图,d,能级的原子轨道图,nd,能级有,5,个,能量相等,的原子轨道,五、泡利原理和洪特规则,核外电子的基本特征,能层,能级,轨道,自旋,公转,自转,大范围,小范围,1,、泡利原理,每个轨道最多只能容纳,2,个电子,且它们的自旋方向相反,2,、洪特规则,电子总是优先单独地占据简并轨道,且它们的自旋方向相同,怎么填,填多少,洪特规则,当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单独占据一个轨道，而且自旋状态相同。,总能量最低,能量最低原理的特例,推论：当轨道被电子,半充满,或,全充满,时最稳定。,【,思考,】,从洪特规则解释,Cr,和,Cu,的核外电子排布？,即,p,3,、,d,5,、,f,7,半充满和,p,6,、,d,10,、,f,14,全充满稳定,3,、电子排布图,例：写出,O,原子的电子排布图,O,原子的电子排布式：,1s,2,2s,2,2p,4,1s,2,2s,2,2p,4,Li,Be,B,C,1s,2s,1s,2s,2p,1s,2s,2p,1s,2s,N,O,1s,2s,2p,1s,2s,2p,F,Ne,1s,2s,2p,1s,2s,2p,【,思考,】,请写出第二周期元素原子的电子排布图（即轨,道表示式）？,【,练习,】,某元素原子的最外层,2p,轨道上有,2,个未成对电,子。请写出该元素原子的价层电子的轨道表示式 ？,【,练习,】,请写出第四周期元素的电子排布的轨道表示式,O,2s,2p,F,2s,2p,【,练习,】,某元素原子的,L,层上有,3,对成对电子。请写出该,元素原子的价层电子的轨道表示式 ？,C,2s,2p,原子结构的表示方法,原子结构示意图,电子排布式,O,原子：,1s,2,2s,2,2p,4,电子排布图,1s,2,2s,2,2p,4,O,原子,六、能量最低原理、基态与激发态、光谱,1,、能量最低原理,能量最低原理：原子电子排布遵循构造原理,能使整个原子的能量处于最低,基态原子：,遵循泡利原理、洪特规则、能量,最低原理的原子,2,、基态原子,基态原子吸收能量后，电子发生跃迁变为激发态原子,基态,激发态,吸收能量,释放能量,光（辐射）是电子释放能量的重要形式之一,吸收光谱,发射光谱,原子光谱,不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。,核外电子的跃迁,节日燃放的焰火与金属内层的电子跃迁有关,激光的产生与电子受激跃迁有关,3,、光谱,吸收光谱,发射光谱,光亮普带上的孤立暗线,电子吸收能量跃迁时产生,暗背景下的孤立亮线,电子释放能量跃迁时产生,同种原子的两种光谱是可以互补的,Li,、,He,、,Hg,发射光谱,Li,、,He,、,Hg,吸收光谱,【,思考,】,下面是部分元素的,发射光谱和吸收光谱：,（,2,）为什么不同元素原子具有不同的,特征光谱？,不同原子的能级结构不同，发出的谱线的特征不同,（,1,）同一元素发射光谱和吸收光谱有什么差异？,四、能量最低原理、基态与激发态、光谱,1,、能量最低原理,原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态，简称,能量最低原理,。,2,、基态原子与激发态原子,处于最低能量的原子叫做,基态原子,，当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成,激发态原子,。,归纳总结,3,、基态、激发态相互转化与能量的关系,基态原子,激发态原子,光（辐射）是电子释放能量的重要形式之一；,吸收能量,释放能量,在日常生活中，我们看到的许多可见光，如,灯光、霓虹灯光、激光、焰火,等都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关。,课堂练习,1_ ,简称能量最低原理。,_,叫做基态原子,1,、当基态原子的电子吸收能量后，电子会,_,，变成激发态原子。电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时，将,_,能量。光（辐射）是电子,_,能量的重要形式之一,。,原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态,处于最低能量的原子,跃迁到较高能级,释放,释放,3,、不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子的,_,光谱或,_,光谱，总称,_,光谱。许多元素是通过原子光谱发现的。在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为,_,。,吸收,发射,原子,光谱分析,第一章 原子的结构与性质,第二节 原子结构与元素性质,元素：具有相同核电荷数的一类原子的总称,核素：,含有一定数目质子和中子的一种原子,同位素：,质子数相同中子数不同的,同一种元素的不同原子,核电荷数,=,核内质子数,=,核外电子数,=,原子序数,质量数,A=,质子数,Z+,中子数,N,一、原子结构与元素周期表,1,、周期,元素周期表的横行,特点,同周期元素电子层数相同,同周期元素从左至右原子依次序数递增,周期序数,起始原子序数,终止原子序数,元素种类,短,周,期,一,1,2,2,二,3,10,8,三,11,18,8,长,周,期,四,19,36,18,五,37,54,18,六,55,86,32,七,87,118,/,112,32,/,26,镧系：,57,71,锕系：,89,103,第七周期也称为不完全周期,周期的组成,2,、族,元素周期表的纵行,族,主族：,A,结尾,，,A,A,副族：,B,结尾,，,B,B,，,B,，,B,族：,0,族：,主族元素族序数原子最外层电子数,特点,：,副族、,族通称过渡元素，过渡金属,一些族的别名,7,7,1,1,16,3,、分区,s,区,p,区,d,区,ds,区,f,区,按最后填入电子所属能级符号,ds,区除外,A,、,A,1,、,2,两列,B,B,、,3,7,、,8,10,八列,B,、,B,11,、,12,两列,A,A,、,O,13,17,、,18,六列,3,、原子的电子构型和元素的分区,Ti,Zr,Hf,Rf,V,Nb,Ta,Db,Cr,Mo,W,Sg,Mn,Tc,Re,Bh,Fe,Ru,Os,Hs,Co,Rh,Ir,Mt,Ni,Pd,Pt,Uun,Cu,Ag,Au,Uuu,Zn,Cd,Hg,Uub,Ga,In,Tl,113,He,B,Al,Ge,Sn,Pb,114,C,Si,As,Sb,Bi,115,N,P,Se,Te,Po,116,O,S,Br,I,At,117,F,Cl,Kr,Xe,Rn,118,Ne,Ar,Li,Na,K,Rb,Cs,Fr,Ca,Sr,Ba,Ra,Be,Mg,Sc,Y,La,Ac,H,Ce,Th,Pr,Pa,Nd,U,Pm,Np,Sm,Pu,Eu,Am,Gd,Cm,Tb,Bk,Dy,Cf,Ho,Es,Er,Fm,Tm,Md,Yb,No,Lu,Lr,La,Ac,s,d,ds,p,f,分区依据：最后一个电子排入的能级不同,（除,ds,区）,s,区元素：最外层构型是,ns,1,和,ns,2,。,IA,和,IIA,族元素。除,H,外，其余为,活泼金属,。,d,区元素：包含第,IIIB,族到,VIII,族元素，电子构型是,(n-1)d,19,ns,12,最外层电子数皆为,12,个，均为,金属元素,，性质相似。,ds,区元素：包括,IB,族和,IIB,族元素，价电子构型是,(n-1)d,10,ns,12,，均为,金属元素,。,f,区元素：最后一个电子排入,(n-2)f,能级，包括镧系和锕系元素，,均为金属,。,【,思考,】,为什么,s,区、,d,区、,ds,区和,f,区的元素都是金属（氢元素除外）？,p,区元素：最外层电子构型从,ns,2,np,1,ns,2,np,6,的元素。即,IIIAVIIA,族、零族元素。除,H,外，所有非金属元素都在,p,区。,二、元素周期律,1,、原子半径,元素周期律：元素的性质随着原子序数的递增而呈周期性的变化,同周期,主族元素：从左至右原子半径递减,同主族,元素：从上至下原子半径递增,决定因素,层数,层数多半径大,电子间斥力大,核电,荷数,核电荷数大半径小,正负电荷,间引力大,电子层结构相同的离子原子序数小的半径大！,1,、原子半径,同种元素的原子以共价键连接时核间距离的一半,共价半径：,相邻原子的平均核间距,元素的性质随核电荷数增加发生周期性的递变,【,思考,】,原子半径由哪些因素决定？, 电子层数, 核电荷数,电子的能层越多，电子之间的负电排斥将使原子的半径增大,核电荷数越大，核对电子的引力也就越大，将使原子的半径缩小,【,思考,】,元素周期表中的同周期主族元素从左到右，原子半径的变化趋势如何？同主族元素从上到下，原子半径的变化趋势又如何？应如何理解这种趋势？,H,Li,Be,B,C,N,O,F,He,Ne,Ar,Kr,Xe,Rn,Na,Mg,Al,Si,P,S,Cl,K,Rb,Cs,Fr,Ca,Ga,Ge,As,Se,Br,Sr,In,Sn,Sb,Te,I,Ba,Tl,Pb,Bi,Po,At,Ra,同一纵行元素的原子与相应离子的半径变化。,原子半径,相应阳离子离子半径,电子排布相同的离子，离子半径随着核电荷数的递增而减小。,【,思考,】,试比较,O,、,F,、,Na,、,Mg,、,Al,的半径大小？,NaMgAlOF,【,思考,】,试比较,O,2-,、,F,-,、,Na,+,、,Mg,2+,、,Al,3+,的半径大小？,O,2-,F,-,Na,+, Mg,2+,Al,3+,【,思考,】,试比较,Na,+,、,Mg,2+,、,S,2-,、,Cl,-,的半径大小？,S,2-,Cl,-,Na,+,Mg,2+,2,、电离能,第一电离能,气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需最低能量,同周期主族元素第一电离能从左至右逐渐升高,A,、,A,反常！比下一主族的高,逐级电离能,利用逐级电离能判断化合价,电离能,第一电离能（,I,1,）：,气态,电中性,基态,原子,失去一个电子,转化为气态基态正离子所需要的,最低能量,。,第二电离能（,I,2,）：从气态基态一价正离子失去一个电子转化为气态基态二价正离子所需要的最低能量。,第三电离能,（,I,3,）,？,电离能的大小反映了原子,失去电子,的难易。,决定电离能大小的因素：,核电荷数,原子半径,（,1,）概念：,kJ/mol,第一电离能越小，越易失电子，金属越活泼。,3,、电负性,原子的价电子,键合电子：参与化学键形成,孤对电子：未参与化学键形成,不同元素的原子对键合电子吸引能力,电负性越大，对键合电子吸引能力越大,同周期主族元素从左至右电负性逐渐变大,同主族元素从上至下电负性逐渐变小,电负性,电负性应用,一般而言,金属，非金属,左右的既有金属性，又有非金属性,对角线规则：元素周期表中的某些主族元素,其某些性质与右下角元素相似,H,Li,Na,K,Rb,Cs,Be,Mg,Ca,Sr,Ba,B,Al,Ga,In,Tl,C,Si,Ge,Sn,Pb,N,P,As,Sb,Bi,O,S,Se,Te,Po,F,Cl,Br,I,At,【,思考,】,观察主族元素的电负性数据,（,以和作为相对标准，,稀有气体未计,）,，元素的电负性有何变化趋势？,Na Mg Al Si P S Cl,主族,电负性的周期性变化,Li Na K Rb Cs,F Cl Br I At,同一周期，从左到右电负性递增。,同一主族，从上到下，电负性递减。,（,2,）电负性的变化规律,4,、金属性与非金属性,金属性：金属单质的还原性,非金属性：非金属单质的氧化性,同周期的主族元素从左至右,同主族元素从上至下,金属性减弱，非金属性增强,金属性增强，非金属性减弱,H,Li,Na,K,Rb,Cs,Be,Mg,Ca,Sr,Ba,B,Al,C,Si,N,P,O,S,F,Cl,Br,I,At,Ne,Ar,Kr,Xe,Rn,He,Fr,Ra,Ga,In,Ge,Sn,As,Sb,Se,Te,Tl,Pb,Bi,Po,非金属性逐渐增强,非金属性逐渐增强,金属性逐渐增强,金属性逐渐增强,【,思考,】,元素周期表中，同周期的主族元素、同主族元素的金属性和非金属性如何变化？,3,、,金属性和非金属性,原子半径依次减小,原子半径依次减小,原子半径依次增大,原子半径依次增大,非金属性依次增强,金属性依次增强,最高价氧化物对应水化物,最高价氢氧化物 碱性强弱,最高价氢氧化物碱性越强，金属性越强,金属性强弱的判断依据,跟水（酸）反应置换出氢的难易程度,越容易发生，金属性越强,金属活动性顺序,普通原电池正负极,单质与盐溶液的置换反应,气态氢化物的稳定性,越稳定，非金属性越强,非金属性强弱的判断依据,最高价氧化物对应水化物,最高价含氧酸,酸性强弱,酸性越强，非金属性越强,跟氢气化合生成气态氢化物的难易程度,越易反应，非金属性越强,5,、化合价,同周期的主族元素从左至右,化合价由,1,7,， ,4 0,递增,主族元素族序数最高正价价电子数,非金属最低负化合价主族元素族序数,8,F,、,O,Li,Be,B,Mg,Al,Si,【,科学探究,】,对角线规则,某些主族元素与右下方的主族元素的某些性质是相似的，称为对角线规则。,第二章 分子的结构与性质,第一节 共价键,一、共价键,1,、化学键及其分类,相邻原子或离子之间强烈的相互作用,按成键方式分为：,金属键,共价键,离子键,金属晶体,分子晶体,离子晶体,共用电子对,（两单个电子形成一对电子）,2,、共价键,共价键：分子内原子间通过共用电子对形成的相互作用,作用,本质：,分子内原子之间,发生：,于绝大多数物质中,酸、碱、盐、非金属氧化物,氢化物、有机物、非金属单质,存在：,3,、共价键分类,按共用电子对的偏移,极性共价键,非极性共价键,不同原子,成键,同种原子,成键,按成键方式,键,键,按电子云,重叠方式,4,、,键,两个原子轨道,沿键轴,方向,以“,头碰头,”的方式,重叠,定义：,类型,特点,s-s,键,s-p,键,p-p,键,例：,H,2,例：,HCl,例：,Cl,2,可绕键轴旋转,重叠程度大，稳定性高,头碰头,轴对称,5,、,键,两个原子轨道以平行,即“,肩并肩,”方式重叠,定义：,类型,特点,d-p,键,p-p,键,例：金属配合物,不能旋转,重叠程度较小，稳定性较差,肩并肩,镜面对称,例：,CH,2,=CH,2,键型,项目,键,键,成键方向,电子云形状,牢固程度,成键判断规律,沿轴方向“头碰头”,平行方向“肩并肩”,轴对称,镜像对称,强度大，不易断,强度较小，易断,单键是,键，双键中一个,键，另一个是,键，共价三键中一个是,键，另两个为,键。,复习回忆,共价键特征,饱和性,共价键类型,（按电子云,重叠方式分）,键,键,s-s,s-p,p-p,方向性,p-p,d-p,头碰头,轴对称,肩并肩,镜面对称,二、键参数,键能、键长与键角,1,、键能,失去电子,吸引电子,断键,成键,吸收能量,释放能量,气态基态,原子,形成,1mol,化学键,释放的,最低,能量,定义：,单位：,kJmol,-1,释放能量，取正值,键能越大，键越牢固，分子越稳定,意义：,观察表,2-1,某些共价键的键能,结论,：,同种元素形成的共价键的键能：,单键,双键, ,键键能,2,、键长,形成共价键的两个原子间的核间距,定义：,共价半径：,同种原子的共价键键长的一半,稀有气体为单原子分子，无共价半径,意义：,键长越短,，,键能越大,，,分子越稳定,观察表,2-2,某些共价键的键能,结论,：,同种元素间形成的共价键的键长：,单键,双键,叁键,3,、键角,定义：,两个共价键之间的夹角,CH,4,CCl,4,10928,NH,3,10718,H,2,O,105,CO,2,180,常见键角：,共价键的方向性,总结：,键能,键长,键角,衡量共价键的稳定性,描述分子的立体结构,三、等电子原理,1,、定义：,注意：有时将,原子总数、价电子总数相同的,离子也认为是等电子体,原子总数,相同、,价电子,总数相同的,分子,2,、特点：,具有相似的化学键特征,许多性质是相近的,3,、常见等电子微粒：,10e,、,18e,第二章 分子的结构与性质,第二节 分子的立体结构,一、形形色色的分子,1,、三原子分子的空间结构,2,、四原子分子的空间结构,3,、五原子分子的空间结构,直线型,：,V,型：,CO,2,、,HCN,H,2,O,、,SO,2,平面三角,型,：,三角锥,型,：,SO,3,、,HCHO,NH,3,四面体：,CCl,4,、,CH,4,其它,等,二、价层电子对互斥（,VSEPR,）理论,（,V,alence,S,hell,E,lectron,P,air,R,epulsion,）,共价分子中，中心原子周围电子对排布的几何,构型,主要,取决于中心原子,的,价层电子对的数,目。,价层电子对,各自占据的位置倾向于彼此分,离得尽可能,的远，此时电子对之间的,斥力最小,，整个,分子最稳定,。,1,、理论要点,价层电子对包括,成键的,电子对,和,孤电子对,不包括,成键的,电子对 ！,2,、价层电子对数计算,确定中心原子价层电子对数目,价电子数出现奇数时，单电子当作电子对看待,价层电子对数,(,中心原子价电子数结合原子数,)/2,配位原子数孤电子对数,键电子对数孤电子对数,O,、,S,为结合原子时，按“,0,”计算,N,为结合原子时，按“,- 1,”计算,离子计算价电子对数目时，阴离子加上所带电荷数，阳离子减去所带电荷数,孤电子对数价层电子对数,结合原子数,化学式,价层电子对数,结合的原子数,孤对电子对数,HCN,SO,2,NH,2,BF,3,H,3,O,+,SiCl,4,CHCl,3,NH,4,+,SO,4,2,0,1,2,0,1,0,0,0,2,2,2,3,3,4,4,4,0,4,2,3,4,3,4,4,4,4,4,化学式,价层电子对数,结合的原子数,孤对电子对数,H,2,O,SO,3,NH,3,CO,2,SF,4,SF,6,PCl,5,PCl,3,CH,4,2,0,1,0,1,0,0,1,2,3,3,2,4,6,5,3,0,4,4,3,4,2,5,6,5,4,4,确定价层电子对构型,价层电子对数目,2,3,4,5,6,价层电子对构型,直线,平面,三角型,正四面体,三角,双锥,正八,面体,注意：孤对电子的存在会改变键合电子对,的分布方向，从而改变化合物的键角,电子间斥力大小：,孤对间孤对与键合间键合间,3,、确定分子构型,在价层电子对构型的基础上，去掉孤电子对,由真实原子形成的构型,电子对数目,电子对的空间构型,成键电子对数,孤电子对 数,电子对的排列方式,分子的空间构型,实 例,2,直 线,2,0,直 线,BeCl,2,CO,2,3,三角,型,3,0,三角,型,BF,3,SO,3,2,1,V,型,SnBr,2,PbCl,2,电子对数目,电子对的空间构型,成键电子对数,孤电子对 数,电子对的排列方式,分子的空间构型,实 例,4,四面体,4,0,四面体,CH,4,CCl,4,NH,4,SO,4,2,3,1,三角锥,NH,3,PCl,3,SO,3,2,H,3,O,+,2,2,V,型,H,2,O,电子对数目,电子对的空间构型,成键电子对数,孤电子对 数,电子对的排列方式,分子的空间构型,实 例,5,三角双锥,5,0,三角双锥,PCl,5,4,1,变形四面体,SF,4,3,2,T,型,BrF,3,2,3,直线,型,XeF,2,微粒,结构式,VESPR,模型,分子或离子构型,HCN,NH,4,H,3,O,SO,2,BF,3,1.,下列物质中分子立体结构与水分子相似的是,A,CO,2,B,H,2,S,C,PCl,3,D,SiCl,4,2.,下列分子立体结构其中属于直线型分子的是,A,H,2,O B,CO,2,C,C,2,H,2,D,P,4,3.,下列分子立体结构其中属正八面体型分子的,A,H,3,O,+,B,CO,3,2,C,PCl,5,D,SF,6,B,BC,D,本节重点：,会利用,VSEPR,理论得出,孤电子对数,价层电子对构型,分子构型,三、杂化轨道理论,1,、理论要点, 同一原子中能量相近的,不同,种,原子轨道,在成键过程中,重新组合,，形成一系列能量相等的新轨道的过程,叫杂化,。形成的,新轨道,叫,杂化轨道,用于形成,键或容纳孤对电子,杂化轨道数目等于各参与杂化的原子轨道,数目之和, 杂化轨道成键能力强，有利于成键,杂化,轨道成键,时，,满足,化学键,间,最小排斥原理,，,不同,的,杂化,方式，,键角,大小,不同, 杂化轨道又,分为等性,和,不等性杂化,两种,2,、杂化类型,sp,3,杂化,基态,激发,杂化,激发态,2s,2p,以,C,原子为例,1,个,s,轨道和,3,个,p,轨道杂化形成,4,个,sp,3,杂化轨道,构型,10928,正四面体型,4,个,sp,3,杂化轨可形成,4,个,键,价层电子对数为,4,的中心原子采用,sp,3,杂化方式,sp,2,杂化,基态,激发,杂化,激发态,2s,2p,以,C,原子为例,1,个,s,轨道和,2,个,p,轨道杂化形成,3,个,sp,2,杂化轨道,构型,120,正三角型,剩下,的一个未参与杂化的,p,轨道用于,形成,键,3,个,sp,2,杂化轨道可形成,3,个,键,价层电子对数为,3,的中心原子采用,sp,2,杂化方式,sp,杂化,基态,激发,杂化,激发态,2s,2p,以,C,原子为例,1,个,s,轨道和,1,个,p,轨道杂化形成,2,个,sp,杂化轨道,构型,180,直线型,剩下,的两个未参与杂化的,p,轨道,用于,形成,键,2,个,sp,杂化轨道可形成,2,个,键,价层电子对数为,2,的中心原子采用,sp,杂化方式,除,C,原子外，,N,、,O,原子均有以上杂化,当发生,sp2,杂化时，孤对电子优先参与杂化,单电子所在轨道优先不杂化，以利于形成,键,N,、,O,原子杂化时，因为有孤对电子的存在,称为不等性杂化,其它杂化方式,dsp,2,杂化、,sp,3,d,杂化、,sp,3,d,2,杂化、,d,2,sp,3,杂化、,sp,3,d,2,杂化,例如：,sp,3,d,2,杂化：,SF,6,构型：四棱双锥,正八面体,此类杂化一般是金属作为中心原子,用于形成配位化合物,杂化类型,sp,sp,2,sp,3,dsp,2,sp,3,d,sp,3,d,2,d,2,sp,3,杂化轨道,2,3,4,4,5,6,轨道夹角,180,120,10928,180/90,90/120/180 ,90/180,空间构型,直线型,平面三角型,正四面体,平面正方形,三角双锥,正八面体,示例,BeCl,2,CO,2,BF,3,CH,4,CCl,4,Cu(NH,3,),4,2,PCl,5,SF,6,SiF,6,2,四、配合物理论简介,1,、配位键,定义：,共用电子对由,一个原子单方向,提供,给另一个原子共用所形成,|,的,共价键,称配位键。, 表示方法, 形成条件,AB,H,N,H,H,H,一个原子有,孤对电子,，另一个原子有,空轨道,。,2,、配位化合物,配合物的形成,天蓝色溶液,蓝色沉淀,深蓝色溶液,Cu(OH),2,H,2,O,Cu,H,2,O,H,2,O,OH,2,2+,深蓝色晶体,Cu(NH,3,),4, SO,4,H,2,O,加乙醇并静置,NH,3,Cu,H,3,N,H,3,N,NH,3,2+,CuSO,4,溶液,滴加氨水,继续滴加氨水,Cu(OH),2,+ 4NH,3,= Cu(NH,3,),4,2+,+ 2OH,蓝色沉淀,深蓝色溶液,Cu,2+,+ 2NH,3,H,2,O,= Cu(OH),2,+ 2NH,4,+,蓝色溶液,蓝色沉淀,H,2,O,Cu,H,2,O,H,2,O,OH,2,2+,NH,3,Cu,H,3,N,H,3,N,NH,3,2+,1Cu,与,4O,形成的结构,为平面正方形,1Cu,与,4N,形成的结构,为平面正方形, 配合物的组成,Ag(NH,3,),2, OH,内界,外界,配离子,Ag(NH,3,),2,+,Ag,+,中心离子,（有时可能是中心原子）,NH,3,配体,配位数：配位原子的个数,其中,N,为配位原子,常见配位原子：,N,、,O,、,F,、,Cl,、,C,、,S, 常见配合物,Fe,3+,+ 3SCN,=,Fe(SCN),3,黄色,血红色,Fe,3+,+ nSCN,=,Fe(SCN),n,3-n,(n=1-6),Fe,3+,的检验,血红色,银氨溶液的配制,AgOH+2NH,3,H,2,O = Ag(NH,3,),2,+,+ OH,+2H,2,O,Ag,+,+ NH,3,H,2,O = AgOH+ NH,4,+,白色沉淀,二氨合银离子无色,冰晶石,冰晶石,(,六氟合铝酸钠,),：,Na,3,AlF,6,第二章 分子的结构与性质,第三节 分子的性质,一、键的极性和分子的极性,1,、键的极性,非极性,共价键（非极性键）,按共用电子对的偏移,极性共价键,非极性共价键,由同种原子形成化学键,原子带相同电性，化合价相同,极性,共价键（极性键）,H,Cl,H,Cl,+,-,由不同种原子形成化学键,电负性大（非金属性强）的原子带负电，显负价,一、键的极性和分子的极性,（,1,）离子键、共价键？,（,2,）极性键与非极性键,1,、极性键与非极性键,复习回忆：,非极性键,:,共用电子对无偏向（电荷分布均匀）,极性键,共用电子对有偏向（电荷分布不均匀）,2,、分子的极性,非极性,分子,正负电荷中心重合的分子,a.,大部分单质分子,O,3,除外！,b.,对称性很好的分子,直线,形,AB,2,正三角,形,AB,3,正四面体,形,AB,4,其他正多面体,形、对称性好的平面形,例：,CO,2,例：,BF,3,、,SO,3,例：,CH,4,、,CCl,4,例：,C,60,、,C,6,H,6,、,C,2,H,4,、,C,2,H,2,一、键的极性和分子的极性,2,、极性分子与非极性分子,极性分子,:,正电中心和负电中心不重合,非极性分子,:,正电中心和负电中心重合,H,Cl,共用电子对,H,Cl,HCl,分子中，共用电子对偏向,Cl,原子，,Cl,原子一端相对地显负电性，,H,原子一端相对地显正电性，整个分子的电荷分布不均匀，为极性分子,+,-,以极性键结合的双原子分子为极性分子,C,H,H,H,H,10928,正四面体型 ，对称结构，,C-H,键的极性互相抵消（,F,合,=0,） ，,是非极性分子,常见分子,键的极性,键角,分子构型,分子类型,1,、常见分子的构型及分子的极性,双原子分子,H,2,、,Cl,2,无 无 直线型 非极性,HCl,有 无 直线型 极性,H,2,O,有,10430,折线型 极性,CO,2,有,180,直线型 非极性,三原子分子,四原子分子,NH,3,有,10718,三角锥型,极性,BF,3,有,120,平面三角形,非极性,CH,4,有,10928,正四面体型 非极性,五原子,分子的极性,分子的空间结构,键角,决定,键的极性,决定,小结：,键的极性与分子极性的关系,A,、都是由非极性键构成的分子一般是非极 性分子。,B,、极性键结合形成的双原子分子一定为极性分子。,C,、极性键结合形成的多原子分子，可能为 非极性分子，也可能为极性分子。,D,、多原子分子的极性，应有键的极性和分子的空间构型共同来决定。,2,、判断,AB,n,型分子极性的经验规律：,若中心原子,A,的化合价的绝对值等于该元素原子的,最外层电子数,，则为非极性分子，若不等则为极性分子。,练习,判断下列分子是极性分子还是非极性分子：,PCl,3,、,CCl,4,、,CS,2,、,SO,2,非极性分子,极性,分子,正负电荷中心不重合的分子,大部分化合物分子,化学式,是否极性分子,化学式,是否极性分子,H,2,O,HCN,SO,3,SO,2,NH,3,HCHO,CO,2,BF,3,SF,4,CH,3,OH,SF,6,CH,3,C(CH,3,),3,PCl,5,CH,2,=CH,2,PCl,3,PH,3,CH,4,CHCH,是,是,是,是,是,是,是,是,是,否,否,否,否,否,否,否,否,否,键的极性与分子极性的关系：,A,、,由非极性键构成的分子一般是非极性分子,B,、,极性键结合形成的分子不一定为极性分子,二、范德华力及其对物质性质的影响,1,、范德华力,把分子聚集在一起的作用力叫做分子间作用力又叫范德华力,相对分子质量,分子的极性,相对分子质量越大范德华力越大,2,、影响范德华力的因素,分子极性越大范德华力越大,3,、范德华力对物质性质的影响,化学键影响的是分子的稳定性（化学性质）,范德华力影响的是分子熔沸点等（物理性质）,三、氢键,1,、氢键的定义,-150,-125,-100,-75,-50,-25,0,25,50,75,100,2,3,4,5,CH,4,SiH,4,GeH,4,SnH,4,NH,3,PH,3,AsH,3,SbH,3,HF,HCl,HBr,HI,H,2,O,H,2,S,H,2,Se,H,2,Te,沸点,/,周期,一些氢化物沸点,由已经与电负性很大的原子形成共价键的氢原子与另一个电负性很大的原子之间的作用力,除范德华力以外的另一种分子间作用力，不是化学键,2,、表示方法,AHB,A,、,B,为,N,、,O,、,F,“,”,表示共价键,“,”,表示形成的氢键,例如：氨水中的氢键,NHN,NHO,OHN,OHO,3,、氢键的分类,分子内氢键,分子间,氢键,4,、氢键的特征,饱和性,方向性,一个氢原子只能形成一个氢键,分子间氢键为直线型,分子内氢键成一定角度,中心原子有几对孤对电子就可以形成几条氢键,5,、对物质性质的影响,氢键一种分子间作用力，影响的是物理性质,熔、沸点,溶解性,分子,间,氢键使物质熔点,升高,分子,内,氢键使物质熔点,降低,若可以形成氢键，则能增大物质溶解度,其他方面,冰的密度小于水,形成缔合分子,三、氢键及其对物质性质的影响,氢键对物质熔沸点影响：,分子,间,氢键使物质熔沸点升,高,分子,内,氢键使物质熔沸点降,低,极性溶剂里，溶质分子与溶剂分子间的氢键使溶质溶解度增大，而当溶质分子形成分子内氢键时使溶质溶解度减小。,氢键对物质溶解度的影响：,小结：,定义,范德华力,氢键,共价键,作用微粒,分子间普遍存在的作用力,已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子与另一分子中电负性很强的原子之间的作用力,原子之间通过共用电子对形成的化学键,相邻原子之间,分子间或分子内氢原子与电负性很强的,F,、,O,、,N,之间,分子之间,强弱,弱,较强,很强,对物质性质的影响,范德华力越大，物质熔沸点越高,对某些物质,(,如水、氨气,),的溶解性、熔沸点都产生影响,物质的稳定性,四、溶解性,1,、温度,溶解性的影响因素,2,、压强,3,、相似相溶,4,、氢键,5,、化学反应,非极性溶质一般能溶于非极性溶剂，极性溶质一般能溶于极性溶剂。,四、溶解性,（,1,）内因：相似相溶原理,（,2,）外因：影响固体溶解度的主要因素是温度；影响气体溶解度的主要因素是温度和压强。,（,3,）其他因素：,A,）如果溶质与溶剂之间能形成氢键，则溶解度增大，且氢键越强，溶解性越好。如：,NH,3,。,B,）溶质与水发生反应时可增大其溶解度，如：,SO,2,。,溶质分子与溶剂分子的结构越相似，相互溶解越容易。,溶质分子的分子间力与溶剂分子的分子间力越相似，越易互溶。,小结：,五、手性,连有四个不同的原子或原子团的碳原子。,手性碳原子：,手性异构体：,具有完全相同的组成和原子排列的一对分子。,又称为对映异构体。,手性分子：,有手性异构体的分子。,乳酸分子,CH,3,CH(OH)COOH,有以下两种异构体：,图片,五、手性,具有手性的有机物，是因为含有,手性碳原子,造成的。,如果一个碳原子所联结的,四个原子或原子团各不相同,，那么该碳原子称为,手性碳原子,，记作,C,。,五、手性,注意：也有一些手性物质没有手性碳原子,左手和右手不能重叠 左右手互为镜像,一对分子，组成和原子的排列方式完全相同，但如同左手和右手一样互为镜像，在三维空间无论如何旋转不能重叠，这对分子互称,手性异构体,。有手性异构体的分子称为,手性分子,。中心原子称为,手性原子,。,1,下列化合物中含有手性碳原子的是,( ),2,F,23,CHCOOH,3,CH,2,OH D.CHOH,练习：,CH,2,OH,CH,2,OH,