分子结构与性质

分子结构与性质

高三一轮复习 物质结构 元素周期律 第二章 分子结构与性质 化学键：相邻原子间的强烈相互作用。 离子键：阴、阳离子之间通过静电作用形成的化学键。 什么是化学键？ 什么是离子键？ 什么是共价键？ 复习： 共价键：原子间通过共用电子对形成的化学键。 使离子或原子相 结合的作用力。 第一节 共价键 一、离子键 2Na+Cl2 2NaCl 离子的形成：原子得 失电子后形成带电的 微粒； NaCl的形成：带相反 电荷的Na+ 和Cl－通过 静电作用结合在一起 形成物质。 1、离子键 ①定义：像NaCl这样，使阴、阳离子结合成化合物的静电作用，叫离子键 ②本质：阴、阳离子间的静电作用。 离子化合物都是阴、阳离子以离子键结合成物质 ③成键原因：活泼金属容易失去电子，达到稳定结构；活泼的非金属元素 容易得到电子，达到稳定结构，两者通过电子转移形成相对稳定结构—— 使两者都达到能量最低状态。 阴、阳离子间的静电引力； 原子核与原子核间、电子与电子之间的静电斥力。 当上述两种作用力达到平衡后，就形成稳定的离子键，从而形成离子化合物。 【思考】离子键包含几种作用力？ 2、电子式 在化学反应中，一般是原子的最外层电子发生变化，为方便起见，在元素符号周 围用“· ”或“×”表示原子的最外层电子，这种式子叫电子式。 二、共价键 1、共价键：原子间通过共用电子对所形成的相互作用。 2、形成共价键的要素 ①成键微粒：原子——一般为非金属原子或金属性较弱的金属原 子，可以通过电负性判断。 ②成键条件：两者之间通过共用电子对达到稳定结构。 ③成键本质：原子核通过共用电子对形成相互作用。 1、 σ键的形成 现 代 物 质 结 构 理 论 认 为 共 价 键 的 形 成 是 由 于 成 键 原 子 电 子 云 的 重 叠 H H (1).（s-s σ键） 电子云在两个原子核间重叠，意味着电子出现在 核间的概率增大，电子带负电，因而可以形象的 说，核间电子好比在核间架起一座带负电的桥梁， 把带正电的两个原子核“黏结”在一起了。 用电子云来描述共价键的形成过程 (2) p-p σ键的形成（Cl2分子的形成） ClCl Cl Cl (3) s-p σ键的形成 H Cl σ键：“头碰头” X s—s X px—s Xpx—px 轴 对 称 σ键的特征：以形成化学键的两原子核的连线做为轴旋转操作，共价 键电子云的图形不变,称为轴对称。 π键的形成 键特点:两个原子轨道以平行或“肩并肩” 方式重叠；原子重 叠的部分分别位于两原子核构成平面的两侧，如果以它们之间 包含原子核的平面为镜面，它们互为镜像，称为镜像对称 由于键重叠程度要比键小,所以键的强度要比键大。 “肩并肩” 用电子云来描述共价键的形成过程 价键理论:由原子轨道相互重叠形成的σ键和π键是共价键的两 种基本类型，是分子结构的价键理论中最基本的组成部分。 价键理论的要点 1.电子配对原理 2.最大重叠原理 两原子各自提供1个自旋方向 相反的未成对电子彼此配对。 两个原子轨道重叠部分越大， 两核间电子的概率密度越大， 形成的共价键越牢固，分子 越稳定。 共价键的特征 1、共价键具有饱和性 按照价键理论的电子配对原理，一个 原子有几个未成对电子，便可和几个 自旋相反的电子配对成键，这就共价 键的“饱和性”。H 原子、Cl原子都 只有一个未成对电子，因而只能形成 H2、HCl、Cl2分子，不能形成H3、 H2Cl、Cl3分子 2、共价键具有方向性 按照价键理论的电子云最大重叠原 理,P电子云沿X、 Y 、 Z轴方向伸展. 当电子云沿X、 Y 、 Z轴方向重叠时， 重叠程度最大。 σ键 π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——绕轴旋转 镜面对称 强度大，不易断裂 强度较小，易断裂 共价单键是σ键，共价双键中一个是 σ键， 另一个是π键，共价三键中一个是σ键，另两 个为π键。 类型 特征 小 结 科学探究 1、请画图描述N2的共价三键？ zz yy x 3、乙烷、乙烯和乙炔分子中的共价键分别有几个σ键和几个π键组成？ 乙烷分子中含有 键 乙烯分子中含有 键 乙炔分子中含有 键。 7个σ 5个σ键和1个π 3个σ键和2个π键 二、键参数——键能、键长与键角 1、键能 气态基态原子形成1mol共价键释放的最低能量叫键能 。 单位：kJ/mol 键能越大，断裂该化学键时吸收的能量越多，意味着这个化学键越稳 定，越不容易被打断。 应用：计算化学反应的反应热。 ∆H=反应物的总键能―生成物的总键能 反之，若断裂1mol共价键形成气态基态原子，吸收的能量也为键能 2、键长：键长是衡量共价键稳定性的另一个参数，是形成共价键 的两个原子之间的核间距。 一般规则：键长越短，键能越大，共价键越稳定。 键长与原子半径、成键电子对数有关：原子半径越小，共用电子 对数越多，键长越短 3、键角 在原子数超过2的分子中，两个共价键之间的夹角称为键角。 分子式 键长(pm) 键角 分子构型 H2O 96 1050 CO2 116.2 180o NH3 101 107o18’ CH4 109 109o28’ ⑴多原子分子的 键角一定 ，表明 共价键具有方向 性。 ⑵键角是描述分 子立体结构的重 要参数，分子的 许多性质都与键 角有关。 H2O 105° NH3 107° CO2 180° CH4 109o28’ 4、共价半径： 相同原子的共价键键长的一半称为共价半径 例题：若金刚石中两个相邻的C原子距离的一半为C原子的共价半 径，求金刚石中C原子的空间利用率？ 解：金刚石晶胞中内部C原子位于体对角线的 ， 则 %34%100 16 3%100 3 8 3 48 3 3           r r 空间利用率 CO分子和N2分子的某些性质 三、等电子原理： 等电子原理：原子总数相同、价电子总数相同的分子具有相似 的化学键特征，它们的许多性质是相近的 。 分子 熔点(℃) 沸点(℃) 在水中的溶 解度(室温) 分子的解离能 (kJ/mol) 分子的价电 子总数 CO ―205.05 ―191.49 2.3mL 1075 10 N2 ―210.00 ―195.81 1.6mL 946 10 例举一些常见的等电子体： O3 NO2 － CO2 NH4 + CO C2 2 － CN－ O2 2－ SO2 SO3 N2 NH3 CH4 Cl2 NO3 － CO3 2－ N2O、CS2、SCN－、N3 －、NO2 + SO4 2－ CCl4、SiCl4、ClO4 －、PO4 3－ H3O+、CH3 －、PH3 HF OH－ H2O NH2 － H2S 第二节 分子的立体构型 一、形形色色的分子 思考：在O2、HCl这样的双原子分子中存在分子的立体结构问题吗？何谓 “分子的立体结构”？ O2 HCl 分子的立体结构：指多原子构成的共价分子中的原子的空间关系问题。 化学式 结构式 分子的立体结构 CO2 O=C=O 180o H2O O H H105o 直线形三 原 子 分 子 V形 BF3 B F FF 四原子分子 化学式 结构式 分子的立体结构 CH2O O=C H H 平面三角形 NH3 N H HH 三角锥形 平面正三角形 五原子分子 CH4 C H H HH 化学式 结构式 分子的立体结构 CCl4 CHBrClF 四面体形 P4O10 P4O6P4正四面体 足球烯C60 S8皇冠形 C6H12(椅式) C6H12(船式) PCl5双三角锥形 H3O+三角锥形 SF6 正八面体 B12正二十面体 在玻璃缸中倒入无色的六氟化硫气体，因为六氟化硫气体比空气重 好几倍，密度比空气大，这使得六氟化硫的气体表面能支撑住重量 较轻的物体，所以当把铝箔船放在六氟化硫气体上时便浮了起来 C6H6 C8H8 　 　形，如CO2 　形，如H2O 形，如HCHO、BF3 形，如NH3 分子 的立 体结 构 最常见的是 形，如CH4五原子分子——— 三原子分子 四原子分子 直线 V 平面三角 三角锥 正四面体 六原子分子——— 七原子分子——— PCl5双三角锥形 SF6 正八面体 二、价层电子对互斥理论（VSEPR） 价层电子对互斥理论：中心原子价层电子对（包括成键电子对和未成键的孤 对电子对）的互相排斥作用，使分子的几何构型总是采取电子对相互排斥最 小的那种构型。 对ABx型分子，B围绕A成键，则A为中心原子，x值为中 心原子结合的原子数。 如：CO2、H2O、NH3、CH4、PCl5 等 中心原 子价层 电子对 成键σ键电子对 孤对电子对 成键σ键电子对 根据价键理论，两个成键的原子之间有且只有一个σ键 分子 CO2 H2O NH3 CH2O CH4 电子式 σ键 x值 O C O:: :: :: : : : ::H O H : : ::H N H : H : ::H C H : H H H H . . C . . . . O . . . . . . 2 2 3 3 4 2 2 3 3 4 即成键σ键电子对数=围绕中心原子成键的原子数x 中心原子上的孤对电子确定方法： 中心原子电子对确定的方法：中心原子的价电 子和配对原子提供的电子数之和除以2。 中心原子上的孤对电子=中心原子总电子对数 — σ键电子对 方法一 1.中心原子的价电子通常等于其族序数； 2.配对原子通常是H、O或卤原子，H和卤原子各提供一个价电子， O原子按不提供价电子计算。 3.若为离子，则加减得失电子数。 4.若除以2后还余1，则单电子也作为一对电子处理。 分子或离子 中心原子电子对数 σ键电子对 孤电子对 SO3 NO2 PCl5 NO2 — SO3 2— BF3 6/2=3 3 0 5/2=3 2 1 (5+5)/2=5 5 0 (5+1)/2=3 2 1 (6+2)/2=4 3 1 (3+3)/2=3 3 0 方法二 见教材 由于分子中的成键电子对及中心原子上的孤对电子对相互排斥， 结果趋向尽可能彼此远离，以减小斥力，从而影响了分子的空间构型。 价层电子对互斥理论 一般规律： ①电子对之间的夹角越小，排斥力越大； ②成键电子对受两个原子核的吸引，电子云比较紧缩；孤对电子对只 受中心原子的吸引，电子云较“肥大”，对邻近电子对的斥力较大。 ③三键、双键比单键包含的电子数目多，所以其斥力大小顺序为： 三键＞双键＞单键 电子对之间斥力大小的顺序：孤对电子对—孤对电子对＞孤对电 子对—成键电子对＞成键电子对—成键电子对。 为了减少电子对之间的斥力，电子对之间应尽量互相远离。若把中心原子的价电 子层视为一个球面，根据立体几何知识可知： ①球面上相距最远的两个点是直径的两个端点； ②相距最远的三点是内接三角形的三个顶点； ③相距最远的四点是内接正四面体的四个顶点…… 5 对电子 双三角锥 只有一种角度，120° 3 对电子 正三角形 •• A •• •• 只有一种角度，109°28′ 4 对电子 正四面体A •• •• •• •• 电子对数和电子对空间构型的关系 2 对电子 直线形 A ⑴中心原子上的价电子都用于形成共价键，如CO2、CH2O、CH4等分 子中的碳原子，它们的立体结构可用中心原子周围的原子数 x 来预测， 概括如下： ABx 立体结构 范例 x=2 直线形 CO2 x=3 平面三角形 CH2O x=4 正四面体形 CH4 价层电子对互斥理论(VSEPR)预测分子构型 Cl ClBe F F Be F H C HH H P Cl Cl Cl Cl Cl F F F F F F S ⑵中心原子上有孤对电子的分子，如H2O和NH3，中心原子上的孤对电子也要占 据中心原子周围的空间，并参与互相排斥。例如，H2O和NH3的中心原子分别有 2对和l对孤对电子，跟中心原子周围的σ键加起来都是4，它们相互排斥，形成四 面体，因而H2O分子呈V形，NH3分子呈三角锥形。 O H H105o H2O NH3 C H HH 107o18’ 思考：请比较CH4、NH3 、 H2O键角大小并说明理由？ 答：它们的中心原子都是 sp3杂化，VSEPR模型都 为四面体形，C原子无孤 电子对，N原子有一对孤 电子对，O原子有两对孤 电子对，孤电子对越多， 排斥作用力越大，所以键 角CH4>NH3>H2O 小于 109o28’ O H H105o H2O 思考：请比较SO2 、H2O键角大小并说明理由？ 答： SO2分子中心原子S为sp2杂化，VSEPR模型都为平面三角形， 中心原子有一对孤电子对，键角接近120o； H2O分子中心原子O为sp3杂化，VSEPR模型都为四面体形，中心 原子有两对孤电子对，键角接近109o28’; 所以键角SO2 >H2O 小于 120o SO2 S O O?o 规律总结 中心原子的电子对(包括成键电子对和孤电子对)决定了分子的构型。 ⑴若有2对电子，分子呈直线形 ⑵若有3对电子，分子呈平面三角形 ⑶若有4对电子，分子呈四面体形 ⑷若有孤电子对，形状取所有电子对在空间的分布 (即VSEPR模型)去掉孤电子对的构型 三、杂化轨道理论 C的核外电子排布为 1s22s22px 12py 1 O的核外电子排布为 1s22s22px 22py 12pz 1 C只能形成2个共价键，且键角约为90o 事实上形成了较稳定的CH4，键角109o28’ O能形成2个共价键，且键角约为90o 事实上形成的H2O ，键角却为105o 鲍林提出：杂化轨道理论 1、BeCl2的sp杂化 Be的核外电子排布为1s22s2，基态时不成键；激发态时，核外 电子排布为1s22s12p1 ，由于2s能级和2p能级能量相差不大， 一个2s轨道和2p轨道发生混杂，形成了2个sp杂化轨道。 ↑↓ ↑ ↑ 1s 2s 2p Be激发态 ↑↓ ↑ 1s sp Be杂化态 ↑ ↑↓ ↑↓ 1s 2s 2p Be基态 能 量 2、B的sp2杂化 ↑↓ ↑ ↑ ↑ 1s 2s 2p B激发态 ↑↓ ↑↓ ↑ 1s 2s 2p B基态 能 量 ↑↓ ↑ 1s sp2 B杂化态 ↑ ↑ 120o 120o sp2杂 化轨道 pz未杂 化轨道 2、C的sp3杂化 ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑ 1s 2s 2p C激发态 ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ 1s 2s 2p C基态 能 量 ↑↓ ↑ 1s sp3 C杂化态 ↑ ↑ ↑ 三种杂化轨道的对比 轨道 sp杂化轨道 sp2杂化轨道 sp3杂化轨道 来源 一个s轨道和 一个p轨道 一个s轨道和 2个p轨道 一个s轨道和 3个p轨道 轨道 形状 直线形 平面正三角形 正四面体形 未杂化 轨道 2个p轨道 1个p轨道 0 轨道 数目 2 3 4 小结 VSEPR模型与中心原子的杂化轨道类型 通过VSEPR模型可以先确定分子构型，然后可以确定中心原子的杂化轨道类型 VSEPR模 型 VSEPR模 型名称 杂化类型 典型例子 sp sp2 sp3 sp2 sp3 sp3 直线形 平面三 角 形 四面体 平面三 角 形 四面体 正四 面体 CO2 SO2 H2O SO3 NH3 CH4 小结：VSEPR模型与杂化轨道的联系 若中心原子有2对电子，采用sp杂化 若中心原子有3对电子，采用sp2杂化 若中心原子有4对电子，采用sp3杂化 如：H2O，O原子采用sp3杂化，6个价电子填充在四个杂化轨道上，呈正四 面体分布，两个轨道上有两对配对电子，成为孤电子对，两个轨道上有两个 电子，与H原子配对形成σ键。 O的sp3杂化态 ↑↓ sp3 ↑↓ ↑ ↑ 杂化轨道的作用 杂化轨道只用于形成σ 键 若杂化后还有未参与杂化的p轨道，则可形成π键，如sp杂化和sp2 杂化 乙烯C2H4分子中 杂化轨道与未杂 化轨道的成键 乙炔C2H2分子中 杂化轨道与未杂 化轨道的成键 sp2杂化 sp杂化 π键 未杂化 的p轨道 σ 键 σ 键 π键 苯C6H6分子中C原子杂化轨道与未杂化轨道的成键 •每一个碳原子都还保留一个和这个平面垂直 的p轨道，它们彼此平行，这样每一个碳原子 的p轨道可以和相邻的碳原子的p轨道平行重叠 而形成π键。由于一个p轨道可以和左右相邻的 两个碳原子的p轨道同时重叠，因此形成的分 子轨道是一个包含六个碳原子在内的封闭的π 键。 •苯分子中六个碳原子都形成sp2杂化轨道，六 个轨道之间的夹角各为120°，六个碳原子以 sp2杂化轨道形成六个碳碳σ键，又各以一个sp2 杂化轨道和六个氢原子的s轨道形成六个碳氢σ 键，这样就形成了一个正六边形，所有的碳原 子和氢原子在同一平面上。 思考与交流 确定BF3和H3O+的中心原子的杂化轨道类型。 B原子的VSEPR模型为平面三角形 B原子的杂化轨道为sp2型 O原子的VSEPR模型为四面体形 O原子的杂化轨道为sp3型 ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ 1s 2s 2p O基态 能 量 ↑↓ ↑↓ 1s sp3 O杂化态 ↑↓ ↑ ↑ 四、配合物理论 2、配位键：成键的两个原子一方提供孤电子对，另一方提供空轨道而形成 的共价键。 : ::H N : H H H ++ : ::H N : H H H +[ ] : ::H O :H H ++ [ ]: ::H O :H H + H―N→ H H H +[ ] ― ― 配位键可以表示为A→B，A表示为提供孤电子对的原子，B表示为 接受孤电子对的原子。 1、配位化合物：金属离子(或原子)与某些分子或离子以配位键结合形成的化 合物称为配位化合物，简称配合物。 [ ]H―O→ H H + ― 键长、键能、 键角都一样 •中心原子：可以接受电子对的金属离子或原子，一般都是过渡元素的 原子或离子 •配位原子：配体中提供孤电子对与中心原子相结合的原子。通常为 VA、VIA、VIIA元素的原子。 H3N→Cu←NH3 NH3 2+[ ]↑ ↓ NH3 中心原子 配体 配位原子 3、四个基本概念 •配体：含有孤电子对的分子或离子。如NH3、H2O、Cl－、 CN－、 SCN－ : ::H N H : H : ::H O H : : ::Cl : [ ] － [ ]－.C N:: · : · × •配位数：直接同中心原子配位原子的数目。 一般中心原子的配位数为2、4、6等。 如：[Co(NH3)6]Cl3 [Co(NH3)5(H2O)] Cl3 中心离子：Co3+ 配体：NH3和H2O 配位原子：N和O 配位数：6 配合物 中心离子 配体 配位原子 配位数 [Pt(NH3)4]Cl2 [Ag(NH3)2 ] OH K3 [Fe(CN)6] [Fe(SCN)n](3－n ) Pt NH3 N 4 Ag NH3 N 2 Fe CN－ C 6 Fe SCN－ S n Fe(SCN)3 内界 外界 •阴离子 几 合 酸根离子 K3 [Fe(CN)6] [Fe(CN)6]3+ 六氰合铁酸根离子 六氰合铁酸钾(简称为 铁氰化钾) 4、配合物的命名 •阳离子 几 合 离子 [Ag(NH3)2 ] + 二氨合银离子 [Ag(NH3)2 ] OH 氢氧化二氨合银 [Cu(NH3)4 ]SO4 硫酸四氨合铜 解释几个反应： Cu(OH)2+2NaOH=Na2[Cu(OH)4] 四羟基合铜酸钠 CuCl2溶液的颜色： 很浓的溶液：黄绿色 浓溶液：绿色 稀溶液：蓝色 [CuCl4]2－(黄色) [Cu(H2O)4]2+（蓝色） Al(OH)3溶于强碱溶液中 偏铝酸钠溶液的水解 斐林试剂的制备 银氨溶液的制备 AgOH + 2NH3 = [Ag(NH3)2]+ + OH－ Al(OH)3+NaOH=Na[Al(OH)4] Al(OH)3+OH－=[Al(OH)4] － Al(OH)3+OH－=AlO2 － + 2H2O [Al(OH)4]－ Al(OH)3+OH－ Ag+ +NH3·H2O = AgOH↓ + NH4 + AlO2 － + 2H2O Al(OH)3+OH－ 思考：1、CO分子中的化学键类型？ 1s 2s 2p ↑↓ ↑↓ ↑ ↑C ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑↓O C O← ClCl Al Cl Al Cl Cl Cl 2、三氯化铝溶于有机溶剂或处于熔融状态时都以共价二聚分子Al2Cl6存在 第三节 分子的性质 1、非极性键：共用电子对无偏向（电荷分布均匀） 如：H2(H—H) Cl2(Cl—Cl) N2(N N) 极性键：共用电子对有偏向（电荷分布不均匀） 如： HCl (H—Cl) H2O (H—O—H) 一、键的极性和分子的极性 Cl—Cl 3.0 3.0 H—Cl 2.1 3.0 δ+ δ― 2、共用电子对是否有偏向或偏离是由什么因素引起的呢? 这是由于原子对共用电子对的吸引力不同造成的。即键合原子 的得电子能力不同造成的(可用电负性来衡量)。 1、键的极性的判断依据是什么？ 共用电子对 是否有偏移 思考: 3、判断方法： ⑴同种元素的原子间形成的共价键是非极性键。 ⑵不同种元素的原子间形成的共价键是极性键。 共用电子对无偏向 （电荷分布均匀） 非极性键 共用电子对有偏向 （电荷分布不均匀） 极性键 δ+ δ― δ― δ― δ― δ+ δ+ δ+ 2、分子的极性 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 δ+ δ― Cl—Cl 判断方法：看正电中心和负电中心 是否重合 ⑴键的极性 一般而言：由非极性键构成的分子大多数为非极性分子 如：H2、Cl2、P4 H2 P4 若为双原子分子，则一定为非极性分子 由极性键构成的双原子分子都为极性分子 HCl BF3 ⑵分子的空间构型：由极性键形成的分子 对于ABn型分子，若中心原子价电子对数等于n，即中心原子无孤电 子对，空间对称分布，则为非极性分子。(B原子须为相同的原子) CCl4 PCl5 SF6 CH4 CO2 BeCl2 对于ABn型分子，若中心原子存在孤电子对，空间分布不对称，则 为极性分子。 CHBrClF H2O + - NH3 共价键 极性键 非极性键 空间不对称 极性分子 双原子分子：HCl、NO V型分子：H2O、H2S、SO2 三角锥形分子：NH3、PH3 非正四面体：CHCl3 非极性分子 单质分子：Cl2、N2、P4、O2 直线形分子：CO2、CS2、C2H2 正四面体：CH4、CCl4、CF4 空间对称 中心原子不存在 孤电子对 相似相溶性： 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。 思考与交流 1.NH3和水是极性分子，CH4为非极性分子，根据“相似相溶”规律， NH3易 溶于水，而CH4不易溶于水。并且NH3与水分子之间还可以形成氢键，使得 NH3更易溶于水。 2. 油漆是非极性分子，有机溶剂如（乙酸乙酯）也是非极性溶剂，而水为极性溶 剂，根据“相似相溶”规律，应当用有机溶剂溶解油漆而不能用水溶解油漆。 3. 实验表明碘在四氯化碳溶液中的溶解性较好。这是因为碘和四氯化碳都是非 极性分子，非极性溶质一般能溶于非极性溶剂，而水是极性分子。 萃取剂的选择： •两种溶剂互不相溶 •溶质在萃取剂中的溶解度大于原溶剂 能选择CCl4萃取碘水中的I2，说明I2易溶于CCl4而难溶于水。 科学视野—表面活性剂和细胞膜 1、什么是表面活性剂？亲水基团？疏水基团？肥皂和洗涤剂的去 污原理是什么？ 思考： —OH —COOH —COO— 肥皂：高级脂肪酸钠(硬脂酸钠C17H35COONa) 洗衣粉：烷基苯磺酸钠 SO3NaR CH3(CH2)16COO－ CH3(CH2)11 SO3 十二烷基苯磺酸根离子 荷叶上的水珠 凹液面 凸液面 二、范德华力及其对物质性质的影响 思考：什么是化学键？化学键对物质的熔沸点有什么影响？ 范德华力：把分子聚集在一起的作用力，也叫分子间作用力 分子 HCl HBr HI CO Ar 范德华力(kJ/mol) 21.14 23.11 26.00 8.75 8.50 共价键键能(kJ/mol) 431.8 366 298.7 745 无 范德华力是一种弱的作用力，比化学键小得多，而且只在 很小的范围内存在。 范德华力的作用：决定物质(由分子形成的物质)的熔沸点。 范德华力的大小： ①结构相似的分子，相对分子质量越大，范德华力越大。如卤素单质 ②分子极性越强，范德华力越大 学与问 1.怎样理解卤素单质从F2——I2的熔沸点越来越高？ 2.⑴将干冰气化，破坏了CO2分子晶体的什么作用力？ ⑵将CO2气体溶于水，破坏了CO2 分子什么作用力？ ⑶解释CCl4（液体）CH4及CF4是气体，CI4是固体的原因。 它们均是正四面体结构，它们的分子间作用力随相对分子质量增大而增大，相对 分子质量越大，分子间作用力越大。分子间作用力大小: CI4> CCl4 >CF4 >CH4 3.二甲苯有三种同分异构体，其熔沸点也不同，请解释为什么二甲苯的熔沸点不同？ ③分子距离越小，范德华力越大 -150 -125 -100 -75 -50 -25 0 25 50 75 100 2 3 4 5 × × × × CH4 SiH4 GeH4 SnH4 NH3 PH3 AsH3 SbH3 HF HCl HBr HI H2O H2S H2Se H2Te 沸点/℃ 周期 一些氢化物的沸点 2.HF、H2O、NH3出现反常 1.同族元素的氢化物，随着 相对分子质量增大，范德华 力增大，氢化物的熔沸点呈 递增趋势 1、氢键：它是由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。 三、氢键及其对物质性质的影响 A和B可以是同种原子，也可以是不同种 原子，但都是电负性较大、半径极小的非 金属原子（一般就是N、O、F）。 表示方式：A—H···B 共 价 键 氢 键 2、氢键的大小：介于分子间作用力和化学键之间，是一种特殊的 分子间作用力，而不属于化学键。 3、氢键的实质：是一种微弱的静电作用。 4、氢键的存在 对羟基苯甲醛(熔点:115-117℃) H O C OH C O H O H ⑵分子间氢键 NH3、H2O、HF、CH3CH2OH、CH3COOH等分子间都能形成氢键 邻羟基苯甲醛(熔点:-7℃) C O H O H ⑴分子内氢键 对于形成氢键A—H···B的A、B原子，可以相同，也可以不同。 如F—H···F或F—H···O，前者可以表示HF分子间形成氢键，后者可以表示 HF分子与H2O分子形成氢键 分子间的氢键才能影响物质的物理性质 O OO H H ... O O O H H... ⑴分子间氢键使物质熔沸点升高 ⑵溶质分子与溶剂分子间形成氢键可增大溶质的溶解度 氢键对物质物理性质的影响： 思考：1.为什么HF、H2O、NH3的熔沸点出现反常变化？ 2.为什么NH3极易溶于水？乙醇为什么可以和水互溶？为什么—OH、—COOH、— NH2等都是亲水基？ 答：NH3和H2O分子都是极性分子，且NH3和H2O可以形成氢键 乙醇和H2O分子都是极性分子，且乙醇分子可以和水分子形成氢键 —OH、—COOH、—NH2可以和水分子形成氢键 3.为什么—COO－的亲水性比—COOH强？ 答： 根据水合离子的性质，阴、阳离子与水分子之间的作用力强于水分子之间的 氢键(实质都是静电作用)，当羧基失去氢离子后形成羧酸根离子，与水分子之间的 作用力强于羧基与水分子之间的氢键，所以离子的亲水性增强。 水分子之间的氢键 固态水(冰)中，以每个水 分子为中心，周围以氢 键结合4个水分子，形成 正四面体结构；每个O 原子形成2个氢键。 　　在水蒸气中水以单个的H2O分子形式存在；在液态水 中，经常是几个水分子通过氢键结合起来，形成(H2O)n； 在固态水(冰)中，水分子大范围地以氢键互相联结，形成 相当疏松的晶体，从而在结构中有许多空隙，造成体积 膨胀，密度减小，因此冰能浮在水面上． 4.为什么当水结成冰后密度反而变小？ 答：当水结冰后，大量的水分子以氢键结合，形成空间立体网状结 构，使水分子的空间利用率降低，留有相当大的空隙，从而使体积 增大，密度减小。 5.为什么4℃时水的密度最大？ 答：当水刚融化成为液态水时，热运动使冰的立体网状结构解体，水 分子间的空隙减小，体积减小，密度增大；当温度超过4℃后，分子 间距离增大，密度减小。 6. 请思考NH3·H2O中如何形成氢键？ 答： NH3与H2O可能形成两种氢键N—H…O、 O—H…N， 但是NH3·H2O发生如下电离 NH3·H2O NH4 + + OH－ 所以NH3·H2O中的氢键是O—H…N ，即H—N…H—O—H H H 6. 请写出氢氟酸中所有的氢键？ HF分子间 F—H ··· F H—F ··· H H2O分子间 O—H ··· O H—O ··· H HF与H2O分子间 F—H ··· O H—O ··· H H—F ··· H O—H ··· F 指代不清 表示方式：A—H···B 四.手性 左手和右手不能重叠 左右手互为镜像 手性 1. 手性：镜像对称，在三维空间里不能重叠。 2. 手性异构体： 具有完全相同的组成和原子排列的一对分子，如同左手与右手一 样互为镜像，却在三维空间里不能重叠，互称手性异构体。 3. 手性分子：有手性异构体的分子叫做手性分子。 4. 手性碳原子：当碳原子结合的四个原子或原子团各不相同时，该碳原子是手 性碳原子。 练习：1、下列化合物中含有2个“手性”碳原子的是( ) OHC CH OH CH2OH OHC CH Cl CH Cl Br HOOC CH OH C Cl Br CH Br Cl CH3 CH CH3 C CH3 CH3 * * * * * * B例：下列化合物中含有手性碳原子的是( ) A.CCl2F2 B.CH3—CH—COOH C.CH3CH2OH D.CH3OH OH * 五. 无机含氧酸的酸性 ⑴若元素的非金属性越强，该元素最高价氧化物对应的水化物的酸性越强。 如：H3PO4 < H2SO4 < HClO4 ⑵同一元素若能形成几种不同价态的含氧酸，其酸性依化合价的递增而递增， 化合价越高，酸性越强。 如：HClO< HClO2< HClO3

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