高中化学 第二章《化学键与分子间作用力》章末归纳整合课件 鲁科版选修3.ppt
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1、请请分分别别用一句用一句话话表达下列关表达下列关键词键词:化学化学键键共价共价键键键键键键键键能能键长键长键键角角杂杂化化轨轨道道对对称称轴轴对对称面手性和手性分子手性碳原子极称面手性和手性分子手性碳原子极性分子和非极性分子离子性分子和非极性分子离子键键配位配位键键金属金属键键范德范德华华力力氢键氢键提示提示化学化学键键分子里相分子里相邻邻的原子之的原子之间间强强烈的相互作用烈的相互作用叫化学叫化学键键。共价共价键键原子原子间间通通过过共用共用电电子子对对所形成的化学所形成的化学键键叫共价叫共价键键。章章 末末 归 纳 整整 合合键键原子原子轨轨道以道以“头头碰碰头头”方式相互重叠方式相互重叠
2、导导致致电电子在核子在核间间出出现现的概率增大而形成的共价的概率增大而形成的共价键键称称为为键键。键键原子原子轨轨道以道以“肩并肩肩并肩”方式相互重叠方式相互重叠导导致致电电子在核子在核间间出出现现的概率增大而形成的共价的概率增大而形成的共价键键称称为为键键。键键能能在在101.3 kPa、298 K条件下,断开条件下,断开1 mol AB(g)分分子中的化学子中的化学键键,使其分,使其分别别生成气生成气态态A原子和气原子和气态态B原子所原子所吸收的能量称吸收的能量称为为AB键键的的键键能。能。键长键长两个成两个成键键原子的原子核原子的原子核间间的距离叫做的距离叫做该该化学化学键键的的键长键长
3、。键键角角在多原子分子中,两个化学在多原子分子中,两个化学键键之之间间的的夹夹角叫做角叫做键键角。角。杂杂化化轨轨道道在外界条件影响下,原子内部能量相近的原在外界条件影响下,原子内部能量相近的原子子轨轨道重新道重新组组合形成新的原子合形成新的原子轨轨道的道的过过程叫做原子程叫做原子轨轨道的道的杂杂化,重新化,重新组组合后的新的原子合后的新的原子轨轨道,叫做道,叫做杂杂化原子化原子轨轨道,道,简简称称杂杂化化轨轨道。道。对对称称轴轴分子中的所有原子以某条分子中的所有原子以某条轴线为对轴线为对称,沿称,沿该轴该轴线线旋旋转转120或或240时时,分子完全复原,我,分子完全复原,我们们称称这这根根连
4、线为连线为对对称称轴轴。对对称面称面对对于甲于甲烷烷分子而言,相分子而言,相对对于通于通过过其中两个其中两个氢氢和和碳所构成的平面,分子被分割成相同的两部分,我碳所构成的平面,分子被分割成相同的两部分,我们们称称这这个平面个平面为对为对称面。称面。手性和手性分子手性和手性分子如果一如果一对对分子,它分子,它们们的的组组成和原子的成和原子的排列方式完全相同,但如同左手和右手一排列方式完全相同,但如同左手和右手一样样互互为镜为镜像,在像,在三三维维空空间间里不能重叠,里不能重叠,这对这对分子互称手性异构体。有手性分子互称手性异构体。有手性异构体的分子称异构体的分子称为为手性分子。手性分子。手性碳原
5、子手性碳原子当四个不同的原子或基当四个不同的原子或基团连团连接在碳原子接在碳原子(如如CHBrClF)上上时时,形成的化合物存在手性异构体。其中,形成的化合物存在手性异构体。其中,连连接四个不同的原子或基接四个不同的原子或基团团的碳原子称的碳原子称为为手性碳原子。手性碳原子。极性分子和非极性分子极性分子和非极性分子分子是分子是电电中性的,但任何分子中性的,但任何分子都有一个正都有一个正电电荷重心和一个荷重心和一个负电负电荷重心。正荷重心。正电电荷重心和荷重心和负负电电荷的重心不相重合的分子是极性分子,正荷的重心不相重合的分子是极性分子,正电电荷重心和荷重心和负负电电荷的重心相重合的是非极性分子
6、。荷的重心相重合的是非极性分子。离子离子键键阴、阳离子阴、阳离子间间通通过过静静电电作用而形成的化学作用而形成的化学键键。配位配位键键由一方提供孤由一方提供孤对电对电子,另一方提供具有接受孤子,另一方提供具有接受孤对电对电子的空子的空轨轨道而形成的特殊的共价道而形成的特殊的共价键键叫配位叫配位键键。金属金属键键金属离子与自由金属离子与自由电电子之子之间间的的强强烈的相互作用。烈的相互作用。范德范德华华力力分子与分子之分子与分子之间间存在着一种把分子聚集在一存在着一种把分子聚集在一起的作用力叫分子起的作用力叫分子间间作用力,又叫范德作用力,又叫范德华华力力氢键氢键带带部分正部分正电电荷的荷的氢氢
7、原子和另一个分子中原子和另一个分子中电负电负性很性很强强的原子充分接近的原子充分接近时时,就,就产产生静生静电电作用和一定程度的作用和一定程度的轨轨道道重叠作用,重叠作用,这这种作用叫种作用叫氢键氢键。提示提示1键键和和键键的特征的特征键类型键类型键键键键原子轨道重叠原子轨道重叠方式方式沿键轴方向相对重沿键轴方向相对重叠叠沿键轴方向平行重叠沿键轴方向平行重叠原子轨道重叠原子轨道重叠部位部位两原子核之间,在两原子核之间,在键轴处键轴处键轴上方和下方,键键轴上方和下方,键轴处为零轴处为零原子轨道重叠原子轨道重叠程度程度大大小小键的强度键的强度较大较大较小较小化学活泼性化学活泼性不活泼不活泼活泼活泼
8、杂杂化化轨轨道理道理论论要点有哪些?要点有哪些?提示提示a原子在成原子在成键时键时,同一原子中能量相近的原子,同一原子中能量相近的原子轨轨道道可重新可重新组组合成合成杂杂化化轨轨道。道。b参与参与杂杂化的原子化的原子轨轨道数等于形成的道数等于形成的杂杂化化轨轨道数。道数。c杂杂化改化改变变了原子了原子轨轨道的形状、方向。道的形状、方向。杂杂化使原子的成化使原子的成键键能力增加。能力增加。如:如:杂杂化化轨轨道在角度分布上比道在角度分布上比单纯单纯的的s或或p轨轨道在某一方向道在某一方向上更集中,例如上更集中,例如s轨轨道与道与p轨轨道道杂杂化后形成的化后形成的杂杂化化轨轨道一道一头头大一大一头
9、头小如小如图图 ,成键时根据最大重叠原,成键时根据最大重叠原理,使它的大头与其他原子轨道重叠,重叠程度更大,形理,使它的大头与其他原子轨道重叠,重叠程度更大,形成的共价键更牢固。成的共价键更牢固。2.d杂杂化化轨轨道道为为使相互使相互间间的排斥力最小,故在空的排斥力最小,故在空间间取最大取最大夹夹角分布,不同的角分布,不同的杂杂化化轨轨道伸展方向不同。在多原子分子道伸展方向不同。在多原子分子中,两个化学中,两个化学键键之之间间的的夹夹角叫角叫键键角。角。键键角与分子的形状角与分子的形状(空空间间构型构型)有密切有密切联联系。系。比比较较化学化学键键提示提示3化学键化学键比较比较离子键离子键共价
10、键共价键金属键金属键非极非极性键性键极性键极性键配位键配位键本质本质阴、阳离子间阴、阳离子间的静电作用的静电作用相邻原子间通过共用电子对相邻原子间通过共用电子对(电电子云重叠子云重叠)与原子核间的静电作与原子核间的静电作用形成用形成电性作电性作用用成键条件成键条件电负性相差较电负性相差较大的活泼金属大的活泼金属元素的阳离子元素的阳离子和活泼非金属和活泼非金属元素的阴离子元素的阴离子(成键原子的成键原子的得、失电子能得、失电子能力相差较大力相差较大)成键成键原子原子得失得失电子电子能力能力相同相同成键原子成键原子得失电子得失电子能力差别能力差别较小较小(不同不同种非金属种非金属)成键原子一成键原
11、子一方有孤对电方有孤对电子,一方有子,一方有空轨道空轨道同种金同种金属或不属或不同种金同种金属属(合金合金)特特征征无方向无方向性、无性、无饱和性饱和性有方向性、有饱和性有方向性、有饱和性无方向无方向性、无性、无饱和性饱和性成成键键微微粒粒阴、阳阴、阳离子离子原子原子金属阳金属阳离子和离子和自由电自由电子子存存在在离子化离子化合物合物非金属双原子单非金属双原子单质、共价化合物质、共价化合物(H2O2)、离子化、离子化合物合物(Na2O2)(HCl)、离子化离子化合物合物(NaOH)离子化离子化合物合物(NH4Cl)金属或金属或合金合金比比较较范德范德华华力和力和氢键氢键提示提示4.范德华力范德
12、华力氢键氢键概念概念范德华力是分子之间普遍范德华力是分子之间普遍存在的一种相互作用,它存在的一种相互作用,它使得许多由分子构成的物使得许多由分子构成的物质能以一定的聚集态存在质能以一定的聚集态存在正电性较强的氢原子与正电性较强的氢原子与电负性很大且半径小的电负性很大且半径小的原子间存在的一种静电原子间存在的一种静电相互作用相互作用存在存在范围范围分子间分子间某些强极性键氢化物的某些强极性键氢化物的分子间分子间(HF、H2O、NH3)强度强度比较比较比化学键弱得多比化学键弱得多比化学键弱得多,比范比化学键弱得多,比范德华力强德华力强影响影响因素因素随着分子极性和相对分子随着分子极性和相对分子量的
13、增大而增大;量的增大而增大;组成和组成和结构相似的物质,相对分子结构相似的物质,相对分子质量越大,范德华力越大质量越大,范德华力越大形成氢键的非金属原形成氢键的非金属原子吸引电子的能力越子吸引电子的能力越强,半径越小,则氢强,半径越小,则氢键越强键越强特征特征无方向性和无方向性和饱饱和性和性有方向性和有方向性和饱饱和性和性对对物物质质性性质质的的影响影响影响物影响物质质的物理性的物理性质质,如熔,如熔点、沸点等。点、沸点等。组组成和成和结结构相构相似的物似的物质质,相,相对对分子分子质质量越量越大,熔沸点越高,如熔沸点:大,熔沸点越高,如熔沸点:O2N2,HIHBrHCl分子分子间氢键间氢键的
14、存在,的存在,使得物使得物质质的熔沸点升的熔沸点升高,在水中的溶解度高,在水中的溶解度增大,如熔沸点:增大,如熔沸点:H2OH2S范德范德华华力力对对物物质质物理性物理性质质的影响有哪些?的影响有哪些?提示提示(1)范德范德华华力主要影响物力主要影响物质质的物理性的物理性质质,如熔点、沸,如熔点、沸点等。点等。组组成和成和结结构相似的物构相似的物质质,相,相对对分子分子质质量越大,熔沸点越量越大,熔沸点越高,如熔沸点:高,如熔沸点:O2N2,HIHBrHCl。组组成和成和结结构不相似的物构不相似的物质质,分子极性越大,其熔沸点就,分子极性越大,其熔沸点就越高,如熔沸点越高,如熔沸点CON2。在
15、同分异构体中,一般来。在同分异构体中,一般来说说,支,支链链数越多,熔沸点越低,如沸点:正戊数越多,熔沸点越低,如沸点:正戊烷烷异戊异戊烷烷新戊新戊烷烷;同分异构体的芳香同分异构体的芳香烃烃及其衍生物,其熔沸点高低及其衍生物,其熔沸点高低顺顺序是序是邻邻间间对对位化合物。位化合物。(2)氢键氢键是一种特殊的分子是一种特殊的分子间间作用力,其作用力大小介于作用力,其作用力大小介于5.化学化学键键和范德和范德华华力之力之间间。范德。范德华华力的作用力比力的作用力比较较小。小。氢键氢键和范德和范德华华力同属于分子力同属于分子间间作用力。作用力。分析分析氢键氢键的存在的存在对对物物质质各种性各种性质质
16、的影响可从以下几个方面的影响可从以下几个方面进进行:行:对对物物质质熔沸点的影响:汽化和液化需破坏大部分分子熔沸点的影响:汽化和液化需破坏大部分分子间间氢键氢键,需要,需要较较多的能量,从而推知多的能量,从而推知对对物物质质熔沸点的影响;熔沸点的影响;分子内形成分子内形成氢键氢键,对对物物质质熔沸点的影响情况是不同的。熔沸点的影响情况是不同的。对对物物质质溶解度的影响:在极性溶溶解度的影响:在极性溶剂剂中,若溶中,若溶质质分子和溶分子和溶剂剂分子分子间间形成形成氢键氢键,使溶,使溶质质的溶解度的溶解度显显著著变变大;若溶液中大;若溶液中的溶的溶质质之之间间形成形成氢键氢键,使溶,使溶质质的溶解
17、度减小。的溶解度减小。对对溶液酸性的影响:若溶液中的溶溶液酸性的影响:若溶液中的溶质质之之间间形成形成氢键氢键,溶,溶液酸性减弱。液酸性减弱。杂杂化化轨轨道的道的类类型和立体构型有哪些?型和立体构型有哪些?1怎怎样样判断分子的极性判断分子的极性提示提示(1)双原子分子的极性双原子分子的极性双原子分子的极性取决于成双原子分子的极性取决于成键键原子之原子之间间的共价的共价键键是否有极是否有极性,以极性性,以极性键结键结合的双原子分子是极性分子;以非极性合的双原子分子是极性分子;以非极性键键结结合的双原子分子合的双原子分子为为非极性分子。非极性分子。由此可知,由此可知,对对双原子分子来双原子分子来说
18、说,键键的极性与分子的极性是的极性与分子的极性是一致的;化学一致的;化学键键有极性,分子就有极性;反之,化学有极性,分子就有极性;反之,化学键键无无极性,通常分子也无极性。极性,通常分子也无极性。(2)多原子分子的极性多原子分子的极性多原子分子的极性与分子中的多原子分子的极性与分子中的键键的极性关系比的极性关系比较较复复杂杂。如。如果果组组成分子的所有化学成分子的所有化学键键均均为为非极性非极性键键,则则分子通常分子通常为为非非极性分子,如白磷分子极性分子,如白磷分子(P4);2以极性以极性键结键结合的多原子分子合的多原子分子(ABm,A为为中心原子,中心原子,B为为配配位原子位原子),分子是
19、否有极性取决于分子的空,分子是否有极性取决于分子的空间间构型。如:构型。如:水分子、氨分子等是极性分子;二氧化碳分子、甲水分子、氨分子等是极性分子;二氧化碳分子、甲烷烷分子分子是非极性分子等。是非极性分子等。多原子分子的极性除了与多原子分子的极性除了与键键的极性有关外,的极性有关外,还还与分子的空与分子的空间间构型有关。构型有关。水分子和二氧化碳分子都是由三个原子水分子和二氧化碳分子都是由三个原子组组成的分子,但二成的分子,但二氧化碳分子氧化碳分子为为直直线线形,分子内两个形,分子内两个CO极性极性键键位于碳原位于碳原子的两子的两侧侧,使正、,使正、负电负电荷重心重合。因此荷重心重合。因此CO
20、2分子是非极分子是非极性分子,在水分子中,分子内的两个性分子,在水分子中,分子内的两个OH键键的的夹夹角角为为104.5,这这两个两个OH键键极性不能相互抵消,正极性不能相互抵消,正负电负电荷重心荷重心不重合,所以水分子是极性分子。不重合,所以水分子是极性分子。如何用价如何用价层电层电子子对对互斥理互斥理论论确定分子空确定分子空间间构型?构型?提示提示(1)价价层电层电子子对对互斥理互斥理论论的基本要点:的基本要点:在在AXm型分子中,中心原子型分子中,中心原子A的周的周围围配置的原子或原子配置的原子或原子团团的几何构型,主要决定于中心原子价的几何构型,主要决定于中心原子价电电子子层层中中电电
21、子子对对(包括成包括成键电键电子子对对和未成和未成键电键电子子对对的孤的孤电电子子对对)的互相排斥的互相排斥作用,分子的几何构型作用,分子的几何构型总总是采取是采取电电子子对对相互排斥作用最小相互排斥作用最小的那种的那种结结构。构。价价层电层电子子对对之之间间互相排斥作用大小的一般互相排斥作用大小的一般规规律:律:孤孤电电子子对对孤孤电电子子对对孤孤电电子子对对成成键电键电子子对对成成键电键电子子对对成成键电键电子子对对(2)推断分子或离子的空推断分子或离子的空间间构型的具体步构型的具体步骤骤:确定中心原子确定中心原子A价价层电层电子子对对数目数目3中心原子中心原子A的价的价电电子数与配体子数
22、与配体X提供共用的提供共用的电电子数之和的子数之和的一半,即中心原子一半,即中心原子A价价层电层电子子对对数目。数目。确定价确定价层电层电子子对对的空的空间间构型构型分子空分子空间间构型确定。根据分子中成构型确定。根据分子中成键电键电子子对对数和孤数和孤电电子子对对数,可以确定相数,可以确定相应应的的较稳较稳定的分子几何构型,如果中心原定的分子几何构型,如果中心原子成子成键电键电子子对对数是数是2,孤,孤电对电对数是数是0,则电则电子子对对的排列方式的排列方式是:是:,分子的空,分子的空间间构型是直构型是直线线形,例如形,例如HgCl2、CO2。如果中心原子的成。如果中心原子的成键电键电子子对
23、对数是数是3,孤,孤电电子子对对数是数是 0,电电子子对对的排列方式是:的排列方式是:,分子的空间构型是,分子的空间构型是三角形,例如三角形,例如BF3。如果中心原子成。如果中心原子成键电键电子子对对数是数是4,孤,孤电电对对数是数是0,则电则电子子对对的排列方式是:的排列方式是:,分子的,分子的 空空间间构型是正四面体形,如构型是正四面体形,如CH4、CCl4。(3)计计算中心原子价算中心原子价层电层电子子对对数数时时,应应注意:注意:氧族元素原子作氧族元素原子作为为配位原子配位原子时时,可,可认为认为不提供不提供电电子,但子,但作中心原子作中心原子时时可可认为认为它提供所有的它提供所有的6
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