分子结构与性质知识点.docx

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1、_其次章 分子构造与性质第一节 共价键【学问点梳理】1. 化学键（1） 概念：相邻的原子间猛烈的相互作用叫做化学键。留意：必需是相邻的原子间。必需是猛烈的相互作用，所谓“猛烈的”是指原子间存在电子的转移，即形成共用电子对或得失电子。（2） 化学键只存在与分子内部或晶体中的相邻原子间及阴、阳离子间，对由共价键形成的分子来说就是分子内的相邻的两个或多个原子间的相互作用，对由离子形成的物质来 说，就是阴、阳离子间的静电作用，这些作用是物质能够稳定存在的根本缘由。（3） 化学键类型包括离子键、共价键和金属键。2. 共价键（1） 概念：原子之间通过共用电子对所形成的相互作用，叫做共价键。（2） 成键粒子

2、：原子。成键元素电负性差异较小。（3） 成键性质：共用电子对对两原子的电性作用。（4） 成键条件：同种非金属原子或不同种非金属原子之间，且成键的原子最外层电子不肯定达饱和状态。（5） 共价键的本质成键缘由：成键原子相互靠近，自旋方向相反的两个电子形成共用电子对发生电子云重叠，且各原子最外层电子数目一般能到达饱和通常为8 电子稳定构造，由不稳定变稳定；原子通过共用电子对形成共价键后，体系总能量降低。（6） 共价键类型包括键和键。（7） 共价键的特征：共价键具有饱和性和方向性。共价键的饱和性： a依据共价键的共用电子对理论，一个原子有几个未成对电子，便可和几个自旋相反的电子 成键，这就是共价键的“

3、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 等分子。b共价键的饱和打算了共价化合物的分子组成。共价键的方向性： a共价键形成时，两个参与成键的原子轨道总是尽可能沿着电子消灭概率最大的方向重叠，而且原子轨道重叠越多，电子在两核消灭概率越多，形成的共价键越结实。电子所在的原子轨道都是有肯定外形，所以要取得最大重叠，共价键必定有方向性。b同分子如 HX中成键原子电子云原子轨道重叠程度越大，形成的共价键越结实，分子构造越稳定。如 HX 的稳定性 HFHClHBrHI。（8） 共价键的存在范围：非金属单质分子中除稀有气体外，

4、如 O2、F2、H2、C60 等。非金属形成的化合物中，如 SO2、CO2、CH4、H2O2、CS2 等。局部别子化合物中，如 Na2SO4 中的 SO42-中存在共价键，NaOH 中的 OH中存在共价键，NH4Cl 中 NH4+中存在共价键，等等。（9） 用电子式表示共价化合物等的形成过程。用“”表示，不用“=”。“”两端的物质均用电子式表示。（10） 用构造式表示共价化合物。化学式构造式化学式构造式N2NNCH4NH3CO2OCOHOHClHClHClOCl在化学上常用一根短线表示一对共用电子，其余电子一律省去，这样的式子叫做构造式。如下表3. 键和键（1） 键键：形成共价键的未成对电子的

5、原子轨道实行“头碰头”的重叠，这种共价键叫 键。键的类型：依据成键电子原子轨道的不同，键可分为 s s键、s - p键、p - 键。as-s键：两个成键原子均供给 s 原子轨道成键，如H2 分子中键形成过程：bs-p键：成键原子分别供给 s 轨道和 p 轨道形成共价键。如：HCl 分子中键的形成过程：cp-p键：成键原子分别供给p 原子轨道形成共价键。如Cl2分子中键的形成过程。键的特征：a.以形成化学键的两原子核的连线为轴作旋转操作，共价的电子云图形不变，这种特征称为轴对称。b.形成键的原子轨道重叠程度较大，故键有较强稳定性。键的存在：共价键为键，共价双键和叁键中存在键通常含一个键。（2）

6、键：键：形成共价键的未成对电子的原子轨道，实行“肩并肩”式重叠，这种共价键叫 键。如以下图p - p键的形成：键的特征： a每个键的电子云由两块组成，分别位于由两原子核构成平面的两侧，假设以它们之间包含原子核的平面为镜面，它们互为镜像，这种特征称为镜像对称。b形成键时电子云重叠程度比键小，键没有键结实。键的存在：键通常存在于双键或叁键中。（3） 价键轨道：键、键总称价键轨道。（4） 键、键存在规律：共价单键为键；共价双键中有一个键、一个键；共价叁键由一个键和两个键组成。C2H6、C2H4 中的化学键：C2H6 中只有键；C2H4 中有 C - H键，CC 中有一个键和一个键。4. 键参数键能、

7、键长、键角（1） 键能键能是原子形成 1mol 化学键释放的最低能量。键能通常取正值。单位：KJ.mol-1， 用 EA-B 表示。键能越大，形成该化学键所放出的能量越大，所形成的化学键越稳定。（2） 键长键长是形成共价键的两个原子之间的核间距。键长越短，往往键能越大，共价键越稳定。（3） 键角在原子超过2 个的分子中，两个共价键之间的夹角称为键角。如在 CH4 中的键角为109 28，P4 分子中的键角为 60。多原子分子中的键角肯定，说明共价键是有方向性的。键角是描述分子立体构造的重要参数，分子的很多性质都与键角有关。一般来说，假设某分子中的键长和键角的数据，就可确定该分子的空间构型。5.

8、 等电子原理（1） 原子总数一样、价电子总数一样的分子具有相像化学键特征，它们的很多性质是相近的。此原理称为等电子原理。满足等电子原理的分子称为等电子体。留意：等电子体的价电子总数一样，而组成原子核外电子总数不肯定一样。（2） CO 分子和N2 分子具有一样原子总数、一样的价电子数，是等电子分子，其性质比照方下：CO 分子和N2 分子的某些性质分子熔点/oC沸点/oC在水中的溶解度(室温)分子的价电子总数CO-205.05-191.492.3mL107510N2-210.00-195.811.6mL94610（3） 常见等电子体类型二原子 10 电子的等电子体三原子 16 电子的等电子体实例N

9、2、CO、NO+、C22-、CN- CO2，CS2，N2O，NCO-，NO2+， N3-，NCS-，BeCl2(g)空间构型直线型直线型三原子 18 电子的等电子体NO2-，O3，SO2NO3-，CO32-，BO33-，四原子 24 电子的等电子体CS33-，BF3，SO3(g)五原子 32 电子的等电子体SiF4,CCl4，BF4-，SO42-，PO43-V 形平面三角形四个键，正四周体形七原子 48 电子的等电子体（4） 等电子原理的应用SF6，PF6-，SiF62-，AlF63-六个键，正八面体推断一些简洁分子或离子的立体构型。利用等点字体在性质上的相像性制造材料。利用等电子原理针对某物

10、质找等电子体。化学式电子式构造式路易斯构造式键角CH2O120其次节 分子的立体构造【学问点梳理】1. 形形色色的分子路易斯构造式：是在通常的构造式的根底上将未成键的孤对电子表示出来。化学式电子式构造式路易斯构造式键角CO2H2O180105（1） 三原子分子的立体构造有直线形和V 形两种立体构造（2） 四原子分子多实行平面三角形和三角锥形两种立体构造NH3107化学式电子式构造式路易斯构造式键角CH410928（3） 五原子分子的可能构造很多，最常见的是正四周体2. 价层电子对互斥模型VSEPR模型从形形色色分子的路易斯构造式可以看到，有的分子中心原子上的价电子都用于形成共价键；有的分子中心

11、原子上的价电子除用于成键外，还有孤对电子未用来形成共价键的电子对。（1） 分子中心原子上的价电子都用于形成共价键，其价电子对的互拆模型就是中心原子四周键电子对不包括键的互拆模型。如：CO2CH2OCH4不难看出，这类分子的价层电子对互拆VSEPR模型与它们的分子构造模型一样。（2） 分子中心原子上的价电子除用于成键外，还有孤对电子，其价电子对的互拆模型就是中心原子四周键电子对不包括键和孤对电子间的互拆模型。如：H2ONH3同样，不难看出，将VSEPR 模型中的孤对电子去掉，即得到这些分子的立体构造模型。综合上述状况，可用 ABnEm 来表示分子的构成。A 为中心原子，B 表示中心原子 A 周围

12、的原子B 可以是一种元素的原子，也可以是几种元素的原子，n 表示原子个数，E 表示中心原子A 四周的孤对电子，m 表示孤对电子数。n + mVSEPR 模型范例2直线性CO2、BeCl23平面三角形CH2O、BF34正四周体形CH4、CCl45三角双锥形PCl56正八面体形SF6价层电子对互拆VSEPR模型可用来推测分子的立体构造。假设 m = 0，即分子中心原子上的价电子都用于形成共价键，在中心原子四周无孤对电子， 则 VSEPR 模型就是其分子的立体构造模型。如 H2O 的 VSEPR 模型为，去掉两队孤对电子得其分子的立体构造模型为假设 m 0，即分子中心原子四周有孤对电子，则将VSEP

13、R 模型中的孤对电子去掉，即得到这些分子的立体构造模型。；NH3 的 VSEPR 模型为，去掉孤对电子得其分子的立体构造模型为。3. 杂化轨道理论（1） 杂化与杂化轨道：轨道的杂化：原子内部能量相近的原子轨道重组合生成一组轨道的过程。杂化轨道：杂化后形成的的能量一样的一组原子轨道，叫杂化原子轨道。形成甲烷分子时碳原子中 sp3 杂化四化轨道的形成过程：在形成 CH4 分子时，由于碳原子的一个 2s 电子可被激发到 2p 空轨道，一个 2s 轨道和三个 2p 轨道杂化形成四个能量相等的 sp3 杂化轨道。四个 sp3 杂化轨道分别与四个H 原子的 1s 轨道重叠成键形成 CH4 分子，所以四个C

14、 - H 是等同的。可表示为：C 原子的杂化轨道（2） 杂化轨道的类型：sp 杂化：sp 杂化轨道是由一个 ns 轨道和一个 np 轨道组合而成。每个sp 杂化轨道含有 1/2s 和 1/2p 轨道的成分。sp 杂化轨道间的家教为 180o，呈直线行如 BeCl2。sp2 杂化：sp2 杂化轨道由一个 ns 轨道和 2 个 np 轨道组合而成，每个sp2 杂化轨道含有 1/3s 和 2/3p 的成分，sp2 杂化轨道间的夹角为 120o，呈平面三角形如 BF3。sp3 杂化：sp3 杂化轨道是由一个 ns 轨道和 3 个 np 轨道组合而成。每个sp3 杂化轨道含有 1/4s 和 3/4p 的

15、成分，sp3 杂化轨道的夹角为 109.5o，呈空间正四周体形如CH4、CF4、CCl4 等。杂化轨道的杂化轨道类型参与杂化的轨道中心原子杂化实例构型的夹角sp3 杂1 个s 轨道和3 个10928化轨道p 轨道CH4、NH4+、NH3、H2O、CCl4、SO42-、ClO4-、PO43-（3） 常见的杂化轨道类型sp2 杂1 个s 轨道和2 个120化轨道p 轨道CH2=CH2、HCHO、SO3、BF3、BCl3、NO3-、CO32-sp 杂化1 个s 轨道和1 个180轨道p 轨道CHCH、BeCl2、CO2留意：原子轨道杂化后原子轨道总数不变。杂化轨道只用于形成键或者容纳未参与成键的弧对

16、电子。未参与成键的p 轨道，可用于形成键。能级相近的原子轨道才形成杂化轨道。4. 协作物理论简介（1） 四水合铜离子b四水合铜离子的构造式：a. 教材中试验21 中，NaCl、K2SO4、KBr 的水溶液呈无色，CuSO4、CuCl2.2H2O、CuBr2 的水溶液呈天蓝色。呈天蓝色的物质是四合合铜离子Cu(H2O)42+（2） 配位键电子对赐予承受键叫配位键。其本质是共价键，两个原子成键的共用电子对是由单方供给，双方共用的。形成配位键的两原子中必需是其中一个原子有空轨道如Cu(H2O)42+ 中，Cu2+有空轨道，作为电子承受体简称受体；另一个原子有孤对电子如Cu(H2O)42+ 中，O 有

17、孤对电子，作为电子赐予体简称给体。（3） 配位化合物通常把金属离子或原子与某些分子或离子称为配体以配位键结合形成的化合物称为配位化合物，简称协作物。在四水合铜离子Cu(H2O)42+中，Cu2+是中心原子，H2O 是配体。即有空轨道的离子是中心离子，有孤对电子的原子、分子或离子是配体。（4） 四氨合铜离子a教材中试验 22b. 四氨合铜离子的构造示为，其中 Cu2+是中心离子，NH3 是配体。在Cu(NH3)42+中，NH3 的 N 原子给出孤对电子对，Cu2+承受电子对，以配位键形成了Cu(NH3)42+。Cu(NH3)42+的构造式可表（5） 硫氰合铁离子硫氰合铁离子中 Fe3+是中心离子

18、，SCN-是配体，其配位数可为16。此反映可用来鉴定 Fe3+。（6） 过渡金属离子易形成协作物上述争论的Cu(H2O)42+、Cu(NH3)42+、Fe(SCN)2+、Fe(SCN)63-中的中心离子均为过渡金属离子。这是由于过渡金属离子与多种配体具有很强的结合力，能形成较强的配位键，所以过渡金属离子易形成协作物。但这不是说主族元素的金属离子不能形成协作物，如冰晶石(Na3AlF6)中的 AlF63-就是由主族元素的 Al3+做中心离子形成的协作离子。第三节 分子的性质【学问点梳理】1. 键的极性和分子的极性（1） 键的极性：极性键：a. 在不同原子间所形成的共价键，由于不同原子的电负性不同

19、，共用电子对发生偏移 ，这样的共价键是极性共价键，简称极性键。、。b. 成键原子中电负性大的原子带负电性，电负性小的原子带正电性+。如：非极性键：在一样原子间所形成的共价键，由于一样原子的电负性一样，则共用电子对不发生偏移，这样的共价键就是非极性共价键，简称非极性键。如：N2 中的 NN 键、P4 分子中的PP 键。（2） 分子的极性：可以认为，分子中正电荷的作用集中于一点，是正电中心；负电荷的作用几种于一点，是负电中心。假设正电中心与负电中心不重合，使分子的一局部呈正电性+，另一局部呈负电性这样的分子就是极性分子。假设正电中心与负电中心重合，这样的分子就是非极性分子。分子的极性与键的极性的关

20、系a只含非极性键的分子肯定是非极性分子，如N2、P4、Cl2 等大局部非金属单质b分子中的极性键对称，即分子中极性键的向量和为 0，是非极性分子，如：CH4、PCl5、SiCl4。分子中正分子共价键的极性负电荷中结论举例心同核双原非极性键重合非极性分子子分子H2、N2、O2异核双原极性键不重合极性分子CO、HF、HCl子分子分子中各键的重合非极性分子异核多原向量和为零CO2、BF3、CH4子分子分子中各键的不重合极性分子向量和不为零H2O、NH3、CH3Clc分子中的极性键不对称，即分子中极性键的向量和不为0，是极性分子，如：CH3Cl、NH3、PCl3 等。2. 范德华力及其对物质的影响（1

21、） 分子间作用力概念：把分子聚拢在一起的作用力叫做分子间作用力，又称范德华力，其实是分子间的电性引力。证明：从气体在降低温度、增大压强时能够分散成液态或固态在这个过程中，气体分子间的距离不断缩小，并由不规章运动的混乱状态转变成有规章排列的事实可以证明分子间存在着相互作用。大小推断：a. 影响分子间作用力的主要因素：分子的质量相对分子质量、分子的极性等。b组成和构造相像的物质，相对分子质量越大；分子间作用力越大。 c分子的极性越强，分子间作用力越大。例如：分子间作用力大小关系：F2 Cl2 Br2 I2；CF4 CCl4 CBr4 CI4。（2） 分子间作用力对物质的熔、沸点、溶解度等的影响：规

22、律：范德华力越大，物质的熔沸点越高。如卤素单质，随着相对分子质量的增大，分 子间的作用力越大，它们的熔沸点也相应上升如左以下图所示，四卤华碳也有类似的情形如右以下图所示。溶质分子与溶剂分子间的范德华力越大，则溶质分子的溶解度越大。如CH4 和 HCl 在水中的溶解状况，由于 CH4 与 H2O 分子间的作用力很小，故 CH4 几乎不溶于水，而 HCl 与苯分子间的作用力较大，故 Br2、I2 易溶于苯中，而 H2O 与苯分子间的作用力很小，故 H2O 很难溶与苯中。留意：能量远小于化学键能，分子间作用力一般只有每摩尔几千焦至几十千焦，比化学 键能小 12 个数量级，而化学键主要影响物质的化学性

23、质；存在于分子之间，且分子间充分接近时才有相互的作用力，如固体和液体物质中；实质是电性引力。3. 氢键及其对物质性质的影响（1） 氢键概念：某些氢化物分子间存在的比分子间作用力稍强的作用力叫做氢键，其本质还是静电吸引作用。氢键的形成：以 HF 为例，在 HF 分子中，由于 F 原子吸引电子的力量很强，HF 键的极性很强， 共用电子对猛烈地偏向F 原子，亦即 H 原子的电子云被F 原子吸引，使 H 原子几乎成为“暴露”的质子。这个半径很小、带局部正电荷的 H 核，与另一个 HF 分子带局部负电荷的 F 原子相互吸引。这种静电吸引作用就是氢键。氢键的表示方法：氢键不是化学键，为了与化学键相区分，在

24、以下图用“”来表示氢键。留意三个原子不在用始终线上。HF 分子间的氢键氢键的形成条件：在用XHY 表示的氢键中，氢原子位于其间是氢键形成的最重要的条件之一，同时，氢原子两边的 X 原子和 Y 原子所属元素具有很强的电负性、很小的原子半径是氢键形成的另一个条件。由于 X 原子和 Y 原子具有很猛烈吸引电子的作用，氢键才能存在。这类原子应当是位于元素周期表的右上角元素的原子，主要是氮原子、氧原子和氟原子。有机物分子 中含有羟基时，通常能形成氢键。氢键的类型：氢键既可以存在于分子之间，也可存在于分子内部的原子团之间。如邻羟基苯甲醛的氢键存在于分子内部醛基和羟基之间，对羟基苯甲醛存在分子间氢键，因此对

25、羟基苯甲醛的熔点、沸点分别比邻羟基苯甲醛的熔点、沸点高。（2） 氢键对物质性质的影响：氢键的存在使得物质的熔点和沸点相对较高。例如以下图中 NH3、HF 和 H2O 的沸点反常，分子间形成的氢键会使物质的熔点和沸点上升，这是由于固体熔化或汽化时必需破坏分子间的氢键，从而需要消耗较多能量的原因。（3） 水中的氢键对水的性质的影响水分子间形成氢键，增大了水分子间的作用，使水的熔、沸点比同周期元素中 H2S 高。氢键与水分子的性质：水的熔、沸点比 H2S 高，水结冰时，体积膨胀，密度减小。这些反常性质均与氢键有关。如以下图在水蒸汽中水以单个的H2O 分子形式存在；在液态水中，通常是好几个水分子通过氢

26、键结合，形成(H2O)n；在固态水冰中，水分子大范围地以氢键相互联结，称 为疏松的晶体，因在冰的构造中有很多空隙，造成体积膨胀、密度减小、所以冰会浮在水面上。水的这种性质对水生物生存有重要的意义。除此之外，接近数的沸点时，用试验测定的水蒸气的相对分子质量比用化学式H2O 计算出来的相对分子质量大一些。这也是由于氢键存在使接“缔合”，形成了一些“缔合分子”的缘由。4. 溶解性（1） 物质在水和四氯化碳中的溶解性物质名称水四氯化碳蔗糖易溶难溶氨易溶难溶萘难溶易溶碘难溶易溶（2） 分子的极性极性分子水、蔗糖、氨非极性分子四氯化碳、萘、碘（3） “相像相溶”规律非极性溶质一般能溶于非极性溶剂，极性溶质

27、一般能溶于极性溶剂。溶质和溶剂之间的氢键作用力越大，溶解性越好。如NH3 与 H2O 之间存在氢键，故NH3 在水中的溶解度很大。无氢键相互作用的溶质在有氢键的水中的溶解性较小。如H2S 和 H2O 都是极性分子， 但 H2S 和 H2O 之间无氢键，故H2S 和 H2O 水中的溶解性较小。分子构造相像的溶质和溶剂互溶性较好。如乙醇分子中的OH 与水的OH 相像，因而乙醇能与水互溶；而戊醇中的烃基较大，其分子中的OH 与水中的OH 相像性较差，因而它在水中的溶解性不大。（4） 溶质与水发生反响可增大它在水中的溶解度。如：SO2、NH3 均与H2O 反响分别生成 H2SO3、NH3.H2O，故可

28、增大 SO2、NH3 的溶解度。5. 手性（1） 手性分子：两个分子从平面上看一模一样，但在空间上会完全不同，它们构成了实物和镜像的关系如图甲，可以比作左右手的关系，所以叫手性分子如乙图。如：（2） 手性异构体：具有手性关系的分子互称为手性异构体，又叫对映异构体，光学异构体。团各不一样，则该碳原子称为手性碳原，用*C 表示。如，R1、R2、R3、R4 互不一样。（3） 手性碳原子：假设一个碳原子所链接的四个原子或原子（4） 手性分子的用途： a常见手性分子：构成声明体的有机物绝大多数为手性分子。两个手性分子的性质不同，且手性有机物中必定含手性碳原子。 b手性分子的应用：生产手性药物；生产手性催

29、化剂手性催化剂只催化或主要催化一种手性分子的合成。6. 无机含氧酸分子的酸性（1） 无机含氧酸分子产生的酸性是由分子中羟基的氢原子离解成氢离子而引起的。因而无机含氧酸的分子的构造为、。（2） 无机含氧酸酸性：含氧酸的通式可写成(HO)mROn 的形式，成酸的元素 R 一样时，则 n 值越大，R 的正电性越高，就会使 ROH 中的 O 电子向 R 偏移，因而在水分子的作用下，也就越简洁电离出H+，因此酸性也就越强。如 H2SO3 可写成(HO)2SO，n=1；H2SO4 可写成(OH)2SO2， n=2。所以 H2SO4 的酸性强于 H2SO3。而对 HNO2 来说，可写成(HO)NO，n=1；

30、HNO3可写成(HO)2SO2，n=2。故 HNO3 的酸性强于 HNO2。而对氯元素所形成的几种含氧酸， 可分别写成(HO)Cl，n=0；(HO)ClO，n=1；(HO)ClO2，n=2；(HO)ClO3,n=3。故其酸性挨次为 HClOHClO2HClO3HClO4。（3） 含氧酸酸性强弱推断： a同种元素的含氧酸中，成酸元素的化合价越高，其含氧酸的酸性越强。如：HNO3HNO2,H2SO4H2SO3、HClOHClO2HClO3HClO4。b. 酸分子可表示为(HO)mROn，n非羟基氧原子数值越大酸性越强；不同元素的含氧酸中假设n 值一样，则酸的酸性相近。如硼酸H3BO3(OH)3B强度与次氯酸(HO)Cl相近n 均为 0；高溴酸(HO)BrO3的强度与高氯酸(HO)ClO3相近。 c碳酸的酸性：碳酸可表示为(HO)2CO，非羟基氧原子数为 1，酸强度与中强酸磷酸(HO)3PO似乎相像，H2CO3 实为弱酸。缘由是CO2 全部转化为H2CO3 分子来估算的强度相比，酸锌要弱很多，故H2CO3 为弱酸。