高中化学选修三-物质结构与性质-全套.ppt

新课标人教版选修三物质结构与性质,第一章原子结构与性质 第一节原子结构,2019年6月15日星期六,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,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：2n2,2、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,EKEL EM EN,EnsEnp End Enf,EnsE(n+1) s E(n+2) s E(n+3) s,EnpE(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,2,2,6,2,6,10,2,6,10,14,1s,2s,2p,3s,3p,3d,4s,4p,4d,4f,2,2,2,2,6,6,6,10,10,14,2,2n2,8,18,32,2n2,2n2,2n2,三、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,1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10,书写时：1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2,写出K Ca Ti Co Ga Kr Br的电子排布式,电子排布式,Zn：1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2,Ar,简化,Zn：Ar 3d10 4s2,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。26Fe（铁）电子排布式中最后2个能级应写为 3d64s2，而不能写成4s23d6。,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：1s22s22p63s23p63d64s2,Fe2+ ：1s22s22p63s23p63d6,Fe3+ ：1s22s22p63s23p63d5,1s1,1s2 2s1,1s2,1s2 2s2,1s2 2s22p1,1s2 2s22p2,1s2 2s22p3,1s2 2s22p4,1s2 2s22p5,1s2 2s22p6,要求熟练书写136号元素原子的电子排布式,1s2 2s22p6 3s1,1s2 2s22p6 3s2,1s2 2s22p6 3s23p1,1s2 2s22p6 3s23p2,1s2 2s22p6 3s23p3,1s2 2s22p6 3s23p4,1s2 2s22p6 3s23p5,1s2 2s22p6 3s23p6,1s2 2s22p6 3s23p6 4s1,1s2 2s22p6 3s23p6 4s2,1s2 2s22p6 3s23p63d1 4s2,1s2 2s22p6 3s23p63d2 4s2,1s2 2s22p6 3s23p63d3 4s2,1s2 2s22p6 3s23p63d5 4s1,1s2 2s22p6 3s23p63d5 4s2,1s2 2s22p6 3s23p63d6 4s2,1s2 2s22p6 3s23p63d7 4s2,1s2 2s22p6 3s23p63d8 4s2,1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p1,1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p2,1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p3,1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p4,1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p5,1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p6,1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s1,1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s2,【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+、S2-、 Cu2+ 离子的电子排布式？,K+ ：1s22s22p63s23p6,S2- ：1s22s22p63s23p6,Cu2+ ：1s22s22p63s23p63d9,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,npx轨道,npy轨道,npz轨道,nd能级,ndz2轨道,ndx2y2轨道,ndxy轨道,ndxz轨道,ndyz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,npx轨道电 子云轮廓图,npy轨道电 子云轮廓图,npz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，px、py、pz，纺锤形，相互垂直。, n越大，原子轨道半径越大,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p3、d5、f7半充满和p6、d10、f14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：,1s2 2s2 2p4,1s2 2s2 2p4,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：1s2 2s2 2p4,电子排布图,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,【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；,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,镧系：5771 锕系：89103,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,，AA,副族：,B结尾,， BB，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,BB、 ,3 7、8 10 八列,B、B,11、12两列,AA、O,13 17、18 六列,3、原子的电子构型和元素的分区,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ns1和ns2。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)d19ns12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)d10ns12，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ns2np1ns2np6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？,同一纵行元素的原子与相应离子的半径变化。,原子半径 相应阴离子半径,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O2- 、F- 、Na+ 、Mg2+ 、Al3+ 的半径大小？,O2-F- Na+ Mg2+ Al3+,【思考】试比较Na+ 、 Mg2+ 、S2-、Cl-的半径大小？,S2-Cl- Na+Mg2+,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（I1）：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（I2）：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（I3）？,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1.8 1.8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 2.1,Li 1.0,Na 0.9,K 0.8,Rb 0.8,Cs 0.7,Be 1.5,Mg 1.2,Ca 1.0,Sr 1.0,Ba 0.9,B 2.0,Al 1.5,Ga 1.6,In 1.7,Tl 1.8,C 2.5,Si 1.8,Ge 1.8,Sn 1.8,Pb 1.9,N 3.0,P 2.1,As 2.0,Sb 1.9,Bi 1.9,O 3.5,S 2.5,Se 2.4,Te 2.1,Po 2.0,F 4.0,Cl 3.0,Br 2.8,I 2.5,At 2.2,【思考】观察主族元素的电负性数据（以F=4.0和Li=1.0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,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,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17， 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,【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：H2,例：HCl,例：Cl2,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：CH2=CH2,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 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,CH4 CCl4 10928,NH3 10718,H2O 105,CO2 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：,CO2、HCN,H2O、SO2,平面三角型：,三角锥型：,SO3、HCHO,NH3,四面体：,CCl4、 CH4,其它等,二、价层电子对互斥（VSEPR）理论,（ Valence Shell Electron Pair Repulsion ）,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,0,1,2,0,1,0,0,0,2,2,2,3,3,4,4,4,0,4,2,3,4,3,4,4,4,4,4,2,0,1,0,1,0,0,1,2,3,3,2,4,6,5,3,0,4,4,3,4,2,5,6,5,4,4,确定价层电子对构型,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,1.下列物质中分子立体结构与水分子相似的是 ACO2 BH2S CPCl3 DSiCl4 2.下列分子立体结构其中属于直线型分子的是 AH2O BCO2 CC2H2 DP4 3.下列分子立体结构其中属正八面体型分子的 AH3O + BCO32 CPCl5 DSF6,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, sp3杂化,基态,激发态,以C原子为例,1个s轨道和3个p轨道杂化形成4个sp3杂化轨道,构型 10928 正四面体型,4个sp3杂化轨可形成4个键,价层电子对数为4的中心原子采用sp3杂化方式, sp2杂化,基态,激发态,以C原子为例,1个s轨道和2个p轨道杂化形成3个sp2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sp2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sp2杂化方式, sp杂化,基态,激发态,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,dsp2杂化、sp3d杂化、sp3d2杂化、d2sp3杂化、 sp3d2杂化,例如：sp3d2杂化：SF6,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,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,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,深蓝色晶体,Cu(NH3) 4 SO4H2O,加乙醇 并静置,CuSO4溶液,滴加氨水,继续滴 加氨水,Cu(OH)2 + 4NH3 = Cu(NH3)42+ + 2OH,蓝色沉淀,深蓝色溶液,Cu2+ 2NH3H2O = Cu(OH)2+ 2NH4+,蓝色溶液,蓝色沉淀,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(NH3)2 OH,内界,外界,配离子,Ag(NH3)2+,Ag+中心离子,（有时可能 是中心原子）,NH3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,Fe3+ + 3SCN = Fe(SCN)3,黄色,血红色,Fe3+ + nSCN = Fe(SCN)n 3-n (n=1-6),Fe3+的检验,血红色,银氨溶液的配制,AgOH+2NH3H2O = Ag(NH3)2+ OH+2H2O,Ag+ NH3H2O = AgOH+ NH4+,白色沉淀,二氨合银离子 无色,冰晶石,冰晶石(六氟合铝酸钠)：Na3AlF6,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）,+,-,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,O3除外！,b.对称性很好的分子,直线形AB2,正三角形AB3,正四面体形AB4,其他正多面体形、对称性好的平面形,例：CO2,例：BF3、SO3,例：CH4 、 CCl4,例：C60 、C6H6、C2H4 、C2H2,一、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,共用电子对,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,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,1、常见分子的构型及分子的极性,双原子分子,H2、Cl2 无 无 直线型 非极性,HCl 有 无 直线型 极性,H2O 有 10430 折线型 极性,CO2 有 180 直线型 非极性,三原子分子,四原子分子,NH3 有 10718 三角锥型 极性,BF3 有 120 平面三角形 非极性,CH4 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,键的极性,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ABn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：,PCl3、CCl4、CS2、SO2,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,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,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：NH3。 B）溶质与水发生反应时可增大其溶解度，如：SO2。,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CH3CH(OH)COOH有以下两种异构体：,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( ) A.CCl2F2 B.CH3CHCOOH C.CH3CH2OH D.CHOH,练习：,1下列化合物中含有手性碳原子的是( ) A.CCl2F2 B.CH3CHCOOH C.CH3CH2OH D.CHOH,右旋与左旋,自然界中的手性,珍贵的法螺左旋贝。百万分之一，十分罕见。,自然界中的手性,手性的应用,手性合成 手性催化,六、无机含氧酸分子的酸性,1、利用规律,无机含氧酸可以写成(HO)mROn，含氧酸的强度随着分子中连接在中心原子上的非羟基氧的个数增大而增大，即(HO)mROn中，n值越大，酸性越强。,2、最高价含氧酸酸性,非金属性强的元素，其最高价含氧酸酸性强,六、无机含氧酸分子的酸性,指出下列无机含氧酸的酸性,HClO4 HClO3 H2SO4 HNO3 H3PO4 H2SO3 H3BO3 HNO2,六、无机含氧酸分子的酸性,把含氧酸的化学式写成（HO）m ROn， 就能根据n值判断常见含氧酸的强弱。 n0，极弱酸，如硼酸（H3BO3）。 n1，弱酸，如亚硫酸（H2SO3）。 n2，强酸，如硫酸（H2SO4）、硝酸（HNO3）。 n3，极强酸，如高氯酸（HClO4）。,含氧酸的强度取决于中心原子的电负性、原子半径、氧化数。 当中心原子的电负性大、原子半径小、氧化数高时，使O-H键减弱，酸性增强。,六、无机含氧酸分子的酸性,H2SiO4 H3PO4 H2SO4,HClO3 HClO4,HClO HBrO HIO,练习：比较下列含氧酸酸性的强弱,六、无机含氧酸分子的酸性,同周期的含氧酸，自左至右，随中心原子原子序数增大 ，酸性增强。,同一族的含氧酸，自上而下，随中心原子原子序数增大 ，酸性减弱。,同一元素不同价态的含氧酸酸性高价强于低价 。,无机含氧酸强度的变化规律,某些含氧酸可表示为：（HO）mROn，它的强度与酸中的非羟基氧原子数n有关；n越大，酸性越强：n=0 弱酸；n=1中强酸；n=2强酸；n=3 超强酸。 已知：硼酸（H3BO3）是弱酸，而亚磷酸（H3PO3）是中强酸 （1） 写出这两种酸的结构式： 、 。 （2）写出亚磷酸和过量的NaOH溶液反应的化学方程式：,第三章晶体结构与性质,第一节 晶体的常识,“库利南二号 ”317.4克拉，镶在英国国王冠上,库利南大钻石是在1907年献给爱德华七世的，后被切割成几大块，其中最大一颗现在镶嵌在王室的宝杖上,世界上最大的有色钻色：,1977年12月21日，在山东省临沭县常林大队，女社员魏振芳发现1颗重158.786克拉的优质巨钻，全透明，色淡黄，可称金刚石的“中国之最”。被命名为“常林钻石”,世界上最大的有色钻色：,世界之最“库利南一号” 非洲之星世界上最大的钻石“库利南一号” ，重3106.75克拉，无价 1905年1月8日，世界上最大的钻石柯利南大钻石在南非德兰士瓦被发现。,本世界最大的钻石“莱索托诺言”,雪花,干冰,食盐,一、晶体和非晶体,萘,K2Cr2O7,晶体什么样？,晶体什么样（2）,晶体什么样（3）,晶体什么样（4）,雪花晶体,食糖晶体,美丽的晶体,明矾晶体,单质硫,食盐晶体,胆矾 明矾晶体,冰糖晶体 水晶,黄 水 晶,黄 水 晶,祖 母 绿,绿宝石,猫 眼 石,紫水晶,自然界中美丽的雪花,观察图片,下列固体在外形上有什么区别?,明 矾,玛瑙,一、晶体与非晶体,1、晶体与非晶体,晶体具有规则几何外形的固体,非晶体没有规则几何外形的固体 又称玻璃体,2、晶体与非晶体性质对比,有,无,原子在三维空间里呈周期性有序排列,原子排列相对无序,强度、导热性、光学性质等,无,有固定熔沸点,无固定 熔沸点,自范性,晶体能自发地呈现多面体外形的性质,自范性前提：晶体生长的速率适当,本质差异,各向异性,不同方向上，性质有差异,NaCl晶体结构示意图：,金刚石晶体 结构示意图,干冰晶体结构,宏观晶体的形貌,立方,3.晶体与非晶体的本质差异,说明: (1)晶体自范性的本质:是晶体中粒子在微观空间里呈现周期性的有序排列的宏观表象. (2)晶体自范性的条件之一:生长速率适当.,有 (能自发呈现多面体外形),没有 (不能自发呈现多面体外形),原子在三维空间里呈周期性有序排列,原子排列相对无序,天然水晶球里的玛瑙和水晶,4.晶体形成的途径,熔融态物质凝固. 气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华). 溶质从溶液中析出.,各向异性(强度、导热性、光学性质等）,非晶体没有！,5 晶体的特性,自范性（规则的几何外形）,有固定的熔点,能使X-射线产生衍射,（最科学的区别晶体和非晶体的方法）,1. 晶体与非晶体的根本区别在于构成固体中的粒子在微观空间里是否呈现周期性的有序排列。观察教科书中的图3-5玻璃的结构示意图，构成玻璃的粒子无周期性的排列，是无序的，所以玻璃是非晶体。,学与问:,2. 利用晶体与非晶体的性质差异来鉴别玻璃和宝石。宝石是晶体，具有固定的熔点和各向异性，可用硬度、熔点、折光率等性质来鉴别宝石。 （1）可观察宝石的形状，具有多面体的外形；实验它的硬度，可在玻璃上划出痕迹，初步确定它是晶体 。 （2）可利用宝石的折光率鉴别； （3）可利用X-射线衍射仪鉴别。,1.下列关于晶体与非晶体的说法正确的是 ( ) A.晶体一定比非晶体的熔点高 B.晶体有自范性但排列无序 C.非晶体无自范性而且排列无序 D.固体SiO2一定是晶体 2.区别晶体与非晶体最可靠的科学方法是 ( ) A.熔沸点 B.硬度 C.颜色 D.x-射线衍射实验,C,D,3.下列不属于晶体的特点是（ ） A.有固定的几何外形 B.有各向异性 C.有固定的熔点 D.一定是无色透明的固体,D,4. 晶体具有各向异性。如蓝晶石（Al2O3SiO2）在不同方向上的硬度不同；又如石墨在与层垂直的方向上的导电率与层平行的方向上的导电率1104。晶体的各向异性主要表现在是：（ ） 硬度 导热性 导电性 光学性质 A. B. C. D.,D,（二）区分方法： 1、测定物质的熔沸点 2、X-射线衍射实验 3、测定物质的折射率 4、测定晶体是否具有各向异性 5、观察晶体的质点排列是否有序,3、晶体的鉴别,物理性质差异 如：外形、硬度、熔点、折光率,最科学的方法是对固体进行X-射线衍射实验,1、下列关于晶体与非晶体的说法正确的是 A、晶体一定比非晶体的熔点高 B、晶体有自范性但排列无序 C、非晶体无自范性而且排列无序 D、固体SiO2一定是晶体 2、区别晶体与非晶体最可靠的科学方法是 A、熔沸点 B、硬度 C、颜色 D、x-射线衍射实验,C,D,课堂练习,二、晶胞,1、晶胞:描述晶体结构的基本单元,晶胞是无形的，是人为划定的,（一）