无机及分析化学课件.ppt

知识回顾,化学键,电子配对理论,轨道杂化理论,共价键,离子键,键和键,分子中原子间作用力,sp 、sp2、sp3,分子空间构型,分子间作用力,取向力、诱导力、色散力,成键条件、特征、晶格能、物理性质影响、键的极性,极性分子,1.共价型分子是否有极性，取决于分子中正、负电荷的分布。 2.分子的极性与键的极性的关系： 分子中的化学键均无极性，则分子无极性。 分子中的化学键有极性，但分子的空间构型对称，键的极性互相抵消，则分子无极性。 分子中的化学键有极性，分子的空间构型不对称，键的极性不能抵消，则分子有极性。,56 分子间力和氢键,一、分子的极性,3.分子极性用偶极矩来衡量 = q d 偶极矩（单位：德拜（D）是一个矢量，其方向由正到负。 偶极矩越大表示分子的极性越,一些分子的偶极矩(1030 Cm),X =0，非极性键 =0， 非极性分子 键的极性与分子的极性一致,X0，极性键 0， 极性分子 键的极性与分子的极性一致,同核原子组成的双(多)原子分子 (H2,Cl2,S8),异核原子组成的双原子分子 (HCl),异核多原子分子,键一定有极性，但分子是否有极性取决与分子几何构型的对称性。,不对称结构的H2O：键有极性，分子有极性。 对称结构CCl4，CS2、CH4：键有极性，分子无极性。,二、分子间力,1.取向力,两个极性分子相互靠近时，由于同极相斥、异极相吸，分子发生转动，并按异极相邻状态取向，分子进一步相互靠近。,两个固有偶极间存在的同极相斥、异极相吸的定向作用称为取向作用。,分子离得较远,趋向,2.诱导力,决定诱导作用强弱的因素： 极性分子的偶极矩： 愈大，诱导作用愈强。 非极性分子的极化率： 愈大，诱导作用愈强。,由于诱导偶极而产生的分子间相互作用。,分子离得较远,分子靠近时,极性分子与极性分子之间；,极性分子与非极性分子之间；,3.色散力,非极性分子的瞬时偶极之间的相互作用,由于瞬时偶极而产生的分子间相互作用。,一大段时间内的大体情况,色散力与分子极化率有关。大,色散力大。,每一瞬间,同类型分子距离相等时，相对分子质量越大，其色散力越大。,各种分子之间均存在；,分子间力与分子极性,共性： a ) 永远存在于共价分子之间； b ) 力的作用很小（一般为0.250 kJmol-1 ）； c ) 无方向性和饱和性； d ) 作用范围有限，是近程力，F 1 / r7； e ) 经常是以色散力为主。极性很大的分子以取向力为主,静电力；,影响因素,没有方向性和饱和性；,比化学键弱得多：键能为 220 kJmol-1 。,分子体积越大，变形性越大，色散力越大。,本质,决定物质的熔点、沸点、气化热、熔化热、蒸气压、溶解度及表面张力及硬度等物理性质的重要因素。,对物理性质的影响,例：下列两组物质的色散力大小 1）卤素单质；2）卤化氢,解：卤素单质按色散力从大到小：I2, Br2, Cl2, F2; 卤化氢按色散力从大到小：HI, HBr, HCl, HF,思考：实际上卤化氢中HF的沸点高于HCl, 说明在HF分子中还存在其它的相互作用？可能是什么？,三、. 氢键 （hydrogen bond）,1 现象,高电负性原子X和H原子之间可形成共价键：,X-H,由于X电负性大，共用电子对强烈地偏向X一边:,若遇另一分子中高电负性Y原子，H可与Y形成弱键:,X-HY-H,2、产生,分子中高电负性原子X以共价键相连的H原子，可和另一个高电负性原子Y之间形成一种弱键，称氢键。,3. 释义,分子中必须有氢原子 ； 分子中含有高电负性且必须有孤对电子的原子。 小半径,4、 条件,静电力；,有方向性,饱和性；,很弱的键：键能为 10-40kJmol-1 。,5、 特点,除了分子间氢键外，还有分子内氢键。例如，硝酸的分子内氢键使其熔、沸点较低。,FH F OH O NH N E / kJ mol1 28.0 18.8 5.4,氢键对化合物性质的影响 对物质熔沸点的影响 分子间形成氢键使物质的熔沸点升高。 如NH3、H2O、HF，的熔沸点都高于同族氢化物的熔沸点。 分子内形成氢键，常使其熔、沸点低于同类化合物的熔沸点。 如邻位硝基苯酚的熔点是45；间位和对位的分别为96和114。,氢键对熔沸点的影响,分子内氢键对各种硝基苯酚的影响,没有分子内氢键,有分子内氢键,OH,对位,114,间位,96,邻位,45,沸点,思考9、下列各组分子中，化学键均有极性，但分子偶极矩均为零的是 A. NO2、PCl3、CH4 B. NH3、BF3、H2S C. N2、CS2、PH3 D. CS2、BCl3、PCl5(s),思考10、二卤甲烷（CH2X2）中，沸点最高的是 A. CH2I2 B. CH2Br2 C. CH2Cl2 D. CH2F2,思考11、化合物 I. 对羟基苯甲酸，II. 间羟基苯甲酸，III. 邻羟基苯甲酸和IV. 苯酚，按沸点由高到低正确排列的是 A. I, II, III, IV B. IV, III, II, I C. II, III, I, IV D. III, I, II, IV,思考12、在酒精的水溶液中，分子间的作用力有( )。 A. 取向力、 B. 色散力、 C. 诱导力 D. 氢键,5.7 离子极化,阳离子,阴离子,未极化的简单离子,离子在电场中的极化,离子置于电场中，离子的原子核受到负电场的吸引，电子受正电场的吸引和负电场的排斥，离子发生变形而产生诱导偶极，此过程为 离子的极化,离子极化：在电场的作用下，正负离子的原子核和电子发生位移，导致正负离子变形，产生诱导偶极的过程。,导致：作用力发生变化。,结果：发生电子云重叠。,1 基本要点,阳离子的电场使阴离子发生极化（即阳离子吸引阴离子的电子云而引起阴离子变形） 阴离子的电场使阳离子发生极化（阴离子排斥阳离子的电子云而引起阳离子变形）,决定离子极化强弱因素：离子的极化力和离子的变形性,2 影响因素,离子极化力,某离子使异号离子变形的能力（或离子产生电场强度的大小）；,决定因素：,离子的半径：半径越小，极化力越强 离子的电荷：电荷越多，极化力越强 离子的电子构型：2， 18，18+2 9-17 8,离子的变形性,离子在电场中的作用下，电子云发生变形的难易；,强弱主要取决于： (1)离子的半径 离子半径越大，变形性越强； (2)离子的电荷 负离子电荷数越高，变形性越强；正离子的电荷越大，变形性越小 (3)离子的电子构型 当离子的半径和电荷数相近时，18+2,18电子构型917电子构型8,2电子构型,主要考虑负离子的影响,3、离子极化对物质结构和性质的影响,离子极化对键型的影响,离子极化导致负离子的电子云明显向正离子移动，原子轨道重叠增强,由离子键向共价键的过渡,卤化银的键型,离子极化会影响化合物的性质 (1)溶解度 离子极化作用的结果使化合物的键型从离子键向共价键过渡，导致化合物在水中的溶解度下降。例如在卤化银中，溶解度按AgF、AgCl、AgBr、AgI依次递减。 (2)熔沸点 在NaCl、MgCl2、AlCl3化合物中，熔点分别为801、714和192。在BeCl2、MgCl2、CaCl2、SrCl2、BaCl2等化合物中，熔、沸点逐渐升高。 (3) 颜色 一般若组成化合物的正、负离子都无色，该化合物也无色；若其中一种离子有色，则该化合物就呈该离子的颜色。一般极化程度越大，化合物的颜色越深,5.8 晶 体 结 构,思考14、石墨中，层与层之间的结合力是 A. 共价键 B. 离子键 C. 金属键 D. 范德华力,原子核外电子运动状态,多电子核外排布,元素周期律,元素基本性质的周期性,化学键,分子间作用力,物质结构基础,微粒波粒二象性,波函数与原子轨道,四个量子数,能级图,三原则,元素周期系,原子结构与周期律,离子键：无方向和饱和性、离子极化,共价键：方向和饱和性,知识结构图,价键理论：键和键,杂化轨道理论： 键、空间结构,取向力、诱导力、色散力、氢键,主量子数,角量子数,磁量子数,自旋量子数,定轨道,Pauling不相容原理,能量最低,洪特规则,7个周期、16个族,原子半径、电离势、电子亲和势、电负性,离子化合物,晶体结构,离子晶体、原子晶体、金属晶体、分子晶体、混合晶体,例 已知M2+离子的3d轨道中有5个电子，试指出M原子的核外电子排布和所在周期表中的位置，并用量子数表示3d轨道中5个电子的运动状态。,解：1s22s22p63s23p63d54s2，四周期B族。3d有5个电子，分别为3，2，-2、3，2，-1、3，2，0、3，2，1、3，2，2。+2的M离子有3d轨道，如果增加两个电子，只能排在4s轨道，由此可以推断M元素的电子排布，此元素为Mn。d轨道有5个电子，按照Hund规则，5个d电子分占5个d轨道，且自旋方向相同。,例 某元素的电子层结构为1s22s22p63s23p63d104s1 (1)这是什么元素? (2)它有多少能级，多少轨道? (3)它有几个未成对的电子?,解：为Cu元素，有七个能级，有15个轨道，只有一个未成对电子。,例 具有下列价电子构型的元素，在周期表中属于哪一周期，哪一族? (1) (n-1)d10ns1；(2) ns2np6,解：(1)属于第四、五、六周期的第B族；(2)属于第二、三、四、五、六周期的0族或第A族。,(1)一种元素原子最多所能形成的共价单键数目，等于基态的该种元素原子中所含的未成对电子数； (2)共价多重键中必含一条键； (3)由同种元素组成的分子均为非极性分子； (4)氢键就是氢和其他元素间形成的化学键； (5)s电子与s电子间形成的键是键，p电子与p电子间形成的键是键； (6)sp3杂化轨道指的是1s轨道和3p轨道混合后，形成的4个sp3杂化轨道； (7)极性分子间作用力最大，所以极性分子熔点、沸点比非极性分子都来得高。 ,判断下列说法是否正确,（8）参加杂化的原子轨道应是同一原子内能量相等的原子轨道 （9）在NH3和H2O分子间只存在氢键、取向力和诱导力 。 （10）在CH4、CH3Cl及CCl4三种分子中，碳原子的轨道杂化类型一样 （11）离子化合物NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔点依次增高 （12）在同一原子中，具有一组相同的量子数的电子不能多于一个 （13）以极性键结合的双原子分子一定是极性分子,（1）下列化合物中有氢键的是 ACH3OH BCH3OCH3 CHOOH DA和C,（2）量子数n，l，m不能决定( )。 A原子轨道的能量 B原子轨道的数目 C原子轨道的形状 D电子的数目,（3）在多电子原子中，有下列四个电子，其中能量最高的电子是( )。 A.(2, 1, 1, -1/2) B.(2, 1, 0, -1/2) C.(3, 1, 1, -1/2) D.(3, 2, -2, -1/2),（4）下列原子或离子具有5个单电子的是( )。 AFe2+ BF CMn2+ DN,（5）关于原子半径，下列叙述不正确的是( )。 A同一周期元素，从左到右随原子序数的增加，原子半径递减 B同一主族元素，从上到下随电子层数的增多