结构化学笔记.doc

第一节原子结构一、原子的相对质量：指对12C原子（原子核内有6个质子和6个中子的碳原子）质量的1/12相比较而得的数值。二、原子的构成和表示方法电性相对质量不带电1带一个正电荷1带一个负电荷忽略原子原子核电子中子质子1、质量数质子数中子数2、核电荷数质子数核外电子数电荷数3、符号：三、核素、元素、同位素： 1、核素是具有一定核电荷数和中子数的同一种原子2、元素是具有相同核电荷数的同一类原子。如1H、2H、3H、H2、H、H。3、同位数是具有相同质子数和不同中子数的原子互称为同位数。各种同位素所占的原子百分比一般是不变的。第二节原子核外电子的运动特征一、原子核外电子运行状态：1、能层（电子层）：根据能量不同和离核的远近把电子分为不同的电子层。K、L、M、N或1、2、3、42、能级（电子亚层）：根据电子运动的原子轨道的不同和能量的不同：s、p、d、f3、轨道：能层能级轨道数电子数1s1s2s、p2s 2p3s、p、d3s 3p 3d4s、p、d、f4s 4p 4d 4f4、自旋方向：二、原子核外电子的排布1、能量最低原理：122、334、345、345、456、45672、泡利不相容原理：每个原子轨道上最多可容纳两个电子3、洪特规则：电子尽可能分占不同的原子轨道。第三节元素周期表一、编排依据和原则：按原子序数递增的顺序，电子层数相同在同一横行、最外层电子数相同在同一纵行二、元素周期表的结构周期IAAAAAAA018182245103121318420313653819546568186788113118注：共有18个纵行，第三个纵行是IIIB族，第8、9、10是三、位、构、性三位一体：原子序数核电荷数质子数周期序数电子层数主族序数最外层电子数最高正价8最低负价位置结构：如116号在周期族。电子层数是最外层个电子位置性质（重点）：。比较各种元素性质、化合价、金属性与非金属性。化合价应用：如AB2可能第A与A族，A与A族，A族与A（SO2）。要记住：奇数族奇数价，偶数族偶数价。族序数IAAAAAAA中学常见化合价1234243352461157（注：IA、A、A都只有一种化合价。第A的硅没有2；A族氮有15；氧只有1、2；氟只有1。结构性质：先由结构推位置，再由位置推性质。第四节元素周期律一、氢化物和最高价氧化物的化学式族序数IAAAAAAA氢化物RH4RH3H2RHR最高价氧化物的水化物ROHR(OH)2R(OH)3H4RO4(H2RO3)H3RO4(HRO3)H2RO4HRO4二、同一周期元素性质的变化规律：原子核外电子排布：第一电离能：元素电负性：原子半径：化合价：电子得失能力：与水或酸置换出氢的难易最高价氧化物对应水化物的碱性单质的还原性对应离子的氧化性金属性单质与氢气化合的难易程度气态氢化物的稳定性最高价氧化物对应水化物的酸性单质的氧化性对应离子的还原性非金属性：3、同一主族元素性质的变化规律电子层数原子半径得失电子能力：金属性由上而下增强，非金属由上而下减弱。三、微粒半径的变化规律1、同一元素阴离子大于原子半径。阳离子小于原子半径。2、具有相同电子层结构的离子，随着核电荷数的增加，离子半径逐渐减少3、同一主族原子半径离子半径自上而下逐渐增大。4、同一周期原子半径逐渐减少（除稀有气体外），离子半径分成前后两部分，前部分阳离子半径逐渐减少。后部分阴离子半径也逐渐减少，但前部分最大的小于后部分最小的。过关思考题：1、原子结构中各基本粒子的关系可以用两个公式说明，它们是什么？ 2、O2和O3、水和重水是同位素吗？3、写出与Ne具有同种电子数的微粒。（至少写6个）4、写出核外电子总数为18个电子的粒子。（至少写15个）5、求9g18O2所含的中子数为多少mol6、写出P、K、Fe、Cu电子排布式。并说明可能的化合价。为什么Cr的外围排布式不是3d42s2而是3d52s1？7、分别写出A至A氢化物和最高价氧化物的水化物的分子式8、比较金属性强弱的依据是什么，如何判断？9、比较非金属性强弱的依据是什么，如何判断？10、元素周期表有几个纵行，几个横行？第IIIA、B族分别在那个纵行上？11、默写第0、IIA、IIIA族的各元素的原子序数。第四周期的VIII族的元素的原子序数？12、写出分子组成符合AB3的化合物的分子式？如何记忆各族元素的常见化合价？13、同一周期、同一主族的原子和离子分别有什么变化规律？14、第三周期从左到右单质的晶体类型有何变化规律？为什么？15、同一周期、同一主族元素第一电离能有什么变化规律？16、为什么N的第一电离能比O大？氟的电负性数值是多少？17、同一周期、同一主族元素的电负性有何变化规律？第五节金属键和金属晶体一、金属键：1、概念：金属阳离子和自由电子的作用（金属易失电子，释放出电子被所有原子所共用）2、成键微粒：金属阳离子和自由电子3、特征：没有饱和性和方向性4、影响强弱因素：金属元素的原子半径、单位体积所内二、晶体1、晶体和非晶体：构成微粒（按一定规律做周期性重复排列或杂乱无章的排列）2、晶体性质：自范性、均一性、各向异性、对称性、有确定熔点。3、等径堆积模型：以密堆积的方式降低体系的能量，使晶体更稳定六方最密堆积、面心立方最密堆积、体心立方密堆积4、不等径堆积模型：5、晶胞：晶体中最小结构重复单元，它一定是平行六面体晶体质点的计算方法：顶点：1/8棱：1/4面：1/2体内：1（空二行）三、金属晶体构成微粒：金属离子和自由电子。（容易失去电子的金属）构成条件：构成微粒是金属原子（易失去电子）微粒间作用力：金属键物理通性：不透明、有光泽、导电导热性、延展性。（熔沸点、硬度差别比较大）熔沸点影响因素：常见堆积方式：六方：面心六方：体心立方：第六节离子键和离子晶体一、离子键1、概念：阴、阳离子的静电作用2、成键微粒：阴、阳离子3、特征：无方向性和饱和性4、成键条件：首先要能形成阴阳离子，电负性之差要足够大。活泼金属、NH4等原子团与活泼非金属、OH、SO42、O22、C22等原子团。5、强弱影响因素：离子的电荷、阴阳离子的大小6、存在形式：离子化合物（盐、强碱、大多数盐、金属氧化物）二、离子晶体：1、概念：离子间通过离子键结合而成的晶体2、构成微粒：阴、阳离子3、性质：硬而脆；熔沸点较高；大多能溶于水，不能溶于有机溶剂；但水溶液和熔融状态能导电，固体不能导电；不能用分子式，只能用最简式表示。4、影响配位数的因素：阴阳离子半径比值越大，配位数越大 NaCl:1:6 CsCl:1:8三、离子晶体的晶格能：拆开1mol离子晶体使之形成气态阴离子和阳离子所吸收的能量。晶格能与由离子的电荷和阴阳离子的大小有关。晶格能越大，熔沸点越高第七节共价键和原子晶体一、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2、成键微粒：原子（电负性相差不大的非金属）3、成键条件：首先要有未成对电子。非金属与非金属（可以是同种或不同种元素的原子）4、特征：有方向性和饱和性（原子轨道重叠越多，电子在核间出现的概率越大，所形成的共价键越牢固）5、存在形式：非金属单质、共价化合物（酸、非金属氧化物）、某些离子化合物二、电子式的书写：1、原子：在元素符号周围用和表示最外层电子2、阳离子：在元素符号右上角注明电荷数3、阴离子或原子团：在元素符号周围用和表示最外层电子（一般有8个），然后再加上方括号，右上方注明电荷数4、化合物写法：先判断是离子化合物还是共价化合物（含有离子键必定是离子化合物）（1）离子化合物写法：阴离子和阳离子相连（2）共价化合物写法：单电子数多的写中间，单电子数少的写两边；先写两边，缺几个形成几对。NH3、N2、CO2、CCl4、HClO、HCN、Na2O、CaCl2、Mg3N2NaOH、Na2O2、CaC2、NH4Cl、H3O+（空两行）三、共价键的分类1、键和键：按原子轨道的重叠方式分键：头碰头，比较稳定。存在于单键、双键和叁键键：肩并肩，不如键稳定，存在于双键和叁键2、极性键与非极性键：按共用电子对是否偏移判断方法：同种元素非极性键；不同种元素极性键强弱比较：电负性差别越大，键的极性越强四、键参数1、键能：拆开1molAB(g)形成气态原子所消耗的能量，键能越大，键越牢固2、键长：两原子核间的距离，键长越短，键越牢固3、键角：原子数超过2的分子中，两个共价键间的夹角五、配位键：由一个原子提供一对电子，另一个原子提供空轨道形成的共价键六、原子晶体：相邻原子间以共价键结合成空间网状结构的晶体1、构成微粒：原子2、微粒间作用：共价键3、结构特征：不遵循紧密堆积原则，立体空间结构，不存在单个原子4、性质：高熔沸点，硬度大，难溶于水，难溶于有机溶剂，不导电5、常见原子晶体金刚石：正四面体立体网状结构。每个碳原子与4个碳原子相连二氧化硅：每个硅跟4个氧原子相连，每个氧跟2个Si相连第八节分子间作用力分子晶体一、分子间作用力1、范德华力的影响因素：分子相对质量，分子极性2、氢键：不是化学键，属于分子间作用力。形成条件：必须有氢原子，另一个原子吸引电子的能力很强（只有N、O、F）对物质性质的影响：使物质熔沸点升高，溶解度增大，使某些物理性质规律出现反常。（空二行）二、分子晶体：1、构成微粒：分子（希有气体为单原子分子）2、作用力：范德华力和氢键。3、性质：熔沸点低，固体和熔融状态不导电三、四种晶体结构和性质的比较离子晶体原子晶体分子晶体金属晶体晶体粒子阴、阳离子原子分子金属离子、原子和自由电子粒子间作用离子键共价键分子间作用力（原子一般先以共价键结合成分子，分子再以分子间作用力结合成晶体）金属键（自由电子和金属离子相互作用）组成元素的原子结构特征金属能失去电子（NH4）；非金属能失去电子的（SO42等）非金属，最外层单电子数目比较多非金属，单电子的数目比较少金属，原子最外层电子少影响键强度因素离子半径，电荷（晶形相似）原子半径相对分子量（结构相似）离子半径，电荷熔沸点高（1000）离子键强度最高（2000以上）共价键强度低（300以下）分子间作用力大小较大差别金属键强度稳定性大于离子键强度大于共价键强度大于共价键强度金属键硬度大最大小较大差别导电水溶液或熔融状态不能某些在水溶液中能能导热性不良不良不良良机械性能脆脆不良良水溶性较大差别不能相似相溶不能有机溶解性不能不能相似相溶不能化学式含义最简式最简式大多为分子式某些单质用最简式最简式判断办法：含有离子键离子晶体是否含离子键原子晶体：金刚石、晶体硅、SiO2；题中给出信息不含有离子键分子晶体：其它课本中出现的物质四、具有四面体结构的物质1、四面体网状：C、Si、SiO2、SiC 2、四面体结构NH3（三角锥形）、NH4、CH4、CCl4、P4过关思考题：1、如何判断是否含有离子键和共价键？2、如何判断是否含极性键和非极性键？3、化学变化中最小的微粒原子、离子，它们是如何堆积成为宏观可以见得到的东西？（1）以氯离子和钠离子为例说明离子晶体的堆积过程（2）以硅原子和氧原子堆积成石英晶体为例说明原子晶体的堆积过程（3）以碳原子和氧原子堆积成干冰为例说明分子晶体的堆积过程（4）以铝原子堆积成块状金属铝为例说明金属晶体的堆积过程4、NaCl、SiO2、S、CO2四种化学式是最简式还是分子式？这与晶体类型有何关系？5、离子晶体、原子晶体、分子晶体、金属晶体的导电性有何不同？它们导电的条件是什么？6、离子晶体、原子晶体、分子晶体、金属晶体的熔沸点有何不同？影响它们的熔沸点的因素有什么？7、离子晶体、原子晶体、分子晶体的稳定性受什么因素影响？如何判断氢化物的稳定性？8、离子晶体、原子晶体、分子晶体的溶解性有何不同？它们溶解时需要破坏化学键吗？9、氢键形成的条件是什么？10、书写电子式（书写要注意那几条？）：NH3、N2、CO2、CCl4、HClO、HCN、C2H4、C2H2Na2O、CaCl2、Mg3N2NaOH、Na2O2、CaC2、NH4Cl、H3O+11、画出下列晶体结构的示意图：SiO2(平面)、NaCl、CsCl，六方最紧密堆积、面心立方最紧密堆积、体心立方紧密堆积12、sp、sp2、sp3的杂化的原子轨道形状是什么？BF3、NH3的分子构型如何推断？13、极性分子和非极性分子判断依据是什么？关键是什么？14、写出下列分子的结构式：C2H2、CH2CH2、CH3CH3、C6H6、H2O215、极性分子一定含有极性键，非极性分子一定含有非极性键；含有极性键的分子一定是非极性分子，含有非极性键的分子一定是非极性