物质结构与性质课件

1、物质结构与性质物质结构与性质 1、基态原子（离子）电子排布式（、基态原子（离子）电子排布式（136号）号） 价层电子（外围电子）排布式价层电子（外围电子）排布式 2、基态原子的电子排布图（轨道表示式）、基态原子的电子排布图（轨道表示式） 价层电子（外围电子）排布图（轨道表示式）价层电子（外围电子）排布图（轨道表示式） 3、泡利原理，洪特规则，特列（、泡利原理，洪特规则，特列（24号号Cr，29号号Cu） 4、电离能（主要是第一电离能）、电离能（主要是第一电离能） 5、电负性、电负性物质结构与性质 能层 一二三四五六 七 符号KLM N O P Q最多电子数2 8 183250 72 能级1s

2、2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 最多电子数2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 6 轨道数：s能级1个轨道p能级3个轨道d能级5个轨道f能级7个轨道物质结构与性质 （1）能量最低原理：原子的核外电子排布遵循构造原理，使整个原子的能量处于最低状态 （2）泡利原理：1个原子轨道里最多容纳2个电子，且自旋方向相反。 （3）洪特规则：电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单独点拨一个轨道，且自旋方向相同。 （4）特例：有少数元素的基态原子的电子排布对于构造原理有1个电子的偏差。因为能量相同的原子轨道在全充满（如p6和d10）、半充满（如p3和d5）和全空

3、（如p0和d0）状态时，体系的能量较低，原子较稳定。如24号元素铬（Cr）和29号元素铜（Cu）。物质结构与性质 （1）原子结构示意图（或称原子构简图），会写1 -20号元素的 （2）电子式 （3）电子排布式：必须会写136号元素的。 如K：1s22s22p63s23p64s1（或Ar4s1 Ca：1s22s22p63s23p64s2（或Ar4s2 Cr：1s22s22p63s23p63d54s1（或Ar3d54s1 Cu：1s22s22p63s23p63d104s1（或Ar3d104s1 （4）电子排布图（轨道表示式）：每个方框代表一个原子轨道，每个箭头代表一个电子，如：物质结构与性质物质结

4、构与性质 1、基态原子：、基态原子：处于最低能量的原子叫做基态原子。 2、激发态原子：、激发态原子：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。 3、原子光谱：、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。物质结构与性质 1、电子云：、电子云：一种能够表示电子在一定时间内在核外空间各处出现机会的模型，来描述电子在核外的运动。 I、不存在，是个比喻 II、小黑点不代表电子，也不代表出现的轨迹或痕迹 III、黑点的密度表示电子在核外出现的机会大小，密度大，机会多，密度小，机会少 IV、电子云不都是球

5、形的。一种形象比喻，密度大的地方电子出现的概率大。 2、原子轨道：、原子轨道：s轨道球形的，p轨道纺锤形物质结构与性质 同周期从左到右依次减小，同主族从上到下依次增大。（ClBe）如右图 核外电子排布相同的离子，原子序数越大，半径越小。 同种元素，核外电子越多，半径越大。物质结构与性质 气态中性原子失去一个电子转化为气态基气态中性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。态正离子所需要的最低能量。 同周期从左（碱金属）到右（稀有气体）同周期从左（碱金属）到右（稀有气体）整体增大（但第整体增大（但第IIA族和第族和第VA族比相邻主族比相邻主族的大）如下图族的大）如下图 同族从上到下逐

6、渐减小。同族从上到下逐渐减小。物质结构与性质 1、化学键：原子之间产生的化学作用力。 2、键合电子：原子中用于形成化学键的电子。 3、电负性：不同元素的原子对键合电子吸引力的大小。电负性越大，吸引力越大，电负性越大，吸引力越大，即电负性越大，非金属性越大。即电负性越大，非金属性越大。 一般以F：4.0，Li：1.0作相对标准。金属一般小于1.8，非金属一般大于1.8 同周期，从左到右电负性逐渐增大；同主族，从上到下逐渐减小。物质结构与性质 重点掌握：重点掌握： 1、键、键、键键 2、等电子原理、等电子原理 3、分子的立体结构，含孤对电子的、分子的立体结构，含孤对电子的VSEPR模型，模型，路易

7、斯结构式路易斯结构式 4、杂化轨道理论、杂化轨道理论 5、配合物理论、配合物理论 6、极性分子和非极性分子、极性分子和非极性分子 7、分子间作用力和氢键、分子间作用力和氢键 8、相似相溶原理、相似相溶原理 9、手性（了解）、手性（了解） 10、无机含氧酸分子的酸性、无机含氧酸分子的酸性物质结构与性质 1、键：共价单键，轴对称，电子云重叠键：共价单键，轴对称，电子云重叠程度较大，头碰头程度较大，头碰头。 例如：HH (ss 键)，HCl(sp 键)，ClCl(pp 键)2、键：键：镜像对称，肩并肩。 键强度较大，键强度较大，键不如键牢固，易断。键不如键牢固，易断。物质结构与性质 3、规律：共价单

8、键为、规律：共价单键为键；共价双键，一键；共价双键，一个个键，一个键，一个键；共价三键，一个键；共价三键，一个键，键，二个二个键。键。 例如：例如：CH3CH37个个键；键； CH2CH25个个键，一个键，一个键。键。 CHCH 3个个键，键，2个个键；键； N2 一个一个键，键，2个个键；键； CO22个个键，键，2个个键。键。物质结构与性质 1、键能：气态基态原子形成、键能：气态基态原子形成1mol共价键释放的最低能共价键释放的最低能量。量。 例如：例如：CC347.7kJ/molCC615kJ/mol CC 812kJ/mol 键能越大，越稳定，越不易被打断键能越大，越稳定，越不易被打断

9、 2、键长：形成共价键、键长：形成共价键2个原子之间的核间距。个原子之间的核间距。 例如：例如：CC154pm CC133pm CC 120pm 键长越知，键能越大，共价键越稳定。键长越知，键能越大，共价键越稳定。 3、键角：、键角：2个共价键之间的夹角。个共价键之间的夹角。 CO2180H2O105NH3107CH410928物质结构与性质 原子总数相同，价电子总数（主族元素最原子总数相同，价电子总数（主族元素最外层电子数）相同的分子外层电子数）相同的分子 具有相似的化学特征，许多性质具有相似的化学特征，许多性质相近相近 例如：例如：CO和和N2CO2和和N3、NO2物质结构与性质 直线型直

10、线型 2对对 SP杂化杂化V型型4对对=2+2SP3杂化杂化平面三平面三角型角型3对对SP2杂杂化化物质结构与性质三角锥型三角锥型 4对对=3+1SP3杂化杂化正四面体正四面体4对对=4+0SP3杂化杂化化学式路易斯结构式含孤对电子的化学式路易斯结构式含孤对电子的VSEPR模型分子的立体结构模型模型分子的立体结构模型物质结构与性质 是一种价键理论，是鲍林为了解释分子的立体结是一种价键理论，是鲍林为了解释分子的立体结构提出的。构提出的。物质结构与性质 成键原子数孤对电子对数成键原子数孤对电子对数4sp3杂化杂化 如：如：CH4 CCl4 H2ONH3 CH3CH3PCl3 成键原子数孤对电子对数

11、成键原子数孤对电子对数3sp2杂化杂化 如：如：CH2OSO2SO3BF3CH2CH2 成键原子数孤对电子对数成键原子数孤对电子对数2sp杂化杂化 如：如：CO2BeCl2CHCH HCN 成键原子数孤对电子对数成键原子数孤对电子对数5 sp3d杂化如：杂化如：PCl5 成键原子数孤对电子对数成键原子数孤对电子对数6 sp3d2杂化如：杂化如：SF6物质结构与性质 六、配合物理论简介六、配合物理论简介 配位化合物：金属离子（或原子）与某些分子或离子（称金属离子（或原子）与某些分子或离子（称为配体）以配位键结合而成的化合物为配体）以配位键结合而成的化合物。 例如：Cu2+在水溶液中呈天蓝色，天蓝

12、色物是水合铜离子：Cu(H2O)42+ 铜离子与水分子之间的化学键是由水分子提供孤对电子对给予铜离子，铜离子接受水分子的孤对电子形成的，这类“电子对给予接受键”被称为配位键。 中心离子：Cu2+配体：H2O配位数：4 再如：向CuSO4溶液中加氨水，先形成难溶物，继续加，溶解，得深蓝色透明溶液，加乙醇，得蓝色晶体（Cu(NH3)4SO4H2O）， 深蓝色物：Cu(NH3)42+ 中心离子：中心离子：Cu2+配体：配体：NH3配位数：配位数：4 Ag(NH3)2OH中心离子：Ag+配体：NH3 配位数：2 Fe3+和SCN形成的配离子：Fe(SCN)n(n3) (n16)物质结构与性质 1、键的

13、极性：极性共价键（AB型）和非极性共价键（AA型） 2、分子的极性： 极性分子：正电中心和负电中心不重合。极性分子：正电中心和负电中心不重合。 常见：常见：HCl、H2O、NH3、HCN、CH3Cl、H2O2、SO2等。等。 非极性分子：正电中心和负电中心重合。非极性分子：正电中心和负电中心重合。 常见：常见：H2、O2、Cl2、P4、C60等非金属等非金属单质，单质，SO3、CO2、CH4、BF3、CCl4等。等。物质结构与性质 分子之间存在着相互作用力，称为范德华力，不属于化学键，比化学键弱。 相对分子质量越大，范德华力越大；分子相对分子质量越大，范德华力越大；分子的极性越大，范德华力也越

14、大的极性越大，范德华力也越大。 分子间的作用力，主要影响物质（由分子构成的分子间的作用力，主要影响物质（由分子构成的物质）的熔沸点，组成和结构相似的物质，物质）的熔沸点，组成和结构相似的物质，相对相对分子质量越大，分子间作用力越大，熔沸点越高分子质量越大，分子间作用力越大，熔沸点越高。 例如：F2Cl2Br2I2 HeNeArKrXe CF4CCl4CBr4CI4 HClHBrHI H2SH2SeH2Te PH3AsH3SbH3物质结构与性质 氢键是除范德华力外的另一种分子间作用力，它是由已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子（如水分子中的氢）与另一个分子中电负性很强的原子（如水分子中的氧）

15、之间的作用力。 表示法表示法：AHB A、B都是都是N、O、F。 例如：氨水中存在的氢键可表示为：例如：氨水中存在的氢键可表示为： NHN NHO OHO OHN 氢键的存在，大大加强了水分子之间的作用力，使水的熔、沸点较高。 实验还证明，接近水的沸点的水蒸气的相对分子质量测定值比用化学式H2O计算出来的相对分子质量大一些。用氢键能够解释这种异常性：接近水的沸点的水蒸气中存在相当量的水分子因氢键而“缔合”，形成所谓“缔合分子”。物质结构与性质 氢键氢键普遍存在于已经与N、O、F等电负性很大的原子形成共价键的氢原子与另外的N、O、F等电负性很大的原子之间。 例如：不仅氟化氢分子之间以及氨分子之间

16、存在氢键，而且它们跟水分子之间也存在氢键。 氢键不仅存在于分子之间，有时也存在于分子内。如图： 分子内氢键 分子间氢键 氢键属于于种较弱的作用力，其大小介于范德华力和化学键之间，不属于化学键 水结冰，冰的密度比水小冰的密度比水小，与氢键有关。 有氢键的物质有氢键的物质，熔沸点反常高熔沸点反常高。 例如：HClHBrHIHF；H2SH2SeH2TeH2O；PH3AsH3SbH3NH3物质结构与性质十一、手性：十一、手性：具有完全相同的组成和原子排列的一对分子，如同左手与右手一样互为镜像，却在三维空间里不能重叠，互称手性异构体。有手性异构体的分子叫做手性分子。一般有机物，如果有一个碳周围连接四个不

17、同的原子或如果有一个碳周围连接四个不同的原子或原子团，这种分子具有手性。原子团，这种分子具有手性。物质结构与性质 H2SO3 H2SO4 HNO2 HNO3 HClO HClO2 HClO3 HClO4 对于含氧酸(HO)mROn，如果成酸元素R相同，羟基个数相同（m相同），n值越大，酸性越强。 对于成酸元素R（中心原子）不同，羟基个数不同，规律类似：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非羟基氧的个数增大而增大。即(HO)mROn中n值越大，酸性越强。物质结构与性质 重点掌握：重点掌握： 1、晶胞，均摊法、晶胞，均摊法 2、分子晶体、分子晶体 3、原子晶体、原子晶体 4、金属晶体

18、、金属晶体 5、离子晶体、离子晶体 6、晶格能、晶格能物质结构与性质 一、晶体与非晶体：一、晶体与非晶体： 1、晶体：结构特性：结构微粒周期性有序排列。 性质特性：有自范性、固定熔点、对称性、各向异性。 自范性：晶体能自发地呈现多面体外形的性质。呈现自范性条件：晶体生长速率适当。 2、非晶体：结构特性：结构微粒无序排列。 性质特性：没有自范性、固定熔点、对称性、各向异性。 3、晶胞：描述晶体结构的基本单元。晶胞在晶体中的排列呈“无隙并置”。物质结构与性质 计算晶胞中微粒的常用方法是均摊法。均摊法是指每个晶胞平均拥有的粒子数目。如某个粒子为n个晶胞所共有，则该粒子有1/n属于这个晶胞。 例如：长

19、方体（正方体）晶胞中不同位置的粒子数的计算：长方体（正方体）晶胞中不同位置的粒子数的计算： （1）处于顶点的粒子，同时为）处于顶点的粒子，同时为8个晶胞所共有，每个粒个晶胞所共有，每个粒子有子有1/8属于该晶胞。属于该晶胞。 （2）处于棱上的粒子，同时为）处于棱上的粒子，同时为4个晶胞所共有，每个粒个晶胞所共有，每个粒子有子有1/4属于该晶胞。属于该晶胞。 （3）处于面上的粒子，同时为）处于面上的粒子，同时为2个晶胞所共有，每个粒个晶胞所共有，每个粒子有子有1/2属于该晶胞。属于该晶胞。 （4）处于晶胞内部的粒子，则完全属于该晶胞。）处于晶胞内部的粒子，则完全属于该晶胞。 非长方体（正方体）晶

20、胞中粒子视具体情况而定，如石墨非长方体（正方体）晶胞中粒子视具体情况而定，如石墨晶胞每一层内碳原子排成六边形，其顶点（晶胞每一层内碳原子排成六边形，其顶点（1个碳原子）个碳原子）被三个六边形共有，每个六边形占被三个六边形共有，每个六边形占1/3。物质结构与性质 1、特点：相邻分子靠分子间作用力相互吸收，低熔点、升华，硬度小。一般不导电，溶于水后有的导电。 2、常见分子晶体： 所有非金属氢化物，如H2O、H2S、NH3、HCl、CH4、烃等。 部分非金属单质，如卤素（X2）、O2、硫（S2、S4、S6、S8）、N2、白磷（P4）、C60等。 部分非金属氧化物，如CO2、P4O6、P4O10、SO

21、2等。 几乎所有的酸。 绝大多数有机物的晶体。 3、结构特征：如果分子间作用力只是范德华力，若以一个分子为中心，其周围通常可以有12个紧邻的分子。例如：干冰（CO2晶体）物质结构与性质 1、特性：高硬度、高熔点。 2、常见原子晶体：金刚石、晶体硅(Si)、二氧化硅（SiO2）、晶体硼（B）、锗（Ge）、碳化硅（SiC、俗称金刚砂）、氮化硼（BN）、氮化硅（Si3N4）。 金刚石键角为10928,每个最小环上有6个碳原子。每个碳原子平均占有2个键。右侧晶胞中平均含有8个碳。 物质结构与性质物质结构与性质物质结构与性质 3、CaF2型：Ca2+的配位数为8，F的配位数为4。每个晶胞平均含每个晶胞平均含4个个Ca2+，8个个F。 4、特点：离子间存在着较强的离子键，硬度大、较高的熔点和沸点。晶体不导电，水溶液或熔融态导电。 5、常见的离子晶体：金属氧化物（K2O、Na2O2、Na2O等）、强碱、绝大多数盐。 6、晶格能：气态离子形成1mol离子晶体释放的能量。 晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，而晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，而且熔点越高，硬度越大。且熔点越高，硬度越大。物质结构与性质 1、电子气理论：描述为金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“电子气”，被所有原子所共用，从而把所有的