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文档简介
知识清单1原子结构与性质
一、原子结构核素、同位素
1.原子的构成
(1)构成微粒及作用
-质子-核电荷数决定元素种类
原子核-
-中子与质子数共同》决定核素种类
决定主族元素
「最外层电子数―
核外电子-的化学性质
L各层电子数
⑵微粒间的数量关系
①原子中,质子数(Z)一核电荷数一核外电子数,质量数(八)一质子数g)+中子
数(M。
②阳离子9x〃+的核外电子数二质壬数二
③阴离子次〃,的核外电子数=贬数+阴离子所带的电荷数=Z+m。
2.元素、核素、同位素
(1)相互关系
[同呼索)
假,薮豆而有I万虻花而后二i蒜而尾
响原子的互称
(2)常见核素及其用途
核素枷¥c1H怕附)
用途核燃料考古断代制氢弹示踪原子
二、核外电子运动状态与排布原理
1.核外电子运动状态
(1)原子核外能层、能级、原子轨道之间的关系
第1页共15页
能层—1三四
能层
KLMN
符号
能级
Is2s2p3P3d4§4d4f
符号
各能
级原
1131351357
子轨
道数
各能
层原
14916
子轨
道数
最多
容纳
2§IS32
电子
数
(2)原子轨道的形状和能量
轨道形状能量比较
s电子云轮廓图呈球形,能层序数
越大,原子轨道的半径越大形状相同的原子轨道能量的高低:
oOoO1s<2s<3s<4s
Is2s3s4s
p电子云轮廓图呈哑铃形,能层序
数越大,原子轨道的半径越大同一能层内形状相同而伸展方向
垂加打不同的原子轨道的能量相等,即
/2P-V=〃P,Y=Hpz
p*p,P:
2.基态原子的核外电子排布
第2页共15页
(1)排布原则
在构建基态原子时.电子将尽可
能战最
能地占据能最邈的原子轨道,使
低城理整个原子的能瑞低
(
排
布泡利二在一个原子轨道里,最多只能容纳
原
原理
则;2个电子,它们的自旋相反
、—一—一—一.-----------------------
)
洪特城态原子中.填入®L正机道的电子总
规则是先单独分占,且行
0W________一一_______
[注意]当能量相同的原子轨道在全充满》6、/。、")、半充满(p3、d\f7),全
空(p°、d°、F))时原子的能量最低,如24cl•的电子排布式为[Ar]3d54sl29C11的电
子排布式为[Ar]3di°4sL
(2)表示方法
表示方法举例(以P原子为例)
原子结构示意图
电子排布式Is22822P63s23P3
简化电子排布式[Ne]3s23P3
轨道表示式Is2s2p3s3p
(又称电子排布图)ItllItlllfllSlHliHHfItltl
3.基态和激发态原子光谱
吸.—形成吸收释放形成一纹魁
能吊:能代光谱
三、元素周期表与元素周期律
1.元素周期表
(1)元素周期表的结构和分区
第3页共15页
(2)元素周期表的应用
2.元素周期律
(1)主族元素的周期性变化规律
项目同周期(从左到右)同主族(从上到下)
电子层数相同依次增加
原子
最外层电子数依次增加相同
结构
原子半径逐渐减小逐渐增大
金属性逐渐减弱逐渐增强
非金属性逐渐增强逐渐减弱
元素最局正化合价:4-1-*
性质+7(0、F除外),最低相同,最高正化合价=
化合价
负化合价=主砥数主族序数9、F除外)
二g(H为一1价)
最高价氧化物对
酸性逐渐增强,碱性逐酸性逐渐减弱,碱性逐
化合应水化物的酸碱
渐减弱渐增强
物性性
质简单气态氢化物
逐渐增强逐渐减弱
的稳定性
(2)电离能和电负性
第4页共15页
同周期元素:从左到右,第一电离能总体呈增大的趋势(第
HA族、第VA族特殊)
电离能
同族元素:从上到下,第一电离能逐渐减小
同种原子:逐级电离能越来越大,即人</2</3……
同周期主族元素:从左到右,电负性逐渐变大
电负性
同主族元素:从上到下,电负性逐渐变小
(3)粒子半径比较的一般思路
①“一层”:先看能层数,能层数越多,一般微粒半径越大。
②“二核”:若能层数相同,则看核电荷数,核电荷数越大,微粒半径越小。
③“三电子”:若能层数、核电荷数均相同,则看核外电子数,电子数多的半径
大。
(4)对角线规则
在元素周期表中,某些主族元素与方上友的主族元素的有些性质是相似的,这种
相似性被称为对角线规则。如锂和镁、镀和铝、硼和硅等。
知识清单2分子结构与性质
一、化学键与化合物类型
1.化学键
相邻的原子
之间强烈的
相互作用
2.离子键和共价键
共价键
项目离子键
非极性键极性键
成键粒子
阴、阳离子之间的静电共用电子对与成键原子间的静
成犍实质
作用电作用
形成条件活泼金属与活泼韭金属同种元素原丕触;元素原
第5页共15页
经得失电子,形成离子子之间成键子之间成键
键;钱根离子与酸根离
子之间形成离子键
3.离子化合物和共价化合物
项目离子化合物共价化合物
定义含有离子键的化合物只含有共价键的化合物
构成微粒阴、阳离子原子
一定含有离子键,可能含有
化学键类型只含有共价键
共价键
酸、弱碱、极少数盐以及气
活泼金属氧化物、强碱和绝
化合物类型态氢化物、非金属氧化物、
大多数盐等
大多数有机物等
4.化学键的表示方法——电子式
(1)常见物质电子式的书写
:ci:
原子钠原子:Na:氯原子:-.〜
简单离子匚F:3-
铝禺子:Alt氟离子:^〜
H
[H:N:H]+
••
H
复杂离子筱根离子:
匚():H]-
氢氧根蜀子:〜------~
[:ci:]-Mg2+[:ci:]-
氯化镁:--------------------
离子化合物
Na-[:6:():]2-Na-
非金属单质氧气:三,二氮气:以L22L
一蜀力源:0::c::6:
共价化合物
H:6:0:H
过氧化氢:™
第6页共15页
(2)用电子式表示化合物的形成过程
①离子化合物,如NaQ:NaG@:—Na+「@:「。
②共价化合物,如HOW+©-H;C2
二、共价键
1.本质及特征
共价键是原子间通过共用电子对所形成的相互作用,本质是原子间通过原子轨道
重叠产生的强烈作用,特征是具有方向性和饱和性。
2.。键、71键的形成
=>00=>H,一
S-S型
H—H的$-60•键的形成
HciHCI
O键S-P型G)eoCO^GCO^>0•
H—Cl的S-Do•键的形成
ClClClCl.
P-P型
Cl—Cl的p-P。键的形成
8小-8^88
71键未成对电子的原原子轨道形成的“键
子轨道相互靠拢相互重叠
P-P7T键的形成
甲?H
大兀键
苯分子中苯分子中碳原苯分子中
的。键子的2P轨道的“键
3.键参数对分子性质的影响
⑴键能越大,键长越短,分子越稳定。
蹉「键能下些分子的稳定性
I:邛”分子的空间结构」性质
三、价层电子对互斥模型和杂化轨道理论
1.价层电子对互斥(VSEPR)模型
(1)理论要点
①价层电子对在空间上彼此相距最远时,排斥力最小,体系的能量最低。
第7页共15页
②孤电子对的排斥力较大,孤电子对数越多,排斥力越大,键角越小。
(2)用价层电子对互斥模型推测分子的空间结构
价层键电子对数中心原子结合的原子数
电子
-(中心原子上的孤电子对数卜十(吁山)
迪
。是中心原子的价电子数(阳离子要减去电荷数、阴离子要加上电荷数),b是与
中心原了结合的原了最多能接受的电了数,人是与中心原了结合的原了数。
2.杂化轨道理论
(I)杂化轨道用于形成聂键或用来容纳未参与成键的孤电子对,不能形成几键;
未参与杂化的p轨道正用于形成兀键。
⑵杂化轨道的三种类型
叩杂化轨道由1件型坦和吐逋逋杂化而
sp杂化)
得.杂化轨道而买而痂80。,呈江线形
叩2杂化轨道由1ybs轨道和2t尚逋杂化而
Sp?杂化)-
得,杂化轨道间痛而0。.呈平面一:角形
S1?杂化轨道由1个S轨道和3个陶I道杂化而
杂化卜
得,杂化轨道间英石茄)9°28',呈四面体形
(3)杂化轨道类型与微粒空间结构的关系
中心原子中心原子中心原子
VSEPR模分子(或离子)的空
实例上的价层上的孤电的杂化轨
型间结构
电子对数子对数道类型
BeCh
20SP直线形直线形
CO2
col0平面三角
3起
SO21援
正四面体形
NH40
NH341sp3四面体形三角锥形
H2O2Y>
四、键角的比较
⑴先看中心原子的杂化轨道类型,sp(180o)>sp2(120o)>sp3(109O28,)。
⑵杂化轨道类型相同时,看中心原子上的孤电子对数,孤电子对数越多,犍角
第8页共15页
越小。排斥力大小:孤电子对一孤电子对〉孤电子对一成键电子对〉成键电子对
一成键电子对。
(3)杂化轨道类型和中心原子上的孤电子对数均相同时,看原子的电负性(以AX〃
为例):
①中心原子电负性越大,A—X形成的共用电子对之间的斥力越强,键角越大。
②成键原子的电负性越大,A—X形成的共用电子对之间的斥力越弱,键角越小。
(4)看化学键类型:双键间斥力〉双键与单键间斥力,单键间斥力。
五、分子结构与物质的性质
1.极性
(1)共价键的极性与分子极性的关系
・双原子分子,如HQ、NO、IBr等
正负电中
极乂极V形分子,如山0、H2S、SO?等
性心不重介样
键、正负分三角锥形分子,如NHj、Pm等
'电子非正四面体形分子,如CH£I、
▽心'CHzCb、CHCh等
非正负I'单质分子,如Ch、N2、P八L等
极中心重小§
直线形分子,如(;。2、C&、C2H2等
件正四面体形分子,如讯、网、*等
键Z
平面正三角形分子,如1小3、》)3等
(2)键的极性对竣酸酸性的影响
酸性原因
电负性:F>C1一极性:F—C>
三氟乙酸〉三氯乙酸Cl—C引起》极性:F3C—>ChC—导致
羟基极性:三氟乙酸〉三氯乙酸
烷基(一R)是推电子基团,烷基越长推电子
甲酸〉乙酸〉丙酸效应越大,使竣基中的羟基的极性越小,竣
酸的酸性越弱
2.分子间的作用力——范德华力与氢键
项目范德华力氢键
分子或原子(稀有气体分H与N、0、F等电负性很
作用微粒
子)大的原子
分类—分子内氢键和分子间氢键
第9页共15页
特征无方向性和饱和性食饱和性和方向性
强度共价键N氢键?范德华力
①组成和结构相似的物
影响其强度的质,相对分子质量越大,X—H…Y强弱与X和Y
因素范德华力越大;②分子的的电负性有关
极性越大,范德华力越大
分子间氢键使物质的熔、
对物质性质的范德华力越大,物质的熔、
沸点升高,分子内氢键使
影响沸点越高
物质的熔、沸点降低
3.溶解性
(1)“相似相溶”的规律:非极性溶质一般能溶于韭极性溶剂,极性溶质一般能
溶于极性溶剂。若溶剂和溶质分子之间可以形成氢键,则溶质的溶解度增.大。
⑵随着溶质分子中憎水基个数的增多,溶质在水中的溶解度减小。如甲醇、乙
醇和水以任意比互溶,而戊醇在水中的溶解度明显减小。
4.分子的手性
在有机化合物分子中,连有四个不同原子或基团的碳原子,称为手性碳原子。含
OH()
III
有手性碳原子的分子是手性分子,如(、H.—"CH—()H中七为手性碳原子。
六、配合物与超分子
1.配合物
⑴概念:金属离壬或原子(称为中心离子或原子)与某些分子或离子(称为配体或
配位体)以配位键结合形成的化合物称为配位化合物,简称配合物。
(2)形成条件:①配体有孤电子对;②中心原子或离子有空轨道。
(3)组成:如[CU(NH3)4]SO4
*配*^^>位^**原^***子^^*.
t
[CiHNIi.hJSCh
/I
中心离子配位体配位数外界离子
内?______________,界
配一物
2.超分子
第10页共15页
(1)含义:由两种或两种以上的分子通过分子间相互作用形成的分子聚集体。
(2)相互作用:超分子内部分子之间通过非共价键用结合,包括氢键、静电作用、
疏水作用以及一些分子与金属离子形成的弱配位键等。
(3)重要特征:分子识别、自组装。
知识清单3晶体结构与性质
一、晶体和晶胞
1.晶体与非晶体
(1)晶体与非晶体的区别
项目晶体非晶体
原子在三维空间里呈原子排列相对无
微观结构
周期性有序排列序
自范性有没有
性质特征熔点固定不固定
各向异性有无
间接方法测定其是否有固定的熔息
二者区别方法
科学方法对固体进行X射缈遗实验
(2)获得晶体的三条途径
①熔融态物质凝固。
②气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)。
③溶质从溶液中析出。
2.晶胞的判断及微粒数计算
⑴晶胞的判断
晶胞是8个顶角相同、三套各4根平行棱分别相同、三套各两个平行面分别相同
的最小平行六面体。
(2)晶胞中的微粒数R的计算——均摊法
晶胞正(或长)方体正六棱柱正三棱柱
第11页共15页
1、UJ
/I
1>Q
/(
•6-pt
>◎,
示意图■——J-7二】
HII
・一一二一一。
:z»
丫一—一一(_______
✓/\7<
1
顶点上的微1
粒12
侧棱上的微11
粒56
上下棱的微11
粒44
面上的微粒113
岳92
内部的微粒111
二、晶体的构成与性质
1.四种晶体类型的比较
晶体类型分子晶体共价晶体金属晶体离子晶体
金属阳离
构成微粒分子原子子、自由电阴、阳离子
子
粒子间的
范德华力(某些
相互作用共价键金属键离子键
含氢键)
力
有的很大,
硬度较小很大较大
有的很小
有的很高,
熔、沸点较低很高较高
有的很低
难溶于常见大多易溶于
难溶于一般
溶解性相似相溶溶剂(部分与水等极性溶
溶剂
水反应)剂
第12页共15页
晶体不导
一般不导电,溶
导电、导一般不具有电和热的良电,水溶液
于水后有的能
热性导电性导体或熔融态导
导电
电
部分非金属单
质(如卤素、
硫)、所有非金某些单质(如金属氧化物
属氢化物(如硫金刚石、硅、(如K2。、
纯金属(如
化氢、氨)、儿晶体硼、楮)、Na?。)、强碱
物质类别Na、Al、Fe)、
乎所有的酸、部某些非金属(如KOH、
及举例合金(如青
分非金属氧化化合物(如NaOH)、绝
铜)
物(如S02)、稀SiC、SiCh、大多数盐(如
有气体、绝大多
Si3N4)NaCl)
数有机物(有机
盐除外)
2.晶体熔、沸点比较
(1)不同类型晶体:熔、沸点高低的一般规律为共价晶体〉离子晶体〉分子晶体。
⑵相同类型晶体
晶体类型比较方法
金属阳离子半径越小,所带电荷数越多,金属键越强,
金属晶体
熔、沸点越高
阴、阳离子的电荷数越多,离子半径越小,熔、沸点
离子晶体
越高
共价晶体原子半径越小,键长越短,溶、沸点越高
组成和结构相似,相对分子质量越大,范德华力越大,
熔、沸点越高;能形成分子间氢键的分子晶体的熔、
分子晶体
沸点反常得高;组成和结构不相似(相对分子质量接
近),分子的极性越大,熔、沸点越高
三、常见晶体的结构及相关计算
第13页共15页
1.典型晶体的结构模型
晶体晶体结构晶体详解
0(1)碳原子采取Sp3杂化,键角均
°为109°28:
金刚石箜
(2)每个C参与4条C—C的形成,
C原子数与C—C数之比为LL2
共价
⑴每个Si与支个O结合,形成
晶体
正四面体结构,〃(Si):H(O)=
1女
SiO2
oSi•i(2)最小环上有J2个原子,即6
个0和0个Si
^>5;
分子:⑴CO2分子的配位数为12
干冰£
晶体iT)(2)每个晶胞中含有4个C02分子
(l)Na+[C「)的配位数为6,每个
Na
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