分子結構與性質

第二講分子結構與性質高三化學第一輪復習第九章物質結構與性質1．了解共價鍵的形成，能用鍵能、鍵長、鍵角等說明簡單分子的某些性質。2．了解雜化軌道理論及常見的雜化軌道類型(spsp2sp3)。3．能用價層電子對互斥理論或者雜化軌道理論推測常見的簡單分子或離子的立體構型。4．了解化學鍵和分子間作用力的區(qū)別。5．了解氫鍵的存在對物質性質的影響，能列舉含有氫鍵的物質。1．共價鍵類型的判斷及強弱比較。2．共價鍵、范德華力和氫鍵對物質性質的影響。3．雜化軌道類型的判斷及利用價層電子對互斥理論和雜化軌道理論對分子、離子立體構型的判斷和解釋。從高考看考點1.共價鍵的本質及特征共價鍵的本質：在原子之間形成共用電子對,共價鍵特征：具有飽和性和方向性?

一、共價鍵

形成：①一般認為，若兩個成鍵元素間的電負性差值小于1.7，它們之間通常形成共價鍵。成鍵原子一方有孤對電子，另一方有空軌道，它們之間通常形成共價鍵---配位鍵。2.共價鍵的類型(1)按成鍵原子間共用電子對的數(shù)目分為：單鍵?雙鍵?三鍵(2)按共用電子對是否偏移分為：極性鍵?非極性鍵?(3)按原子軌道的重疊方式分為：σ鍵?π鍵,前者的電子云具有軸對稱性,后者的電子云具有鏡像對稱性σ鍵：“頭碰頭”Xs—sXpx—sXpx—px軸對稱形成σ鍵的電子

原子軌道以

方式互相

導致電子在兩核間出現(xiàn)的機率增大而形成的共價鍵3、共價鍵的形成“頭碰頭”重疊（1）σ鍵：π鍵：+I+IXZZpZ—pZπ鍵：由兩個原子的p電子以

方式重疊形成。特點：

。“肩并肩”肩并肩、兩塊組成、鏡像對稱、容易斷裂1.鍵能氣態(tài)基態(tài)原子形成1mol共價鍵釋放的最低能量(或拆開1mol共價鍵所吸收的能量)，例如H-H鍵的鍵能為436.0kJ.mol-1，通常取正值。鍵能可作為衡量化學鍵牢固程度的鍵參數(shù)。2.鍵長形成共價鍵的兩個原子之間的核間距。鍵能與鍵長的關系:一般來說,鍵長越短,鍵能越大,分子越穩(wěn)定.3.鍵角分子中兩個相鄰共價鍵之間的夾角稱鍵角。鍵角決定分子的立體結構和分子的極性.二、鍵參數(shù)

（1）一般情況下，成鍵電子數(shù)越多，鍵長越短，形成的共價鍵越牢固，鍵能越大.（2）在成鍵電子數(shù)相同，鍵長相近時，鍵的極性越大，鍵能越大.（3）對結構相似的分子，鍵長越短，鍵能越大，一般含該鍵的分子越穩(wěn)定。三、等電子原理1.原子總數(shù)相同、價電子總數(shù)相同的分子或離子具有相似化學鍵特征和結構，它們的許多性質是相近的。此原理稱為等電子原理2.等電子體的判斷和利用判斷方法：原子總數(shù)相同，價電子總數(shù)相同的分子為等電子體運用：利用等電子體的性質相似，空間構型相同，可運用來預測分子空間的構型和性質3、相同價電子數(shù)的等電子體的互相推理法①同族元素替代法②相鄰元素替代法（分子變離子長陽減陰）（1）根據(jù)上述原理，僅由第二周期元素組成的共價分子中，互為等電子體的是：和

和。（2）等電子原理又有發(fā)展，例如：由短周期元素組成的物質中，與NO2-互為等電子體的分子有

、

。

N2OCO2N2COSO2O3

（1）2原子10價電子

（2）2原子11價電子幾組常見的等電子體及特征同時體會①同族元素替代法②相鄰元素替代法（分子變離子長陽減陰）如：N2、CO、C22-、CN-——

直線型如：NO、O2+、——

直線型

（3）3原子16價電子如：CO2、BeCl2、N2O、NO2+、N3-——

直線型

（4）3原子18價電子如：NO2-、SO2、O3

——V型或角型

（5）3原子24價電子如：NO3-、BF3、CO32-、SO3——

平面正三角形

（6）5原子32價電子如：SiF4、CCl4、SO42-、PO43-——

正四面體（7）(BN)n晶體和碳單質具有類似結構。

B3N3H6

與C6H6是等電子分子。四、價層電子對互斥理論對ABn型的分子或離子，中心原子A價層電子對（包括成鍵σ鍵電子對和未成鍵的孤對電子對）之間由于存在排斥力，將使分子的幾何構型總是采取電子對相互排斥最小的那種構型，以使彼此之間斥力最小，分子體系能量最低,最穩(wěn)定。=δ鍵個數(shù)+中心原子上的孤對電子對個數(shù)價層電子對數(shù)δ鍵電子對數(shù)=與中心原子結合的原子數(shù)中心原子上的孤電子對數(shù)=?（a-xb)a:對于原子：為中心原子的最外層電子數(shù)(對于陽離子：a為中心原子的最外層電子數(shù)減去離子的電荷數(shù)；對于陰離子：a為中心原子的最外層電子數(shù)加上離子的電荷數(shù)）x為與中心原子結合的原子數(shù)b為與中心原子結合的原子最多能接受的電子數(shù)(H為1，其他原子為“8-該原子的最外層電子數(shù)）一個分子或離子中的價層電子對在空間的分布（即含孤電子對的VSEPR模型）

2

34

56

直線形平面三角形四面體形三角雙錐體形八面體形3、價層電子對互斥模型（VSEPR模型）實際立體空間結構的判斷方法：

1、一類是中心原子上的價電子都用于形成共價鍵，沒有孤電子對。它們的立體結構與VSEPR模型一樣。

2、另一類是中心原子上有孤對電子(未用于形成共價鍵的電子對)的分子。中心原子的孤對電子也要占據(jù)中心原子的空間，并與成鍵電子對互相排斥。但略去孤對電子，就是分子的立體結構ABn型分子的VSEPR模型和立體結構VSEPR模型成鍵電子對數(shù)孤對電子對數(shù)分子類型電子對的排布方式

立體結構

實例直線形

23平面三角形20 AB2直線形

CO230 AB321 AB2價層電子對數(shù)平面三角形

BF3V形SO2價層電子對數(shù)VSEPR模型成鍵電子對數(shù)孤對電子對數(shù)分子類型電子對的排布分子構型 實例方式4四面體4

0AB43 1AB32 2AB2正四面體

CH4三角錐形

NH3V形H2O五、雜化軌道理論雜化：原子內部能量相近的原子軌道，在外界條件影響下重新組合的過程叫原子軌道的雜化雜化軌道：原子軌道組合雜化后形成的一組新軌道雜化軌道類型：sp、sp2、sp3、雜化結果：重新分配能量和空間方向，組成數(shù)目相等成鍵能力更強的原子軌道雜化軌道用于容納σ鍵和孤對電子判斷分子或離子中心原子的雜化類型的一般方法：中心原子的雜化軌道數(shù)=價層電子數(shù)

=σ鍵電子對數(shù)+孤電子對數(shù)規(guī)律：價層電子對數(shù)為4，其雜化類型為SP3雜化，價層電子對數(shù)為3，其雜化類型為SP2雜化，價層電子對數(shù)為2，其雜化類型為SP雜化。多中心原子的雜化類型1.乙烯中Ｃ原子的sp2雜化分子呈平面型2.乙炔中的C原子為SP雜化，分子呈直線型規(guī)律：如果有1個三鍵或兩個雙鍵，則其中有2個π鍵，用去2個P軌道，形成的是SP雜化；如果有1個雙鍵則其中必有1個π鍵，用去1個P軌道，形成的是SP2雜化；如果全部是單鍵，則形成SP3雜化。3、苯環(huán)中C為SP2雜化回憶：非極性鍵和極性鍵的比較：概念原子吸引電子的能力電子對是否偏移成鍵原子電性形成條件非極性鍵極性鍵同種元素原子形成的共價鍵不同種元素原子形成的共價鍵相同不同不偏移電荷分布均勻偏移電荷分布不均勻電中性顯電性不同種元素原子同種元素原子六、分子的性質

鍵的極性和分子的極性非極性分子：電荷分布均勻對稱的分子（正電中心與負電中心重合）極性分子：電荷分布不均勻不對稱的分子（正電中心與負電中心不重合）⑴只含有非極性鍵的單質分子是非極性分子。⑵含有極性鍵的雙原子化合物分子都是極性分子。⑶含有極性鍵的多原子分子，空間結構對稱的是非極性分子；空間結構不對稱的為極性分子。⑷分子中無孤電子對的?？臻g結構對稱，是非極性分子。1極性分子與非極性分子的判斷：判斷ABn型分子的極性經(jīng)驗規(guī)律:化合價法：若中心原子A的化合價的絕對值等于該元素原子的最外層電子數(shù)（價電子數(shù)），則為非極性分子，若不等則為極性分子。幾何形狀法具有平面三角形、直線型、正四面體型等對稱結構的分子為非極性分子；而折線型、三角錐形等非對稱型分子為極性分子。

由于極性分子間的電性作用使得極性分子組成的溶質溶于極性分子組成的溶劑，難溶于非極性分子組成的溶劑；非極性分子組成的溶質溶于非極性分子的溶劑，難溶于極性分子組成的溶劑，這個經(jīng)驗規(guī)律又叫相似相溶原理。B．分子的極性對物質的溶解性的影響:相似相溶原理。例如氯化氫易溶于水難溶于汽油，碘易溶于CCl4，難溶于水。2）、分子的極性對物質性質的影響A．分子的極性對物質的熔點、沸點有一定的影響。

分子極性越大，分子間的作用力越強，克服分子間的引力使物質熔化或氣化所需要的外界能量就越多，故熔點、沸點越高。1）、相似相溶規(guī)則4研究分子極性的實際意義

極性分子的溶質易溶于極性溶劑，非極性分子的溶質易溶于非極性溶劑中。二、范德華力及其對物質性質的影響1、范德華力：分子之間的相互作用力，很弱，比化學鍵小1~2個數(shù)量級。只能在很小的范圍內存在。不屬于化學鍵分子HClHBrHICOAr范德華力（kj/mol）21.1423.1126.008.758.50共價鍵鍵能(kj/mol)431.8366298.7745無2、影響范德華力大小的因素①結構相似的分子，相對分子質量越大，范德華力越大。如鹵素單質②分子極性越強，范德華力越大

化學鍵影響物質的化學性質（主）和物理性質

范德華力影響物質的物理性質（熔、沸點及溶解度等）分子間范德華力越大，熔沸點越高3、范德華力對物質性質的影響１.定義：當氫原子與電負性大的X原子以共價鍵結合時，它們之間的共用電子對強烈地偏向X，使H幾乎成為“裸露”的質子，這樣相對顯正電性的H與另一分子中相對顯負電性的X(或Y)中的孤對電子接近并產(chǎn)生相互作用，這種相互作用稱氫鍵。

三、氫鍵及其對物質性質的影響２.表示：氫鍵可以用X—H…Y表示。X和Y可以是同種原子，也可以是不同種原子，但都是電負性較大、半徑極小的非金屬原子（一般就是Ｎ、Ｏ、Ｆ）。表示式中的實線表示共價鍵，虛線表示氫鍵。

鄰羥基苯甲醛(熔點:-7℃)對羥基苯甲醛(熔點:115-117℃)４.氫鍵的存在(1)分子間氫鍵(2)分子內氫鍵３.氫鍵的鍵能一般小于40kJ/mol，強度介于化學鍵和分子間作用力之間．因此氫鍵不屬于化學鍵，而屬于分子間作用力的范疇。5.氫鍵對物質性質的影響：①對物質熔沸點的影響分子間氫鍵使物質熔點升高分子內氫鍵使物質熔點降低-150-125-100-75-50-2502550751002345××××CH4SiH4GeH4SnH4NH3PH3AsH3SbH3HFHClHBrHIH2OH2SH2SeH2Te沸點/℃周期一些氫化物的沸點●●●②對物質的溶解性的影響討論水的特殊性：(1)水的熔沸點比較高？(2)為什么水結冰后體積膨脹？(3)為什么水在4℃時密度最大？液態(tài)水中的氫鍵

隨溫度升高，同時發(fā)生兩種相反的過程：一是冰晶結構小集體受熱不斷崩潰，締合分子減少；另一是水分子間距因熱運動不斷增大．0～4℃間，前者占主導優(yōu)勢，4℃以上，后者占主導優(yōu)勢，4℃時，兩者互不相讓，導致水的密度最大．相似相溶──水和甲醇的相互溶解（深藍色虛線為氫鍵）四、溶解性1．影響物質溶解性的因素⑴影響固體溶解度的主要因素是___________。⑵影響氣體溶解度的主要因素是_________和_________。2．相似相溶規(guī)律：_____________________________________________________________。⑴如果存在氫鍵，則溶劑和溶質之間的氫鍵作用力越大，溶解性越_______。相反，無氫鍵相互作用的溶質在有氫鍵的水中的溶解度就比較_______。⑵“相似相溶”還適用于分子結構的_________。⑶如果溶質與水發(fā)生化學反應可_________其溶解度。溫度溫度壓強非極性溶質一般能溶于非極性溶劑，極性溶質一般能溶于極性溶劑。好小相似性增大四、配合物理論簡介1.配位鍵（1）概念：成鍵的兩個原子一方提供孤對電子，一方提供空軌道而形成的共價鍵（2）形成條件：一方提供孤對電子，一方提供空軌道注意：①配位鍵是一種特殊的共價鍵②配位鍵同樣具有飽和性和方向性③H3O+、NH4+中含有配位鍵（3）配位鍵的表示方法ABHOHHCuH2OH2OH2OOH22+2.配位化合物（配合物）（1）概念：把金屬離子（或原子）與某些分子或離子（稱為配體）以配位鍵結合形成的化合物。

配合物種類已超過數(shù)百萬；

配位鍵的強度有大有小，因而有的配合物很穩(wěn)定，有的不穩(wěn)定；3.配合物的組成[Cu(NH3)4]SO4中心原子配位體配位數(shù)內界外界配離子相關說明：①中心原子：也稱配位體的形成體，一般是帶正電荷的陽離子，主要是過渡金屬的陽離子，但也有中性原子。如：Ni(CO)5、Fe(CO)5中的Ni和Fe都是中性原子②配位體：配位體可以是陰離子，如X-、OH-、SCN-、CN-、C2O42-、PO43-等；也可以是中性分子，如H2O、NH3、CO、醇、胺、醚等。配位體中直接同中心原子配合的原子叫做配位原子。配位原子是必須含有孤對電子的原子，如NH3中的N原子，H2O分子中的O原子，配位原子常是VA、VIA、VIIA主族元素的原子。③配位數(shù)：直接同中心原子（或離子）配位的原子（離子或分子）總的數(shù)目。一般中心原子（或離子）的配位數(shù)為2、4、6、8。在計算中心離子的配們數(shù)時，一般是先在配離子中找出中心離子和配位體，接著找出配位原子數(shù)目。如：[Co(NH3)4Cl2]Cl配位數(shù)是6。CuSO4·5H2O是配合物向硫酸銅水溶液中加入氨水藍色沉淀深藍色的透明溶液實驗2-2現(xiàn)象向硫酸銅水溶液中加入氨水繼續(xù)加入氨水加入乙醇深藍色的晶體產(chǎn)生現(xiàn)象的原因：Cu2++2NH3·H2O===Cu(OH)2↓+2NH4+Cu(OH)2+4NH3===[Cu(NH3)4]2++2OH-深藍色的晶體:[Cu(NH3)4]

SO4·H2O[Cu(NH3)4]2+離子NH3NH3NH3H3NCu[]2+實驗2-3在盛有氯化鐵溶液（或任何含有的Fe3+溶液）的試管中滴加硫氰化鉀（KSCN）溶液現(xiàn)象：生成血紅色溶液原因：生成[Fe(SCN)n]3-n(n=1～6)作用：檢驗或鑒定Fe3+，用于電影特技和魔術表演①配位鍵的強度有大有小。當遇上配合能力更強的配體時，由一種配離子可能會轉變成另一種更穩(wěn)定的配離子。Fe3++SCN-[Fe(SCN)]2+

硫氰酸根血紅色觀察：在上述血紅色溶液中加入NaF溶液有什么現(xiàn)象？[Fe(SCN)]2++6F-[FeF6]3-+SCN-

血紅色無色結論：②配離子中的中心離子（電子對接受體）通常是金屬離子，尤其是過渡金屬離子；配位體中的配位原子（電子對給予體）通常是主族非金屬原子?，F(xiàn)象：溶液變成血紅色4.配合物的命名:

內界命名順序：自右向左配位體數(shù)（即配位體右下角的數(shù)字）——配位體名稱——“合”字或“絡”字——中心離子的名稱——中心離子的化合價。[Zn(NH3)2]SO4內界名稱為：

，K3[Fe(CN)6]內界名稱為

，

[Zn(NH3)4]Cl2

命名為

，K3[Fe(CN)6]命名為

，[Cu(NH3)4]SO4命名為

，

[Ag(NH3)2]OH命名為

。二氨合鋅離子六氰合鐵離子二氯化四氨合鋅(Ⅱ)六氰合鐵(Ⅲ)化鉀硫酸四氨合銅(Ⅱ)氫氧化二氨合銀（Ⅰ）6.配合物的應用a在生命體中的應用b在醫(yī)藥中的應用c配合物與生物固氮d在生產(chǎn)生活中的應用王水溶金葉綠素血紅蛋白抗癌藥物酶維生素B12鈷配合物含鋅的配合物含鋅酶有80多種固氮酶照相技術的定影電解氧化鋁的助熔劑Na3[AlF6]熱水瓶膽鍍銀H[AuCl4]例題：指出下列配合物的配位體、配位數(shù)，并寫出它們在溶液中的電離方程式。(NH4)3[SbCl3][Co(NO2)6]Cl3

[Pt(NH3)6]ClK3[Fe(CN)6][Co(NH3)4Cl2]Cl[Cr(H2O)4Br2]Br五、手性1．具有完全相同的

和

的一對分子，如同左手與右手一樣互為鏡像，卻在三維空間里不能重疊，互稱手性異構體(又稱對映異構體、光學異構體)。含有手性異構體的分子叫做手性分子。2．判斷一種有機物是否具有手性異構體，可以看其含有的碳原子是否連有

個不同的原子或原子團，符合上述條件的碳原子叫做手性碳原子。組成原子排列四左手和右手不能重疊左右手互為鏡像1．下列化合物中含有手性碳原子的是()A.CCl2F2B.CH3—CH—COOHC.CH3CH2OHD.CH—OH

練習：CH2—OHCH2—OHOH1．下列化合物中含有手性碳原子的是()A.CCl2F2B.CH3—CH—COOHC.CH3CH2OHD.CH—OH

練習：CH2—OHCH2—OHOHA.OHC—CH—CH2OHB.OHC—CH—C—ClC.HOOC—CH—C—C—ClD.CH3—CH—C—CH3

HClOHBrOHClHBrBrCH3CH32．下列化合物中含有2個“手性”碳原子的是()2．A.OHC—CH—CH2OHB.OHC—CH—C—ClC.HOOC—CH—C—C—ClD.CH3—CH—C—CH3

HClOHBrOHClHBrBrCH3CH3六、無機含氧酸分子的酸性1．對于同一種元素的含氧酸來說，該元素的化合價越高，其含氧酸的酸性越

。原因：無機含氧酸可以寫成(HO)mROn，如果成酸元素R相同，則n值越大，R的正電性

，導致R—O—H