分子结构与性质完美版
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分子结构与性质一、共价键1.本质:共价键的本质是在原子之间形成共用电子对(电子云的重叠)。
2.特征:具有饱和性和方向性。
3.类型4.键参数键长、键能、键角5.等电子原理(1)等电子体:原子总数相同、价电子总数相同的粒子互称为等电子体。
如:N2和CO、O3与SO2是等电子体,但N2与C2H2不是等电子体。
(2)等电子原理:等电子体具有相似的化学键特征,它们的许多性质相近,此原理称为等电子原理,例如CO和N2的熔、沸点、溶解性等都非常相近。
常见的等电子体:N2与CO,CO2与N2O,O3、NO-2与SO2,CO2-3、NO-3与SO3,PO3-4、SO2-4与ClO-4,与B3N3H6(硼氮苯)等。
如何写等电子体,如CO2高考题型归纳(1)----电子式书写电子式书写:若是正常电子式,正常写(按2电子和8电子稳定结构首先判断每个原子需要形成几对共用电子对,再判断原子排列顺序),如CO2 H2O2 HSCN (CN)2 (SCN)2不正常的,找等电子体,如CO(可以先写出其等电子体N2的电子式或结构式,二者肯定一样)若说构型、键合形式一样,其实就是等电子体二、分子的立体结构1.价层电子对互斥理论(1)理论要点①价层电子对在空间上彼此相距越远时,排斥力越小,体系的能量越低。
②孤电子对的排斥力比成键电子对大,孤电子对越多,排斥力越强,键角越小。
(2)价层电子对互斥理论与分子构型。
价电子对数成键数孤电子对数电子对空间构型分子空间构型实例2 2 0 直线形直线形CO23 3 0三角形三角形BF3 2 1 V形SO24 4 0四面体形正四面体形CH4 3 1 三角锥形NH3 2 2 V形H2O价层电子对互斥理论说明的是价层电子对的立体构型,而分子的立体构型指的是成键电子对的立体构型,不包括孤电子对。
2.杂化轨道理论(1)当原子成键时,原子的价电子轨道相互混杂,形成与原轨道数相等且能量相同的杂化轨道。
杂化轨道数不同,轨道间的夹角不同,形成分子的空间结构不同。
分子的结构与性质一、分子的结构1.分子的几何构型分子的几何构型是指分子中原子之间的相对位置和空间分布。
分子的几何构型直接影响了分子的性质,如形状、极性等。
常见的分子几何构型有线性、平面三角形、四面体、平面四方形等。
以水分子(H2O)为例,它的分子几何构型是平面三角形。
氧原子呈现出sp3杂化,形成两对孤对电子,与两个氢原子通过共价键结合在一起。
水分子的这种构型使得分子呈现出极性,其中氧原子带负电荷,两个氢原子带正电荷,从而赋予了水分子诸多的性质,如高沸点、强的化学活性等。
2.分子的键的属性分子中的原子之间通过共价键、离子键或金属键等方式结合在一起。
不同类型的键对分子的性质具有不同的影响。
共价键是由两个非金属原子共享一对电子而形成的化学键。
共价键使得分子具有稳定的结构,并且能够保持一定的角度和长度。
共价键的强度与键的键能有关,键能越大,共价键越强,分子越稳定。
举例来说,氧气(O2)分子就是由两个氧原子通过共价键结合而成的,其键能很高,因此氧气分子稳定且不容易被分解。
离子键是由正负电荷之间的静电吸引力形成的。
离子键通常形成在金属和非金属之间。
离子键的强度较大,分子通常具有高熔点和高沸点。
比如氯化钠(NaCl)是由钠离子(Na+)和氯离子(Cl-)通过离子键结合在一起的,因此具有高熔点(801℃)和高溶解度。
金属键是金属原子通过金属键结合在一起形成的。
金属键的特点是金属原子中的电子活动,在整个金属中自由流动,形成电子云。
金属键使得金属具有良好的导电性和导热性,以及高延展性和可塑性。
二、分子的性质分子的性质与其结构密切相关,不同的分子结构决定了不同的性质。
1.物理性质分子的物理性质包括物质的密度、沸点、熔点、溶解度等。
这些性质与分子的结构以及分子之间的相互作用有关。
以碳酸氢钠(NaHCO3)为例,它的分子结构是一个氢氧根离子(HCO3-)与一个钠离子(Na+)通过离子键结合而成的。
由于离子的排列比较紧密,分子间作用力较大,因此碳酸氢钠的熔点(156℃)和沸点(851℃)都比较高。
分子结构与性质范文分子是由两个或更多的原子通过共享电子而形成的。
分子的结构对其性质产生了重要影响。
以下是分子结构与性质之间的关系的一些重要方面。
1.原子组合:分子的性质取决于组成其的原子种类和数量。
相同的原子组合可以形成不同的分子,具有不同的性质。
例如,二氧化碳和一氧化碳都由碳和氧原子组成,但它们的性质相差很大,前者是无害的,后者是有毒的。
2.原子间的键:原子之间的化学键的类型对分子的性质非常重要。
共价键是最常见的类型,其中原子通过共享电子来形成化学键。
共价键可以是单一、双、三重的,具有不同的强度和稳定性。
另外,离子键、金属键和氢键等其他类型的键也会影响分子的性质。
3.构型和空间排列:分子的构型描述了原子之间的相对位置。
分子的空间排列对其性质产生了重要影响。
例如,对称的分子通常比非对称的分子更稳定,并且可能具有更高的熔点和沸点。
4.极性:分子的极性取决于其化学键的极性以及分子整体的结构。
极性分子在分子间的相互作用中扮演着重要角色。
极性分子可以通过静电作用相互吸引,并在溶液中与其他极性分子形成氢键。
因此,极性分子通常具有较高的溶解度和相对较高的沸点。
5.功能团:分子中的特定原子或原子团被称为功能团。
这些功能团决定了分子的化学性质和反应性。
例如,羟基(-OH)是醇类化合物的常见功能团,决定了醇的溶解度和酸碱性。
6.分子量:分子的质量对其物理性质如密度、熔点、沸点等产生影响。
相同元素组成的大分子通常比小分子具有更高的熔点和沸点。
7.共振:一些分子可以通过电子的运动在不同的构型之间进行共振。
这种共振对分子的稳定性和反应性产生了影响。
8.立体化学:分子的立体化学描述了原子在空间中的位置。
立体异构体之间可以具有不同的物理和化学性质。
例如,立体异构的光学异构体在光学旋光性上表现出差异。
第二章 分子结构与性质第一节 共价键一、共价键1、定义:原子间通过共用电子对形成的化学键【学与问】请用电子式表示H 2、HCl 、Cl 2分子的形成过程 【思考与交流】为什么不可能有H 3、H 2Cl 、Cl 3分子的形成?【讲解】按照共价键的共用电子对理论,一个原子有几个未成对电子,便可和几个自旋相反的电子配对成键,这就是共价键的“饱和性”。
H 原子、Cl 原子都只有一个未成对电子,因而只能形成H 2、HCl 、Cl 2分子,不能形成H 3、H 2Cl 、Cl 3分子【思考与交流】我们学过电子云,如何用电子云的概念来进一步理解共价键?2、价键理论【讲解】我们以H 2分子为例来说明共价键是如何形成的【讲解】电子云在两个原子核间重叠,意味着电子出现在核间的概率增大,电子带负电,因而可以形象的说,核间电子好比在核间架起一座带负电的桥梁,把带正电的两个原子核“黏结”在一起了价键理论要点:⎩⎪⎨⎪⎧⑴电子配对原理:两原子各自提供1个自旋方向相反的电子彼此配对⑵最大重叠原理:两个原子轨道重叠部分越大,两核间电子的概率 密度越大,形成的共价键越牢固,分子越稳定 3、σ键⑴σ键的形成过程①s-s σ键的形成:成键原子的s 电子“头碰头”重叠形成②s-p σ键的形成:成键原子的s 电子与p 电子“头碰头”重叠形成未成对电子的原子轨道相互靠拢 原子轨道相互重叠 形成共价键③p-p σ键的形成:成键原子的p 电子与p 电子“头碰头”重叠形成p x p x未成对电子的原子轨道相互靠拢 原子轨道相互重叠 形成共价键【讲解】以形成化学键的两原子核的连线作旋转操作,共价键的电子云图形不变,这种特征s 轨道 p x 轨道称为轴对称⑶σ键的特征:⎩⎨⎧①轴对称②稳定性较强(原子轨道重叠程度较大)⑷σ键的分类:⎩⎪⎨⎪⎧①s -s σ键②s -p σ键③p -p σ键4、π键⑴π键的形成:两个原子的p 轨道以“肩并肩”重叠【问题探究】仔细观察π键的电子云图,与σ键比较,它有什么特点?【讲解】π键的电子云由两块组成,分别位于由两原子核构成平面的两侧,如果以它们之间包含原子核的平面为镜面,它们互为镜像,这种特征为镜像对称【思考与交流】在我们已知的物质中,你知道哪些物质含有σ键?哪些物质含有π键?它们的活泼性如何?【讲解】在我们已知的物质中,含有典型的σ键如烷烃(比如乙烷),通常烯烃、炔烃等的双键或三键中就含有π键。
分子结构与性质知识网络:一、化学键相邻的两个或多个原子之间强烈的相互作用,通常叫做化学键。
例如:水的结构式为,H-O之间存在着强烈的相互作用,而H、H之间相互作用非常弱,没有形成化学键。
化学键类型:1.三种化学键的比较:离子键共价键金属键形成过程阴阳离子间的静电作用原子间通过共用电子对所形成的相互作用金属阳离子与自由电子间的相互作用构成元素典型金属(含NH4+)和典型非金属、含氧酸根非金属金属实例离子化合物,如典型金属氧化物、强碱、大多数盐多原子非金属单质、气态氢化物、非金属氧化物、酸等金属※配位键:配位键属于共价键,它是由一方提供孤对电子,另一方提供空轨道所形成的共价键,例如:NH4+的形成在NH4+中,虽然有一个N-H键形成过程与其它3个N-H键形成过程不同,但是一旦形成之后,4个共价键就完全相同。
概念意义键长分子中两个成键原子核间距离(米)键长越短,化学键越强,形成的分子越稳定键能对于气态双原子分子AB,拆开1molA-B键所需的能量键能越大,化学键越强,越牢固,形成的分子越稳定键长、键能决定共价键的强弱和分子的稳定性:原子半径越小,键长越短,键能越大,分子越稳定。
例如HF、HCl、HBr、HI分子中:X原子半径:F<Cl<Br<IH-X键键长:H-F<H-Cl<H-Br<H-IH-X键键能:HF>HCl>HBr>HIH-X分子稳定性:HF>HCl>HBr>HI判断共价键的极性可以从形成分子的非金属种类来判断。
例1.下列关于化学键的叙述正确的是:A 化学键存在于原子之间,也存在于分子之间B 两个原子之间的相互作用叫做化学键C 离子键是阴、阳离子之间的吸引力D 化学键通常指的是相邻的两个或多个原子之间强烈的相互作用解析:理解化学键、离子键等基本概念是解答本题的关键。
化学键不存在于分子之间,也不仅是两个原子之间的相互作用,也可能是多个原子之间的相互作用,而且是强烈的相互作用。
化学分子的结构与性质化学是研究物质的变化和性质的科学,而分子是构成物质的最基本单位。
化学分子的结构决定了其性质,从而影响着化学反应和物质的用途。
本文将探讨化学分子的结构和性质之间的关系。
一、分子结构的基本组成化学分子由原子通过共价键或离子键连接而成。
原子通过共用电子形成共价键,其形成的分子称为共价分子。
而离子键是由正负电荷相互吸引形成的,其形成的物质称为离子晶体。
在共价分子中,原子按一定比例连接在一起,形成特定的结构。
这些连接关系被称为化学键,包括单键、双键和三键。
化学键的强弱和类型直接影响着分子的性质。
二、分子结构对性质的影响1. 构型和空间结构分子的构型和空间结构对其性质有重要影响。
分子的构型指的是原子在分子中的相对位置,而分子的空间结构则指的是分子的三维形状。
构型和空间结构的变化可能导致分子的立体异构体。
立体异构体具有相同的分子式,但其原子的排列方式不同,从而导致性质的差异。
例如,顺式和反式异构体的熔点和沸点会有明显的差异。
2. 极性和非极性化学键的极性决定了分子的极性。
极性分子由极性键连接,其中电子更偏向于电负性较高的原子。
非极性分子由非极性键连接,其中电子的分布相对均匀。
极性和非极性影响着分子在溶液中的溶解度、极性溶剂中的溶解度以及分子间的相互作用。
极性分子通常具有更高的沸点和熔点,并能够溶解于极性溶剂;而非极性分子通常具有较低的沸点和熔点,并能够溶解于非极性溶剂。
3. 功能团分子中的功能团是影响其化学性质的重要因素。
功能团是由一组原子组成的结构单元,例如羟基、氨基、羰基等。
不同的功能团赋予分子不同的化学反应性质。
例如,羟基使分子具有醇的性质,氨基使分子具有胺的性质,羰基使分子具有酮或醛的性质。
通过改变功能团的类型和数量,可以调控分子的化学反应性质。
4. 分子大小和分子量分子的大小和分子量对其性质有显著影响。
较大的分子通常具有较高的沸点和熔点,并且在固体状态下通常具有较高的硬度。
分子量也是衡量物质的重要指标之一。
分子结构与性质知识网络:一、化学键相邻的两个或多个原子之间强烈的相互作用,通常叫做化学键。
例如:水的结构式为,H-O之间存在着强烈的相互作用,而H、H之间相互作用非常弱,没有形成化学键。
化学键类型:1.三种化学键的比较:离子键共价键金属键形成过程阴阳离子间的静电作用原子间通过共用电子对所形成的相互作用金属阳离子与自由电子间的相互作用构成元素典型金属(含NH4+)和典型非金属、含氧酸根非金属金属实例离子化合物,如典型金属氧化物、强碱、大多数盐多原子非金属单质、气态氢化物、非金属氧化物、酸等金属※配位键:配位键属于共价键,它是由一方提供孤对电子,另一方提供空轨道所形成的共价键,例如:NH4+的形成在NH4+中,虽然有一个N-H键形成过程与其它3个N-H键形成过程不同,但是一旦形成之后,4个共价键就完全相同。
概念意义键长分子中两个成键原子核间距离(米)键长越短,化学键越强,形成的分子越稳定键能对于气态双原子分子AB,拆开1molA-B键所需的能量键能越大,化学键越强,越牢固,形成的分子越稳定键长、键能决定共价键的强弱和分子的稳定性:原子半径越小,键长越短,键能越大,分子越稳定。
例如HF、HCl、HBr、HI分子中:X原子半径:F<Cl<Br<IH-X键键长:H-F<H-Cl<H-Br<H-IH-X键键能:HF>HCl>HBr>HIH-X分子稳定性:HF>HCl>HBr>HI判断共价键的极性可以从形成分子的非金属种类来判断。
例1.下列关于化学键的叙述正确的是:A 化学键存在于原子之间,也存在于分子之间B 两个原子之间的相互作用叫做化学键C 离子键是阴、阳离子之间的吸引力D 化学键通常指的是相邻的两个或多个原子之间强烈的相互作用解析:理解化学键、离子键等基本概念是解答本题的关键。
化学键不存在于分子之间,也不仅是两个原子之间的相互作用,也可能是多个原子之间的相互作用,而且是强烈的相互作用。
所以A、B都不正确。
C项考查的是离子键的实质,离子键是阴、阳离子间通过静电作用(包括吸引力和排斥力)所形成的化学键,故C项也不正确。
正确选项为D。
二、分子间作用力1、分子间作用力把分子聚集在一起的作用力叫分子间作用力,又称范德华力。
分子间作用力的实质是电性引力,其主要特征有:⑴广泛存在于分子间;⑵只有分子间充分接近时才存在分子间的相互作用力,如固态和液态物质中;⑶分子间作用力远远小于化学键;⑷由分子构成的物质,其熔点、沸点、溶解度等物理性质主要由分子间作用力大小决定。
2、影响分子间作用力大小的因素⑴组成与结构相似的物质,相对分子质量越大分子间作用力越大。
如:I2>Br2>Cl2>F2;HI>HBr >HCl ;Ar >Ne >He⑵分子量相近时,一般分子的空间构型越对称,极性越小,分子间作用力越小。
三、分子的极性1、极性分子和非极性分子非极性分子:从整个分子看,分子里电荷分布是对称的。
如:a.只由非极性键构成的同种元素的双原子分子:H2、Cl2、N2等;b.只由极性键构成,空间构型对称的多原子分子:CO2、CS2、BF3、CH4、CCl4等;c.极性键非极性键都有的:CH2=CH2、CH≡CH、。
极性分子:整个分子电荷分布不对称。
例如:⑴不同元素的双原子分子如:HCl,HF等。
⑵折线型分子,如H2O、H2S等。
⑶三角锥形分子如NH3等。
判断是否是极性分子,可以从分子空间构型是否对称,即分子中各键的空间排列是否对称,若对称,则正负电荷重心重合,分子为非极性分子,反之,是极性分子。
例2.NH3分子的空间构型是三角锥形,而不是正三角形的平面结构,其理由是A NH3分子是极性分子B NH3分子内三个N—H键的键长相等,键角相等C NH3分子内三个N—H键的键长相等,3个键角都等于107°18′D NH3分子内三个N—H键的键长相等,3个键角都等于120°解析:空间构型决定分子的极性,反过来分子的极性验证了分子的空间构型,即分子有极性说明其空间结构不对称。
若NH3分子是正三角形的平面结构,则其键角应为120°,分子无极性;若NH3分子是极性分子,说明NH3分子不是正三角形的平面结构,故A正确。
若键角为107°18′则接近于正四面体的109°28′,说明NH3分子应为三角锥形。
答案:A、C2、共价键的极性和分子极性的关系:键的极性和分子的极性并非完全一致,只有极性键形成的分子不一定是极性分子,如CH4、CO2等。
极性分子中也不一定不含非极性键。
所以,二者不是因果关系。
只含非极性键的分子是非极性分子,如H2、N2等;含极性键的分子,若分子空间构型是对称的是非极性分子,如CO2、CH4等,分子空间构型不对称的是极性分子。
如H2O、NH3等。
它们的关系表示如下:四、离子化合物、共价化合物的判断方法:1、根据构成化合物的微粒间是以离子键还是共价键结合的来判断。
2、根据物质的类型判断。
绝大多数碱性氧化物、碱和盐都属于离子化合物。
氢化物、非金属氧化物、含氧酸等都属于共价化合物。
但要注意(AlCl3)2等属于共价化合物,而NaH等属于离子化合物。
3、根据化合物的性质判断。
熔化状态下能导电的是离子化合物;熔、沸点低的化合物一般是共价化合物;溶解在水中不能电离的化合物是共价化合物等等。
4、离子化合物中一定含有离子键,但也有可能含有共价键(包括极性键、非极性键或配位键);共价化合物中一定不存在离子键,肯定含有共价键(包括极性键、非极性键或配位键)。
例3.下列关于化学键的叙述中,正确的是A.离子化合物可以含共价键B.共价化合物可能含离子键C.离子化合物中只含离子键D.共价化合物中不含离子键解析:本题主要考察离子型化合物与共价型化合物的化学键类型。
化学键之间相互关系必须搞清,同一化合物中可能含多种键,如既有共价键,又有离子键,离子的形成可能由单一原子转化而来,也可能由原子团形成,所以离子化合物中可能有共价键(极性键或非极性键)而共价化合物中不可能有离子键。
所以选A、D。
例4.如何用实验证明Al2Cl6为共价型化合物而不是离子型化合物。
解析:本题考察了共价型化合物、离子型化合物的电离条件。
有共价键构成的分子在熔融时不电离,离子键在熔融时可以电离。
加热Al2Cl6使之熔化,然后用惰性电极做导电性实验,若发现不导电,则可由此得知:Al2Cl6为共价型化合物。
例5.下列每组物质发生状态变化所克服的微粒间的作用属于同种类型的是A.食盐和蔗糖熔化B.钢和硫熔化C.碘和干冰升华D.二氧化碳和氧化钠熔化解析:离子晶体熔化克服离子键,分子晶体熔化克服范德华力,金属晶体熔化克服金属键,某些分子晶体有升华现象,克服范德华力,所以选C,本题侧重考察各种晶体中微粒间的作用力。
例6.下列说法中正确的是A.分子中键能越大,键越长,则分子越稳定B.失电子难的原子获得电子的能力一定强C.化学反应中,某元素由化合态变为游离态,该元素被还原D.电子层结构相同的不同离子,其半径随核电荷数增多而减少解析:A.分子中键能越大,键越短,分子越稳定;B.失电子难的原子,获得电子的能力不一定强,例如ⅣA族中的碳原子、零族的稀有气体原子,失电子难,得电子也难。
C.化学反应中,元素由化合态变为游离态,可能被氧化,也可能被还原,如:CuCl2+Fe = FeCl2+Cu,则Cu2+被还原;CuBr2+Cl2 = CuCl2+Br2,则Br-被氧化。
答案::D。
参考练习1.下列固体:(1)干冰,(2)石英,(3)白磷,(4)固态四氯化碳,(5)过氧化钠,由具有极性键的非极性分子构成的一组是A、(2)(3)(5)B、(2)(3)C、(1)(4)D、(1)(3)(4)(5)2.三氯化磷分子的空间构型是三角锥形而不是平面正三角形。
下列关于三氯化磷分子空间构型理由的叙述,正确的是:A、PCl3分子中三个共价键的键长、键角均相等。
B、PCl3分子中的P—Cl键属于极性共价键C、PCl3分子中三个共价键的键长、键角均相等,且属于极性分子D、PCl3分子中P—Cl键的三个键角都是100°1′,键长相等3.下列叙述正确的是A含有极性键的分子一定是极性分子B非极性分子中一定含有非极性键C共价键产生极性的根本原因是成键原子的原子核吸引共用电子对能力不同D含有共价键的晶体一定是原子晶体4.下列叙述中正确的是A、只含离子键的化合物才是离子晶体B、(NH4)2SO4晶体是含有离子建、共价键和配位建的晶体C、由于I—I键的键能比F—F、Cl—Cl、Br—Br的键能都小,因此在卤素单质中I2的熔点、沸点最低D、在分子晶体中一定不存在离子键,而在离子晶体中可能存在共价键5.氰气分子式为(CN)2,结构式为N≡C—C≡N,性质与卤素相近。
下列叙述不正确的是A、在一定条件下可与烯烃加成B、分子中C—C大于C≡N的键长C、不和氢氧化钠溶液发生反应D、氰化钠、氰化银都易溶于水6.某碳的单质分子是由12个五边形和25个六边形围成的封闭笼状结构(顶点为原子所在位置、棱边为每两个原子间的化学键,每个原子与另3个原子分别形成化学键),在该分子中,原子与化学键的数目是A、70、105B、60、90C、70、90D、60、1057.已知磷酸分子的结构如右图所示,分子中的三个氢原子都可以跟重水分子(D2O)中的D原子发生氢交换。
又知次磷酸(H3PO2)也可跟D2O进行氢交换,但次磷酸钠(NaH2PO2)却不再能跟D2O发生氢交换。
由此可推断出H3PO2的分子结构是8.三氟化氮(NF3)是一种无色无味的气体,它是氨(NH3)和氟(F2)在一定条件下直接反应得到:4NH3+3F2=NF3+3NH4F 。
下列有关NF3的叙述正确的是A.NF3是离子化合物B.NF3的还原性比NH3强C.NF3的氧化性比F2强D.NF3中的N呈+3价9.下列实验事实中,能用键能大小来解释的是①稀有气体一般较难发生化学反应②金刚石比晶体硅的熔点高③氮气比氯气的化学性质稳定④通常情况下,溴是液态,碘是固态A.①②B.②③C.①④D.①②③④10.1999年曾经报导合成和分离了含高能量的正离子N5+的化合物N5AsF6,下列叙述错误的是A N5+共有34个核外电子B N5+中氮-氮原子间以共用电子对结合C化合物N5AsF6中As的化合价为+1D化合物N5AsF6中F的化合价为-111.某共价化合物含C、H、N三种元素,其分子内有4个氮原子,且排列成内空的正四面体(如白磷结构),每2个氮原子间都有1个碳原子。
已知分子内无C—C键、C=C键和C≡C键,则该化合物的化学式为______,其分子结构中有氮原子和碳原子所构成的六元环共有_________个。