第二章 分子结构与性质 基础知识复习ppt课件-（2019新）人教版高中化学高二选择性必修二 .ppt

1、键键键键成键示意图(常见类型)原子轨道重叠方式“头碰头”重叠“肩并肩”重叠对称类型轴对称镜面对称原子轨道重叠程度大小键的强度轨道重叠程度大，键的强度较大，键越牢固轨道重叠程度较小，键比较容易断裂，不如键牢固活泼性不活泼活泼成键规律共价单键是键；共价双键中一个键是键，另一个键是键；共价三键中一个键是键，另外两个键是键旋转情况以形成键的两个原子核的连线为轴，任意一个原子可以绕轴旋转，并不破坏键的结构以形成键的两个原子核的连线为轴，任意一个原子并不能单独旋转，若单独旋转则会破坏键的结构存在情况能单独存在，可存在于任何含共价键的分子或离子中不能单独存在，必须与键共存，可存在于共价双键和共价三键中联系只

2、有在形成键后，余下的p轨道才能形成键实例 CH4、OH- NN中既含有键，又含有键说明：2、特征、特征特征特征概念概念作用作用存在情况存在情况饱和性饱和性每个原子所能形成的共价键的总数或每个原子所能形成的共价键的总数或以单键连接的原子数目是一定的以单键连接的原子数目是一定的饱和性决定饱和性决定了分子的组了分子的组成成所有的共所有的共价键都具价键都具有饱和性有饱和性方向性方向性在形成共价键时，原子轨道重叠的越在形成共价键时，原子轨道重叠的越多，电子在核间出现的概率越大，所多，电子在核间出现的概率越大，所形成的共价键就越牢固，因此共价键形成的共价键就越牢固，因此共价键将尽可能沿着电子出现概率最大的

3、方将尽可能沿着电子出现概率最大的方向形成，所以共价键具有方向性向形成，所以共价键具有方向性方向性决定方向性决定了分子的空了分子的空间结构。间结构。并不是所并不是所有共价键有共价键都具有方都具有方向性向性一般情况下，一般情况下，键比键比键牢固，但并不是所有分子中的键牢固，但并不是所有分子中的键都比键都比键牢固键牢固并不是所有的分子都含有并不是所有的分子都含有键键（一）键能：（一）键能：1.概念：气态分子中概念：气态分子中1mol化学键解离成气态原子所吸收的能量化学键解离成气态原子所吸收的能量称为键能。称为键能。2.条件和单位：键能通常是条件和单位：键能通常是298.15K、101kPa条件下的标

4、准值，条件下的标准值，单位为单位为kJmol-1 3、应用：、应用：（1）判断共价键的稳定性：原子间形成共价键时，原子轨道重叠程度越大，）判断共价键的稳定性：原子间形成共价键时，原子轨道重叠程度越大，体系能量降低越多，释放能量越多，形成体系能量降低越多，释放能量越多，形成共价键的键能越大，共价键越牢固共价键的键能越大，共价键越牢固。 （2）判断分子的稳定性：一般来说，结构相似的分子，共价键的键能越大，）判断分子的稳定性：一般来说，结构相似的分子，共价键的键能越大，分子越稳定。分子越稳定。例如分子的稳定性：例如分子的稳定性：HFHClHBrHI。 （3）利用键能计算反应热：）利用键能计算反应热：

5、H=反应物的键能总和反应物的键能总和-生成物的键能总和生成物的键能总和。4、测定方法：键能可通过实验测定，更多的却是推算获得的、测定方法：键能可通过实验测定，更多的却是推算获得的注：同种类型的共价键，键能大小为：单键注：同种类型的共价键，键能大小为：单键双键双键双键键长双键键长三键键长三键键长 1、概念：在多原子分子中，两个相邻共价键之间的夹角称为键角。、概念：在多原子分子中，两个相邻共价键之间的夹角称为键角。2、意义：键角可反映分子的空间结构，是描述分子空间结构的、意义：键角可反映分子的空间结构，是描述分子空间结构的重要参数，分子的许多性质都与键角有关。重要参数，分子的许多性质都与键角有关。

6、多原子分子的键角一定，表明共价键具有方向性。多原子分子的键角一定，表明共价键具有方向性。3、常见分子的键角及分子空间结构：、常见分子的键角及分子空间结构：分子分子键角键角空间结构空间结构CO2（O=C=O）180直线形直线形H2O（H-O）105V形形(或称角形或称角形)NH3（N-H）107三角锥形三角锥形 P4 （P-P）60正四面体形正四面体形CH4（C-H）109 28正四面体形正四面体形4、测定方法：键长和键角的数值可通过晶体的、测定方法：键长和键角的数值可通过晶体的X射线衍射实验获得射线衍射实验获得相同类型的共价化合物分子，成键原子半相同类型的共价化合物分子，成键原子半径越小，键长

7、越短，键能越大，分子越稳径越小，键长越短，键能越大，分子越稳定定（一）分子结构测定的常用方法：红外光谱、晶（一）分子结构测定的常用方法：红外光谱、晶体体X射线衍射射线衍射（二）红外光谱的测定原理：（二）红外光谱的测定原理： 分子中的原子不是固定不动的，分子中的原子不是固定不动的，而是不断地振动着的。当一束红而是不断地振动着的。当一束红外线透过分子时，分子会吸收跟外线透过分子时，分子会吸收跟它的某些化学键的振动频率相同它的某些化学键的振动频率相同的红外线，再记录到图谱上呈现的红外线，再记录到图谱上呈现吸收峰。通过和已有谱图库比对，吸收峰。通过和已有谱图库比对，或通过量子化学计算，可以得知或通过量

8、子化学计算，可以得知各吸收峰是由哪种化学键、哪种各吸收峰是由哪种化学键、哪种振动方式引起的，综合这些信息，振动方式引起的，综合这些信息，可分析出分子中含有何种化学键可分析出分子中含有何种化学键或官能团的信息。或官能团的信息。 1、三原子分子的空间结构、三原子分子的空间结构直线型和直线型和V形（又称角形）形（又称角形）化学式化学式电子式电子式结构式结构式键角键角空间结空间结构模型构模型空间结空间结构名称构名称CO2O=C=O180 直线型直线型H2O105 V形形化学式化学式电子式电子式结构式结构式键角键角空间结构空间结构模型模型空间结空间结构名称构名称 CH2O 约约120 平面三平面三角形角

9、形 NH3 107 三角锥三角锥形形四原子分子的空间结构大多数为平面三角形和三角锥形，四原子分子的空间结构大多数为平面三角形和三角锥形，也有的为直线形也有的为直线形(如如C2H2)、正四面体形、正四面体形(如如P4)等。等。化学式化学式电子式电子式 结构式结构式 键角键角空间结空间结构模型构模型空间结空间结构名称构名称 CH4109 28 正四面正四面体形体形1、应用：预测分子的空间结构、应用：预测分子的空间结构2、中心原子上的价层电子对数的计算、中心原子上的价层电子对数的计算中心原子上的价层电子对数中心原子上的价层电子对数=键电子对数键电子对数+中心原子上的孤电子对数中心原子上的孤电子对数（

10、1）键电子对数的确定：由化学式确定键电子对数的确定：由化学式确定（2）中心原子上的孤电子对数的确定：中心原子上的孤电子对数）中心原子上的孤电子对数的确定：中心原子上的孤电子对数=)21xba （a中心原子的价层电子数中心原子的价层电子数主族元素主族元素=最外层电子数最外层电子数阳离子阳离子=中心原子的价层电子数中心原子的价层电子数-离子的电荷数离子的电荷数阴离子阴离子=中心原子的价层电子数中心原子的价层电子数+ +离子的电荷数离子的电荷数x与中心原子结合的原子数与中心原子结合的原子数b与中心原子结合的原子最多能接受的电子数与中心原子结合的原子最多能接受的电子数H=1其他原子其他原子=8-该原子

11、的价层电子数该原子的价层电子数键电子对数键电子对数+孤电子对数孤电子对数=价层电子对数价层电子对数 价层电子对相互排斥VSEPR模型模型 略去孤电子对分子的空间结构分子的空间结构 注注：（：（1）价层电子对互斥模型对分子空间结价层电子对互斥模型对分子空间结构的预测少有失误，但它不能用于预测以构的预测少有失误，但它不能用于预测以过渡金属为中心原子的分子过渡金属为中心原子的分子 （2）氨气与水的）氨气与水的VSEPR模型一致，但空间构模型一致，但空间构型不同的原因是：孤电子对之间的斥力型不同的原因是：孤电子对之间的斥力孤电孤电子对与成键电子对之间的斥力子对与成键电子对之间的斥力成键电子对之成键电子

12、对之间的斥力间的斥力 分子或离子中心原子上的孤电子对数中心原子上的价层电子对数VSEPR模型VSEPR模型名称空间结构空间结构名称CO2、BeCl202直线形直线形CO32、BF303平面三角形平面三角形SO2、PbCl21V形CH4、CCl404正四面体形正四面体形NH3、NF31四面体形三角锥形H2O、H2S2V形原子轨道的杂化只有在形成分子的过程中才会发生，孤立的原原子轨道的杂化只有在形成分子的过程中才会发生，孤立的原子不可能发生杂化。子不可能发生杂化。只有能量相近的原子轨道才能杂化只有能量相近的原子轨道才能杂化(如如2s、2p)。杂化前后原子轨道数目不变杂化前后原子轨道数目不变(参加杂

13、化的轨道数目等于形成的杂参加杂化的轨道数目等于形成的杂化轨道数目化轨道数目),且杂化轨道的能量相同。且杂化轨道的能量相同。杂化使原子的成键能力增加。形成的共价键更牢固。杂化使原子的成键能力增加。形成的共价键更牢固。杂化轨道用于形成杂化轨道用于形成键或者用来容纳未参与成键的孤电子对。键或者用来容纳未参与成键的孤电子对。未参与杂化的未参与杂化的p轨道可用于形成轨道可用于形成键。分子的空间结构主要取决键。分子的空间结构主要取决于原子轨道的杂化类型。于原子轨道的杂化类型。 杂化轨道成键时仍具有共价键的特征杂化轨道成键时仍具有共价键的特征方向性和饱和性方向性和饱和性 杂化轨道数杂化轨道数=中心原子上的孤

14、电子对数中心原子上的孤电子对数+与中心原子结合的原子数。与中心原子结合的原子数。类型类型形成过程形成过程夹角夹角空间结空间结构构sp3杂化杂化轨道轨道sp3杂化轨道是由杂化轨道是由1个个s轨道轨道和和3个个p轨道杂化形成的轨道杂化形成的10928正四面正四面体形体形sp2杂化杂化轨道轨道sp2杂化轨道是由杂化轨道是由1个个s轨道轨道和和2个个p轨道杂化而成的轨道杂化而成的120平面三平面三角形角形sp杂化杂化轨道轨道sp杂化轨道是由杂化轨道是由1个个s轨道轨道和和1个个p轨道杂化而成的轨道杂化而成的180直线形直线形注：原子轨道发生注：原子轨道发生sp杂化时，还有杂化时，还有2个个np轨道未发

15、生杂化，若轨道未发生杂化，若np轨道上有未成对电子，形成分子时轨道上有未成对电子，形成分子时2个个np轨道上的电子会形轨道上的电子会形成成键。键。（1 1）根据价层电子对互斥模型判断中心原子的根据价层电子对互斥模型判断中心原子的杂化类型、空间结构杂化类型、空间结构在确定了分子或离子的中心原子上的成键电子对数和孤电子在确定了分子或离子的中心原子上的成键电子对数和孤电子对数后，可以依据下面的方法确定其中心原子的杂化轨道类对数后，可以依据下面的方法确定其中心原子的杂化轨道类型：型：键电子对数键电子对数(成键电子对数成键电子对数)+孤电子对数孤电子对数=价电子对数价电子对数=杂化轨道数杂化轨道数 32

16、432spspsp价层电价层电子对数子对数杂化轨杂化轨道数道数成键电成键电子对数子对数孤电孤电子子对数对数杂化杂化轨轨道类道类型型分子空分子空间结构间结构实例实例2220sp直线形直线形BeCl2、CO2、HCN3330sp2平面三平面三角形角形BF3、SO3、CO3221V形形SnBr2、SO2、NO24440sp3四面四面体形体形CHCl3、SiCl4、PO4331三角三角锥形锥形NH3、PCl3、SO3222V形形OF2、H2O、NH2杂化轨杂化轨道间道间的夹的夹角角杂杂化化轨轨道道类类型型109 28sp3120 sp2分子或分子或离子离子的空的空间结间结构构杂杂化化轨轨道道类类型型正

17、四面正四面体形体形sp3平面三平面三角形角形sp2没有形成没有形成键，为键，为sp3杂化：杂化：CH4、CCl4、 形成一个形成一个键，为键，为sp2杂化：杂化：CH2=CH2、苯、苯(大大键键)、 形成两个形成两个键，为键，为sp杂化：杂化：CHCH、O=C=O(CO2)、S=C=S(CS2)（一）键的极性和分子的极性（一）键的极性和分子的极性1、键的极性：、键的极性：共价键共价键极性共价键极性共价键非极性共价键非极性共价键成键原子成键原子不同种原子（电负性不同）不同种原子（电负性不同）同种原子（电负性相同）同种原子（电负性相同）电子对电子对发生偏移发生偏移不发生偏移不发生偏移成键原子成键原

18、子的电性的电性一个原子呈正电性一个原子呈正电性(+)，一个原子呈负电性（一个原子呈负电性（）电中性电中性示例示例H2、O2、Cl2等等注：（注：（1）电负性差值越大的两原子形成的共价键的极性越强）电负性差值越大的两原子形成的共价键的极性越强（2）共用电子对偏移程度越大，键的极性越强）共用电子对偏移程度越大，键的极性越强(1)极性分子：分子中的正电中心和负电中心不重极性分子：分子中的正电中心和负电中心不重合，使分子的某一个部分呈正电性合，使分子的某一个部分呈正电性(+),另一部分另一部分呈负电性呈负电性(-),这样的分子是极性分子。这样的分子是极性分子。 (2)非极性分子：分子中的正电中心和负电

19、非极性分子：分子中的正电中心和负电中心重合，这样的分子是非极性分子。中心重合，这样的分子是非极性分子。 （1）可依据分子中化学键的极性的向量和进行判断）可依据分子中化学键的极性的向量和进行判断分子的极性必须依据分子中极性键的极性的向量和是否等于分子的极性必须依据分子中极性键的极性的向量和是否等于0而定。当分子中各个键的极性的向量和等于而定。当分子中各个键的极性的向量和等于0时，是非极时，是非极性分子，否则是极性分子。性分子，否则是极性分子。（2）可依据分子中正负电中心是否重合进行判断）可依据分子中正负电中心是否重合进行判断ABn型分子中，型分子中，中心原子的化合价的绝对值等于该元素的中心原子的

20、化合价的绝对值等于该元素的价层电子数时价层电子数时，该分子为，该分子为非极性分子非极性分子，此时分子的，此时分子的空间结空间结构是对称构是对称的；若中心原子的化合价的绝对值不等于其价层的；若中心原子的化合价的绝对值不等于其价层电子数，则分子的空间结构不是对称的，其分子为极性分电子数，则分子的空间结构不是对称的，其分子为极性分子。具体实例如表所示：子。具体实例如表所示：化学式化学式BF3CO2PCl5SO3H2ONH3SO2中心原子化合价的绝中心原子化合价的绝对值对值3 34 45 56 62 23 34 4中心原子价层电子数中心原子价层电子数3 34 45 56 66 65 56 6分子极性分

21、子极性非极性非极性非极性非极性非极性非极性非极性非极性极性极性极性极性极性极性注：注：a、一般情况下，单质分子为非极性分子，、一般情况下，单质分子为非极性分子，但但O3是是V形分子，其空间结构不对称，形分子，其空间结构不对称，O3中中的共价键是极性共价键，的共价键是极性共价键，O3为极性分子为极性分子 b、H2O2的结构式为的结构式为HOH,空间结构是空间结构是 是不对称的，为极性分子。是不对称的，为极性分子。 1、羧基中羟基的极性越大，越容易电离出、羧基中羟基的极性越大，越容易电离出H+,则羧酸的酸性则羧酸的酸性越大。越大。2、与羧基相邻的共价键的极性越大，羧酸的酸性越大。、与羧基相邻的共价

22、键的极性越大，羧酸的酸性越大。3、一般地，烃基越长，推电子效应越大，羧酸的酸性越小。、一般地，烃基越长，推电子效应越大，羧酸的酸性越小。（一）特征（一）特征 1、范德华力很弱，比化学键的键能小、范德华力很弱，比化学键的键能小12个数量级。个数量级。2、范德华力没有方向性和饱和性。、范德华力没有方向性和饱和性。（二）影响范德华力的因素（二）影响范德华力的因素1、一般地，组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，范德、一般地，组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，范德华力越大。华力越大。2、相对分子质量相同或相近时，分子的极性越大，范德华力越、相对分子质量相同或相近时，分子的极性越大，范德华力越大

23、。如大。如CO为极性分子，为极性分子，N2为非极性分子，范德华力：为非极性分子，范德华力：CON23、分子组成相同，但结构不同的物质、分子组成相同，但结构不同的物质(即互为同分异构体即互为同分异构体),分子分子的对称性越强，范德华力越小。的对称性越强，范德华力越小。 （三）范德华力对物质性质的影响（三）范德华力对物质性质的影响范德华力主要影响物质的熔、沸点等物理性质。范德华力主要影响物质的熔、沸点等物理性质。一般规律：范德华力越大，物质的熔、沸点越高。一般规律：范德华力越大，物质的熔、沸点越高。化学键要影响物质的化学性质。化学键要影响物质的化学性质。1、概念：氢键是除范德华力之外的另一种分子间

24、作用力。、概念：氢键是除范德华力之外的另一种分子间作用力。2、形成条件：它是由已经与电负性很大的原子形成共价、形成条件：它是由已经与电负性很大的原子形成共价键的氢原子与另一个电负性很大的原子之间的作用力。键的氢原子与另一个电负性很大的原子之间的作用力。3、常见类型：、常见类型：XHY。其中。其中X、Y为为N、O、F这样的电负性很大的原子，这样的电负性很大的原子，“”表示共键，表示共键，”表表示形成的氢键。在示形成的氢键。在X一一HY中，中，X、Y的电负性越大，氢的电负性越大，氢键越强；键越强；Y原子的半径越小，氢键越强。原子的半径越小，氢键越强。 4、氢键的键长：一般定义为、氢键的键长：一般定

25、义为AHB的长度，而不的长度，而不是是HB的长度。的长度。5、特征：、特征：（1）氢键是一种分子间作用力，但不同于范德华力，也不）氢键是一种分子间作用力，但不同于范德华力，也不属于化学键属于化学键 （2）氢键是一种较弱的作用力，比化学键的键能小）氢键是一种较弱的作用力，比化学键的键能小12个数个数量级，与范德华力数量级相同，但比范德华力明显的强。量级，与范德华力数量级相同，但比范德华力明显的强。 （3）氢键具有方向性）氢键具有方向性（XHY尽可能在同一条直线上）尽可能在同一条直线上）和和饱和性饱和性（一个（一个XH只能和一个只能和一个Y原子结合）原子结合） ，但本质上与共，但本质上与共价键的方

26、向性和饱和性不同。价键的方向性和饱和性不同。6、存在范围：氢键不仅存在于分子间，有时也存在于分子内。、存在范围：氢键不仅存在于分子间，有时也存在于分子内。7、对物质性质的影响、对物质性质的影响存在分子间氢键的物质，具有较高的熔、沸点。例如：存在分子间氢键的物质，具有较高的熔、沸点。例如：NH3、H2O和和HF的熔、沸点比同主族相邻元素氢化物的熔、的熔、沸点比同主族相邻元素氢化物的熔、沸点高，这种反常现象是由于它们各自的分子间形成了氢键。沸点高，这种反常现象是由于它们各自的分子间形成了氢键。 互为同分异构体的物质，能形成分子内氢键的，其熔、沸互为同分异构体的物质，能形成分子内氢键的，其熔、沸点比

27、能形成分子间氢键的物质的低。点比能形成分子间氢键的物质的低。（2）对物质溶解度的影响：溶质与溶剂之间若能）对物质溶解度的影响：溶质与溶剂之间若能形成分子间氢键，则溶质的溶解度明显的大形成分子间氢键，则溶质的溶解度明显的大 （1）对物质熔沸点的影响：）对物质熔沸点的影响：“相似相溶相似相溶”规律：非极性溶质一般能溶于非极性规律：非极性溶质一般能溶于非极性溶剂，极性溶质一般能溶于极性溶剂。溶剂，极性溶质一般能溶于极性溶剂。 说明：（说明：（1）“相似相似”指的是分子的极性相似指的是分子的极性相似 （2）这是一条经验规律，也会有不符合规律的例子，）这是一条经验规律，也会有不符合规律的例子，如如CO、

28、NO等极性分子均难溶于水，不少盐类等极性分子均难溶于水，不少盐类(如如AgCl、PbSO4、BaCO3等等)也难溶于水，也难溶于水，H2、N2难溶于水也难溶难溶于水也难溶于苯等。于苯等。 当当4个不同的原子或基团连接在同一个碳原子上时，这个碳原个不同的原子或基团连接在同一个碳原子上时，这个碳原子是不对称原子。这种分子和它子是不对称原子。这种分子和它“在镜中的像在镜中的像”不能重叠，因不能重叠，因而表现为而表现为“手性手性”。手性分子中的不对称碳原子称为手性碳原。手性分子中的不对称碳原子称为手性碳原子。子。（二）手性分子的判断（二）手性分子的判断有机物分子具有手性是由于其分子中含有手性碳原子。如果有机物分子具有手性是由于其分子中含有手性碳原子。如果1个碳原子所连接的个碳原子所连接的4个原子或基团各不相同，那么该碳原子为个原子或基团各不相同，那么该碳原子为手性碳原子，用手性碳原子，用*C来表示。如来表示。如 互不相同的原子或基团。所以，判断一种有机物是否为手互不相同的原子或基团。所以，判断一种有机物是否为手性分子，就看其含有的碳原子是否连有性分子，就看其含有的碳原子是否连有4个不同的原子或个不同的原子或基团。基团。 R1、R2、R3、R4是是