分子结构与性质复习课件

分子结构与性质复习本节课将回顾化学中的重要概念分子结构与性质我们将探讨分子结构如何影响物质的物理和化学性质，例如熔点、沸点、溶解度、反应活性等课程目标理解分子结构掌握性质预测深入了解分子结构及其与化学性质的联系掌握分子结构描述方基于分子结构预测物质性质，例如极性、沸点、溶解性等了解法，包括理论、杂化轨道理论等不同类型化学键和分子间作用力的影响VSEPR原子概念与原子结构原子模型原子核结构电子云分布原子轨道原子是最小的物质单位，由原原子核由质子和中子构成，质电子在原子核外以不同的能量电子在原子核外空间的运动状子核和电子组成原子核包含子带正电荷，中子不带电荷层分布，电子云模型描述电子态可以用原子轨道来描述，原质子和中子，电子在原子核周原子核的质量几乎占整个原子在原子核外空间的概率分布子轨道是电子在原子核外空间围运动的全部质量出现概率最大的区域原子核稳定性质子数原子核中的质子数决定了元素的种类，也影响了原子核的稳定性中子数中子数与质子数的比例影响着原子核的稳定性中子数越多，原子核越稳定核力原子核中的质子和中子之间存在着强大的核力，它克服了质子之间的静电斥力，保证了原子核的稳定电子云分布电子云分布是指原子中电子的概率分布，可以用电子云模型来描述电子云模型表明，电子在原子核周围的空间中并非固定在一个特定的位置，而是以一定的概率出现在不同区域，这些区域称为电子云电子云的形状、大小和密度反映了电子在原子核周围的运动规律和能量状态原子价电子构型

11.价电子

22.价电子构型价电子位于原子最外层电子层价电子构型是指原子中价电子，参与化学键的形成的排布方式，以电子层和电子亚层表示

33.确定价电子构型

44.重要性通过元素周期表，我们可以快价电子构型决定了元素的化学速确定元素的价电子构型，并性质，如氧化数、电离能、亲预测其化学性质电性等化学键的形成稳定性原子通过化学键形成稳定的分子或离子，降低能量状态电子共享原子通过共享电子形成共价键，例如，水分子中的氢氧键电子转移原子通过电子转移形成离子键，例如，氯化钠中的钠离子与氯离子离子键静电作用力金属与非金属离子键由带相反电荷的离子之间离子键通常在金属元素和非金属形成，这些离子通过静电吸引力元素之间形成，金属原子失去电结合在一起子形成阳离子，非金属原子获得电子形成阴离子晶格结构高熔点和沸点离子化合物通常形成晶格结构，由于离子键很强，离子化合物通其中阳离子和阴离子以特定的三常具有高熔点和沸点，并且在固维排列排列态时不导电，但在熔融状态下导电共价键定义类型共价键是原子之间通过共享电子对形成的化学键共价键通常存共价键可以分为极性共价键和非极性共价键极性共价键是指共在于非金属元素之间，如氢气、氧气和水用电子对偏向某一原子，导致该原子带部分负电荷，而另一个原子带部分正电荷非极性共价键是指共用电子对等距分布在两个原子之间，没有电荷分离金属键金属键是一种特殊的化学键，金属原子失去最外层电子，形失去的电子在金属晶体中自由电子海中的自由电子将金属离主要存在于金属单质中成带正电荷的金属离子移动，形成电子海子束缚在一起，形成金属键氢键分子间作用力极性键12氢键是分子间作用力的一种，比范德华力强氢键形成需要极性键，例如，键O-H N-H氢键作用生物体系34氢键对物质的物理性质有很大影响，如水的沸点、熔点等氢键在生物体系中起着至关重要的作用，例如蛋白质和DNA的结构稳定性分子间作用力范德华力氢键范德华力是所有分子之间存在的氢键是一种特殊的分子间作用力弱相互作用力它由瞬时偶极之，它存在于具有极性共价键的分间的相互作用引起范德华力包子之间，如水和氨氢键的强度括伦敦色散力，偶极偶极力和偶比范德华力强，它对物质的性质-极诱导偶极力有重大影响-分子几何构型分子几何构型是指分子中原子在空间的排布方式，决定了分子的形状理论是预测分子几何构型的主要理论，它基于电子对之间的相互排斥VSEPR电子对位点理论中心原子几何构型原子在分子中占据中心位置电子对排斥最小化，导致特定分子形状123电子对中心原子周围的电子对相互排斥杂化轨道sp3杂化轨道sp2杂化轨道sp杂化轨道一个轨道与三个轨道发生杂化形成四个一个轨道与两个轨道发生杂化形成三个一个轨道与一个轨道发生杂化形成两个s ps ps psp杂化轨道，它们都具有相同的形状和能杂化轨道，它们都具有相同的形状和能杂化轨道，它们都具有相同的形状和能量sp3sp2量量极性分子与非极性分子

11.极性分子

22.非极性分子分子中正负电荷中心不重合，分子中正负电荷中心重合，不具有极性具有极性

33.判断依据分子结构对称性、键的极性和分子中电负性差异分子间氢键氢键的定义氢键的强度氢键是一种特殊的分子间作用力氢键比范德华力强，但比化学键，发生在极性分子之间，其中一弱它对物质的物理性质有显著个分子的氢原子与另一个分子中影响，如熔点、沸点和溶解度的电负性原子（如氧、氮、氟）之间形成的相互作用氢键的类型氢键分为三种类型键、键和键，其中键最常见，例如水分子中OH NHFH OH的氢键分子间范德华力伦敦色散力偶极-偶极力偶极-诱导偶极力非极性分子之间也存在弱的相极性分子之间存在偶极偶极极性分子可以诱导非极性分子-互作用，称为伦敦色散力，是相互作用，是永久偶极永久产生瞬时偶极，形成偶极诱--瞬时偶极瞬时偶极相互作用偶极相互作用导偶极相互作用-例如，水分子之间存在偶极例如，水分子可以诱导二氧化-例如，甲烷分子之间存在伦敦偶极力，导致水具有较高的沸碳分子产生瞬时偶极，形成偶色散力，导致甲烷在低温下可点极诱导偶极相互作用-以液化强电解质与弱电解质完全电离部分电离强电解质在溶液中完全电离成离子，弱电解质在溶液中只部分电离成离子溶液中几乎不存在分子，溶液中同时存在分子和离子导电能力反应程度强电解质的溶液导电能力强，弱电解强电解质的反应程度高，弱电解质的质的溶液导电能力弱反应程度低酸碱理论阿伦尼乌斯理论布朗斯特-劳里理论路易斯理论将酸定义为在水中电离产生氢离子的物质，将酸定义为质子（）的给予体，碱定义为将酸定义为电子对的接受体，碱定义为电子H+碱定义为在水中电离产生氢氧根离子的物质质子的接受体对的给予体值的定义pH氢离子浓度负对数12值用于衡量溶液中氢离子浓值是氢离子浓度的负对数，pH pH度，它表示溶液的酸碱性用公式表示pH=-log[H+]数值范围中性34值范围从到，值越值为的溶液为中性溶液pH014pH pH7低，酸性越强；值越高，碱pH性越强缓冲溶液定义组成缓冲溶液是一种能够抵抗酸或碱缓冲溶液通常由弱酸及其共轭碱的添加而保持其值相对稳定或弱碱及其共轭酸组成pH的溶液作用缓冲溶液在许多生物和化学系统中起着至关重要的作用，例如维持血液的值稳定pH化学反应速率反应速率1单位时间内反应物浓度的变化影响因素2温度、浓度、催化剂等速率常数3反应速率与浓度之间的比例系数活化能4反应物分子从基态转化为活化状态所需的能量化学反应速率是衡量化学反应进行快慢程度的指标，它与许多因素有关，包括温度、浓度、催化剂等反应速率常数是一个反映反应速率与反应物浓度之间关系的比例系数活化能是指反应物分子从基态转化为活化状态所需的能量，它对反应速率的影响很大活化能定义影响因素活化能是指化学反应开始进行时，反应物分子必须克服的最低能活化能受多种因素影响，包括反应物本身的性质、催化剂的存在量它是反应物分子转化为产物分子所需要的最低能量以及温度的变化等反应动力学反应速率常数活化能温度影响催化剂速率常数是化学反应速率与反活化能是指反应物分子从初始温度升高，分子热运动加剧，催化剂通过降低活化能，加速应物浓度之间的比例常数，反状态转变为过渡态所需的最低碰撞频率和有效碰撞次数增加反应进行，但不改变反应的平映反应速率的敏感性能量，决定反应速率的大小，反应速率加快衡常数化学平衡可逆反应平衡常数平衡移动正向反应和逆向反应同时进行，反应物和生表示平衡状态下反应物和生成物浓度之比，当条件改变时，平衡会向减弱改变方向移动成物浓度保持不变反映反应进行的程度，以重新建立平衡影响化学平衡的因素浓度温度压力催化剂增加反应物的浓度会使平衡向升高温度会使平衡向吸热方向增加压力会使平衡向气体分子催化剂可以加快反应速率，但生成物方向移动，而增加生成移动，降低温度会使平衡向放数减少的方向移动，减小压力不会改变平衡位置物的浓度会使平衡向反应物方热方向移动会使平衡向气体分子数增加的向移动方向移动自发反应与非自发反应自发反应非自发反应自发反应是指在一定条件下，不需要外界能量就能进行的反应，非自发反应是指在一定条件下，需要外界能量才能进行的反应，并伴随能量释放例如，金属与酸反应、燃烧、爆炸等并需要外界能量输入例如，电解水、电解熔融氯化钠等焓变和熵变焓变熵变焓变是指化学反应过程中焓的变化焓是热力学系统中的一个熵变是指化学反应过程中熵的变化熵是热力学系统中的一个状态函数，表示系统内能和压强体积功之和焓变通常用状态函数，表示系统混乱程度熵变通常用表示，正值表-ΔHΔS表示，正值表示吸热反应，负值表示放热反应示熵增加，负值表示熵减少熵增加意味着系统变得更加混乱无序，熵减少意味着系统变得更加有序自由能变吉布斯自由能衡量化学反应自发进行的趋势焓变反映反应过程中热量的变化熵变反映反应过程中体系混乱度的变化应用实例化学键和分子间作用力是化学领域中至关重要的概念，在理解物质性质方面发挥着重要作用例如，水的氢键使水具有高沸点、高表面张力、高热容量等独特性质，这些性质对地球上的生命至关重要在医药领域，分子结构和性质决定着药物的疗效和安全性，而化学键的知识可以帮助科学家设计和合成更有效的药物分子。