2分子结构与性质知识点

勿忘初心方得始终-1-第二章分子结构与性质第一节共价键【知识点梳理】1．化学键（1）概念：相邻的原子间强烈的相互作用叫做化学键。注意：①必须是相邻的原子间。②必须是强烈的相互作用，所谓“强烈的”是指原子间存在电子的转移，即形成共用电子对或得失电子。（2）化学键只存在与分子内部或晶体中的相邻原子间及阴、阳离子间，对由共价键形成的分子来说就是分子内的相邻的两个或多个原子间的相互作用，对由离子形成的物质来说，就是阴、阳离子间的静电作用，这些作用是物质能够稳定存在的根本原因。（3）化学键类型包括离子键、共价键和金属键。2．共价键（1）概念：原子之间通过共用电子对所形成的相互作用，叫做共价键。（2）成键粒子：原子。成键元素电负性差别较小。（3）成键性质：共用电子对对两原子的电性作用。（4）成键条件：同种非金属原子或不同种非金属原子之间，且成键的原子最外层电子不一定达饱和状态。（5）共价键的本质（成键原因）：①成键原子相互靠近，自旋方向相反的两个电子形成共用电子对（发生电子云重叠），且各原子最外层电子数目一般能达到饱和（通常为8电子稳定结构），由不稳定变稳定；②原子通过共用电子对形成共价键后，体系总能量降低。（6）共价键类型包括σ键和π键。（7）共价键的特征：共价键具有饱和性和方向性。①共价键的饱和性：a．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H2、HCl、Cl2分子，不能形成H3、H2Cl、Cl3等分子。b．共价键的饱和决定了共价化合物的分子组成。②共价键的方向性：a．共价键形成时，两个参与成键的原子轨道总是尽可能沿着电子出现概率最大的方向重叠，而且原子轨道重叠越多，电子在两核出现概率越多，形成的共价键越牢固。电子所在的原子轨道都是有一定形状，所以要取得最大重叠，共价键必然有方向性。勿忘初心方得始终-2-b．同分子（如HX）中成键原子电子云（原子轨道）重叠程度越大，形成的共价键越牢固，分子结构越稳定。如HX的稳定性HF＞HCl＞HBr＞HI。（8）共价键的存在范围：①非金属单质分子中（除稀有气体外），如O2、F2、H2、C60等。②非金属形成的化合物中，如SO2、CO2、CH4、H2O2、CS2等。③部分离子化合物中，如Na2SO4中的SO42-中存在共价键，NaOH中的OH—中存在共价键，NH4Cl中NH4+中存在共价键，等等。（9）用电子式表示共价化合物等的形成过程。①用“”表示，不用“=”。②“”两端的物质均用电子式表示。（10）用结构式表示共价化合物。在化学上常用一根短线表示一对共用电子，其余电子一律省去，这样的式子叫做结构式。如下表化学式结构式化学式结构式N2N≡NCH4NH3CO2O＝C＝OHClH—ClHClOH—O—Cl3．σ键和π键（1）σ键①σ键：形成共价键的未成对电子的原子轨道采取“头碰头”的重叠，这种共价键叫σ键。②σ键的类型：根据成键电子原子轨道的不同，σ键可分为s—sσ键、s-pσ键、p-σ键。a．s-sσ键：两个成键原子均提供s原子轨道成键，如H2分子中σ键形成过程：b．s-pσ键：成键原子分别提供s轨道和p轨道形成共价键。如：HCl分子中σ键的形成过程：c．p-pσ键：成键原子分别提供p原子轨道形成共价键。如Cl2分子中σ键的形成过程。勿忘初心方得始终-3-③σ键的特征：a.以形成化学键的两原子核的连线为轴作旋转操作，共价的电子云图形不变，这种特征称为轴对称。b.形成σ键的原子轨道重叠程度较大，故σ键有较强稳定性。④σ键的存在：共价键为σ键，共价双键和叁键中存在σ键（通常含一个σ键）。（2）π键：①π键：形成共价键的未成对电子的原子轨道，采取“肩并肩”式重叠，这种共价键叫π键。②如下图p-pπ键的形成：③π键的特征：a．每个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，这种特征称为镜像对称。b．形成π键时电子云重叠程度比σ键小，π键没有σ键牢固。④π键的存在：π键通常存在于双键或叁键中。（3）价键轨道：σ键、π键总称价键轨道。（4）σ键、π键存在规律：①共价单键为σ键；共价双键中有一个σ键、一个π键；共价叁键由一个σ键和两个π键组成。②C2H6、C2H4中的化学键：C2H6中只有σ键；C2H4中有C-Hσ键，C＝C中有一个σ键和一个π键。4．键参数—键能、键长、键角（1）键能①键能是原子形成1mol化学键释放的最低能量。键能通常取正值。单位：KJ.mol-1，用EA-B表示。②键能越大，形成该化学键所放出的能量越大，所形成的化学键越稳定。（2）键长①键长是形成共价键的两个原子之间的核间距。②键长越短，往往键能越大，共价键越稳定。（3）键角在原子超过2个的分子中，两个共价键之间的夹角称为键角。如在CH4中的键角为109°28ˊ，P4分子中的键角为60°。多原子分子中的键角一定，表明共价键是有方向性的。键角是描述分子立体结构的重要参数，分子的许多性质都与键角有关。一般来说，若已知某分子中的键长和键角的数据，就可确定该分子的空间构型。5．等电子原理（1）原子总数相同、价电子总数相同的分子具有相似化学键特征，它们的许多性质是相近的。此原理称为等电子原理。满足等电子原理的分子称为等电子体。注意：等电子体的价电子总数相同，而组成原子核外电子总数不一定相同。（2）CO分子和N2分子具有相同原子总数、相同的价电子数，是等电子分子，其性质对比如下：勿忘初心方得始终-4-CO分子和N2分子的某些性质分子熔点/oC沸点/oC在水中的溶解度(室温)分子的价电子总数CO-205.05-191.492.3mL107510N2-210.00-195.811.6mL94610（3）常见等电子体类型实例空间构型二原子10电子的等电子体N2、CO、NO+、C22-、CN-直线型三原子16电子的等电子体CO2，CS2，N2O，NCO-，NO2+，N3-，NCS-，BeCl2(g)直线型三原子18电子的等电子体NO2-，O3，SO2V形四原子24电子的等电子体NO3-，CO32-，BO33-，CS33-，BF3，SO3(g)平面三角形五原子32电子的等电子体SiF4,CCl4，BF4-，SO42-，PO43-四个σ键，正四面体形七原子48电子的等电子体SF6，PF6-，SiF62-，AlF63-六个σ键，正八面体（4）等电子原理的应用①判断一些简单分子或离子的立体构型。②利用等点字体在性质上的相似性制造新材料。③利用等电子原理针对某物质找等电子体。第二节分子的立体结构【知识点梳理】1．形形色色的分子路易斯结构式：是在通常的结构式的基础上将未成键的孤对电子表示出来。（1）三原子分子的立体结构有直线形和V形两种立体结构化学式电子式结构式路易斯结构式键角CO2180°H2O105°勿忘初心方得始终-5-（2）四原子分子多采取平面三角形和三角锥形两种立体结构化学式电子式结构式路易斯结构式键角CH2O120°NH3107°（3）五原子分子的可能结构很多，最常见的是正四面体化学式电子式结构式路易斯结构式键角CH4109°28ˊ2．价层电子对互斥模型（VSEPR）模型从形形色色分子的路易斯结构式可以看到，有的分子中心原子上的价电子都用于形成共价键；有的分子中心原子上的价电子除用于成键外，还有孤对电子（未用来形成共价键的电子对）。（1）分子中心原子上的价电子都用于形成共价键，其价电子对的互拆模型就是中心原子周围σ键电子对（不包括π键）的互拆模型。如：CO2CH2OCH4不难看出，这类分子的价层电子对互拆（VSEPR）模型与它们的分子结构模型相同。（2）分子中心原子上的价电子除用于成键外，还有孤对电子，其价电子对的互拆模型就是中心原子周围σ键电子对（不包括π键）和孤对电子间的互拆模型。如：H2ONH3同样，不难看出，将VSEPR模型中的孤对电子去掉，即得到这些分子的立体结构模型。综合上述情况，可用ABnEm来表示分子的构成。A为中心原子，B表示中心原子A周围的原子（B可以是一种元素的原子，也可以是几种元素的原子），n表示原子个数，E表示中心原子A周围的孤对电子，m表示孤对电子数。n+mVSEPR模型范例2直线性CO2、BeCl23平面三角形CH2O、BF34正四面体形CH4、CCl45三角双锥形PCl56正八面体形SF6价层电子对互拆（VSEPR）模型可用来预测分子的立体结构。勿忘初心方得始终-6-若m=0，即分子中心原子上的价电子都用于形成共价键，在中心原子周围无孤对电子，则VSEPR模型就是其分子的立体结构模型。若m≠0，即分子中心原子周围有孤对电子，则将VSEPR模型中的孤对电子去掉，即得到这些分子的立体结构模型。如H2O的VSEPR模型为，去掉两队孤对电子得其分子的立体结构模型为；NH3的VSEPR模型为，去掉孤对电子得其分子的立体结构模型为。3．杂化轨道理论（1）杂化与杂化轨道：①轨道的杂化：原子内部能量相近的原子轨道重新组合生成一组新轨道的过程。②杂化轨道：杂化后形成的新的能量相同的一组原子轨道，叫杂化原子轨道。③形成甲烷分子时碳原子中sp3杂化四化轨道的形成过程：在形成CH4分子时，由于碳原子的一个2s电子可被激发到2p空轨道，一个2s轨道和三个2p轨道杂化形成四个能量相等的sp3杂化轨道。四个sp3杂化轨道分别与四个H原子的1s轨道重叠成键形成CH4分子，所以四个C-H是等同的。可表示为：C原子的杂化轨道（2）杂化轨道的类型：①sp杂化：sp杂化轨道是由一个ns轨道和一个np轨道组合而成。每个sp杂化轨道含有1/2s和1/2p轨道的成分。sp杂化轨道间的家教为180o，呈直线行（如BeCl2）。②sp2杂化：sp2杂化轨道由一个ns轨道和2个np轨道组合而成，每个sp2杂化轨道含有1/3s和2/3p的成分，sp2杂化轨道间的夹角为120o，呈平面三角形（如BF3）。③sp3杂化：sp3杂化轨道是由一个ns轨道和3个np轨道组合而成。每个sp3杂化轨道含有1/4s和3/4p的成分，sp3杂化轨道的夹角为109.5o，呈空间正四面体形（如CH4、CF4、CCl4等）。（3）常见的杂化轨道类型类型参与杂化的轨道杂化轨道的构型杂化轨道的夹角中心原子杂化实例sp3杂化轨道1个s轨道和3个p轨道109°28ˊCH4、NH4+、NH3、H2O、CCl4、SO42-、ClO4-、PO43-勿忘初心方得始终-7-sp2杂化轨道1个s轨道和2个p轨道120°CH2=CH2、HCHO、SO3、BF3、BCl3、NO3-、CO32-sp杂化轨道1个s轨道和1个p轨道180°CH≡CH、BeCl2、CO2注意：①原子轨道杂化后原子轨道总数不变。②杂化轨道只用于形成σ键或者容纳未参加成键的弧对电子。③未参加成键的p轨道，可用于形成π键。④能级相近的原子轨道才形成杂化轨道。4．配合物理论简介（1）四水合铜离子a．教材中实验2—1中，NaCl、K2SO4、KBr的水溶液呈无色，CuSO4、CuCl2.2H2O、CuBr2的水溶液呈天蓝色。呈天蓝色的物质是四合合铜离子[Cu(H2O)4]2+b．四水合铜离子的结构式：（2）配位键电子对给予—接受键叫配位键。其本质是共价键，两个原子成键的共用电子对是由单方提供，双方共用的。形成配位键的两原子中必须是其中一个原子有空轨道{如[Cu(H2O)4]2+中，Cu2+有空轨道}，作为电子接受体（简称受体）；另一个原子有孤对电子{如[Cu(H2O)4]2+中，O有孤对电子}，作为电子给予体（简称给体）。（3）配位化合物通常把金属离子（或原子）与某些分子或离子（称为配体）以配位键结合形成的化合物称为配位化合物，简称配合物。在四水合铜离子（[Cu(H2O)4]2+）中，Cu2+是中心原子，H2O是配体。即有空轨道的离子是中心离子，有孤对电子的原子、分子或离子是配体。（4）四氨合铜离子a．教材中实验2—2b．四氨合铜离子的结构在[Cu(NH3)4]2