分子结构
分子的结构与性质
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。
分子结构和分子性质
分子结构和分子性质分子结构和分子性质是化学中重要的概念。
分子结构指的是分子的元素组成、原子间的连接方式以及化学键的性质;而分子性质则是指分子在化学反应中的表现和发挥的作用。
本文将从分子结构和分子性质两个方面进行探讨。
一、分子结构分子结构是分子的基本特征,决定了分子的物理性质和化学性质。
了解分子结构对于理解物质的性质和反应机理具有重要意义。
分子结构有以下几个方面的描述:1. 分子式:分子式用化学符号表示分子中各元素的种类和数量。
例如H2O表示水分子,表示其中含有2个氢原子和1个氧原子。
2. 分子几何构型:分子几何构型是指分子中原子相对位置的排布方式。
常见的分子几何构型有线性、平面三角形、四面体等。
不同的分子几何构型会影响分子的化学性质和空间取向。
3. 化学键:化学键是原子之间的共享或转移电子而形成的连接。
常见的化学键有共价键、离子键和金属键。
化学键的性质直接关系到分子的稳定性和反应性。
4. 功能团:功能团是分子中具有特定性质和反应活性的原子或原子团。
例如羟基(OH)、羰基(C=O)和氨基(NH2)等。
分子中的功能团对分子性质和化学反应起到重要的影响和作用。
二、分子性质分子性质是指分子在化学反应中的表现和发挥的作用。
分子性质包括以下几个方面:1. 物理性质:物理性质包括分子的大小、形状、极性、熔点、沸点、溶解度等。
这些性质受分子结构和分子间相互作用力的影响。
2. 化学性质:化学性质是指分子参与化学反应时的反应性质和变化。
不同的分子具有不同的化学性质,如酸碱性、氧化还原性、亲电性等。
3. 反应活性:分子的反应活性与其化学键的强度和键能有关。
化学键的强度越强,分子的稳定性越高,反应活性越低。
4. 生物学性质:生物分子具有特定的结构和性质,对生命的存在和活动起着重要的作用。
例如DNA分子的碱基序列决定了遗传信息的传递和表达。
总结分子结构是分子的基本特征,包括分子式、分子几何构型、化学键和功能团等。
分子结构决定了分子的物理性质和化学性质。
分子结构的基本知识
手性轴,因空间位阻作用旋转受限; 镜面
3
1
2
1
3
4
4 2
从手性轴一端(如右端)观察苯环取代基,按近优 先、大优先的原则空间排列这些基团,有何结果?
提示:螺旋结构是手性结构
手性平面(Chiral plane)
41
P
32
P
14
23
苯环、Br、O在一个平面内,因Br成为手性平面
① 将平面外直接与平面相连的最大的原子定为P原 子(pilot atom);
盐便于结晶,引入Rb为 了得到X射线反常散射
为什么不直接使用合成 的左旋酒石酸?
* L-(-)-甘油醛
29
D/L构型和旋光性是否对应? 否!
L-(-)-甘油醛 D-(+)-甘油醛
L-(+)-乳酸 D-(-)-乳酸
-(+)
-(-)
30
旋光构型的R/S标记 R/S Denotations for Optical Isomers
② 从连接P的原子开始,在平面内沿价键按CIP规 则移动(下一个原子最大),直至能画出足够 判断绕行方向的路径;
③ 从P点观察路径的绕行方向:顺时针或逆时针
手性中心/Chiral center
有一个手性中心,肯定是手性分子
a
b
Enantiomer
24
有多个手性中心,不一定是手性分子(如酒石酸)
racemic mixture(外消旋物)
顺(cis)-3-甲基-2-戊烯
或E-3-甲基-2-戊烯
11
分子结构的基本知识
1. 分子结构及表示 2. 同分异构 3. 顺反异构及标识 4. 对映异构与标识 5. 分子的模型表示
分子结构
筛选结果 (I)(II) (II)
例:请预测ICl4-的离子立体结构。
解:平面正方形
§2-4 杂化轨道理论-价键理论(二)
甲烷分子实测的和VSEPR模型预测的立 体结构都是正四面体。若认为CH4分子里的 中心原子碳的4个价电子层原子轨道––2s和 2px,2py,2pz分别跟4个氢原子的1s原子轨道重 叠形成σ键,无法解释甲烷的4个C-H键是等 同的,因为碳原子的3个2p轨道是相互正交的 (90夹角),而2s轨道是球形的。 为了能完满地解释分子或离子的立体结 构,泡林以量子力学为基础提出了杂化轨道 理论。
苯中的碳原子取sp2杂化,每个碳原子尚余一个 未参与杂化的p轨道,垂直于分子平面而相互平行。 由于每个碳原子的左右两个相邻的碳原子没有什 么区别,认为中心的碳原子的未参与杂化的p轨道中的 电子只与左邻的碳原子上的平行p轨道中的一个电子 形成p键而不与右邻的形成p键或者相反显然是不符合 逻辑的。 所以我们认为所有6个平行p轨道总共6个电子在 一起形成了弥散在整个苯环的6个碳原子上下形成了 一个p-p离域大键,符号66。用p-p大键(有机化学 中的共轭体系)的概念苯的结构式写成如下右图更 好。后者已经被广泛应用。
1.在AXm型分子中,中心原子A的周围配置的原子或 原子团的几何构型,主要决定于中心原子价电子层 中电子对(包括成键电子对和未成键的孤对电子对) 的互相排斥作用,分子的几何构型总是采取电子对 相互排斥最小的那种结构。 2.如果在AXm分子中,A与X之间是通过双键或三键结 合而成,则把双键或三键作为一个电子对来处理。
s电 子 云 与 s电 子 云 重 叠 s电子云与p电子云重叠
p电子云与p电子云重叠
第二种重叠方式,电子云顺着原子核的连线重叠电得
到的电子云图象呈镜像对称,这种共价键叫p键,肩并肩 方式,因为p键不象s键那样电子云集中在两核的连线上, 原子核对p电子的束缚力小,电子的流动性大,因此通常p 键没有s键牢固,较易断裂,是化学反应的积极参加者, 如烯烃和炔烃容易发生加成反应:
分子结构知识点总结化学
分子结构知识点总结化学一、分子的构成分子是物质的最小单元,由一个或多个原子通过共价键相互连接而成。
在分子中,原子的排列和连接方式决定了分子的性质。
分子的构成主要由原子的种类和数量决定。
不同种类的原子组合形成不同的分子,而相同种类的原子通过不同的连接方式也可以形成多种不同的分子。
例如,氧气分子由两个氧原子通过双键相连而成,水分子由一个氧原子和两个氢原子通过两个共价键相连而成。
二、分子的形状分子的形状是由原子间的排列和连接方式决定的,原子间的排列和连接方式受到原子之间的吸引力和排斥力的影响。
根据VSEPR理论(分子的价层电子对云模型),分子的形状是由分子中心原子周围的电子对的排布方式决定的。
根据VSEPR理论,分子的形状可以分为线性分子、三角平面分子、四面体分子、五面体分子等多种形状。
分子的形状直接影响着分子的性质,如分子的极性、电荷分布等。
三、共价键的理论与结构共价键是由原子之间的价电子对相互共享而形成的一种化学键。
共价键的理论通过描述共价键的生成原理和性质对化学反应的机理和过程进行了深入的研究。
根据共价键的理论,分子中的原子通过共价键连接在一起,形成了分子的稳定结构。
根据共价键的结构,可以将分子的形状、极性等性质进行详细的分析和预测。
四、分子结构的测定方法目前,研究人员通过多种方法来测定和研究分子的结构特性,主要包括X射线衍射、核磁共振、红外光谱等多种方法。
其中,X射线衍射是一种能够直接测定分子结构的方法,通过测定分子中原子之间的距离和角度等参数来确定分子的空间结构。
核磁共振可以通过测定分子中原子的核磁共振信号来分析分子中原子的排列和连接方式。
红外光谱可以通过分子吸收、散射不同波长的红外辐射来分析分子的化学键和结构。
总之,分子结构是化学领域中一个重要的研究课题,分子的构成、形状、共价键的理论和结构以及分子结构的测定方法都是理解和研究分子结构的重要知识点。
通过对这些知识点的深入研究,可以更好地理解化学反应的机理,并且为设计新的材料和药物提供理论基础。
分子结构与物质性质
分子结构与物质性质分子结构与物质性质之间存在密切的联系,其中分子结构的特征对物质的性质产生重要影响。
本文将从分子结构理论和物质性质的角度来探讨这一关系。
我们将首先介绍分子结构的基本概念,然后探讨分子结构与物质性质之间的关系,并以一些具体的例子加以说明。
一、分子结构的基本概念分子结构是指化学物质中原子之间的连接方式和排列方式。
分子结构可以通过多种方法加以表征,例如分子式、结构式和立体结构等。
其中,分子式简明地表示了化学物质中各元素的种类和数量关系,结构式则更详细地描述了原子之间的连接方式,而立体结构则进一步揭示了分子中原子的立体排列方式。
二、分子结构与物质性质的关系1. 构成元素和键的属性:分子的构成元素以及化学键的属性直接影响物质的性质。
比如,含碳氢键的有机分子通常具有较高的燃烧热,这是因为碳氢键的能量较高,容易发生燃烧反应。
此外,不同元素之间的化学键强度也不同,从而影响了分子的稳定性和化学活性。
2. 分子形状与极性:分子的形状和极性对物质的物理性质和化学性质都有重要影响。
分子的形状决定了分子之间的相互作用力,从而影响物质的物理状态(如固体、液体或气体),以及物质的溶解性、表面张力等性质。
另外,分子的极性也会影响分子之间的相互作用力,导致物质的溶解度、极性溶剂中的离子化趋势等性质产生差异。
3. 分子量和分子大小:分子量和分子大小对物质的性质有一定的影响。
通常情况下,相同性质的物质,其分子量越大,密度越大,同时分子的大小也会变得更大。
例如,分子量较大的有机聚合物通常比分子量较小的分子物质具有更高的软化点和更强的机械强度。
4. 分子内部结构:分子内部的键长、键角以及功能基团的存在等内部结构对物质的性质也有重要影响。
具体来说,键长和键角的变化可能导致分子的拉伸性、弹性和化学活性的变化。
而不同的功能基团可以赋予物质不同的化学反应性质,例如醛基和羟基在化学反应中具有不同的活性。
三、具体案例分析1. 水分子的分子结构为H2O,由两个氢原子和一个氧原子构成。
化学分子结构
化学分子结构化学分子结构是研究化学物质的构成和组成方式的重要内容之一。
它描述了化合物中原子之间的连接方式以及它们之间的空间排列关系。
通过了解分子结构,我们可以更深入地理解化学物质的性质和反应行为,为合成新的化合物、改良材料性能和探索新的科学领域开辟了道路。
一、分子结构的基本概念和组成要素化学物质由原子构成,而分子则由原子通过共价键连接而成。
分子结构描述了原子之间的连接方式和它们在空间中的相对位置。
分子结构的主要组成要素包括原子类型、原子间的键、键的角度和键的长度。
1. 原子类型不同种类的化学元素具有不同的原子类型。
每种原子类型都有特定的化学性质和价电子数,从而决定了其参与反应的方式和可能的结构。
常见的原子类型包括氢、氧、碳、氮等。
2. 原子间的键原子之间的连接通过化学键实现。
最常见的化学键类型是共价键,它是通过共享电子对来连接原子的。
共价键可以分为单键、双键和三键,取决于原子之间共享的电子对数量。
除了共价键,还有离子键、金属键和氢键等其他类型的化学键。
3. 键的角度和键的长度键的角度和键的长度也是分子结构的重要特征。
键的角度是指连接两个原子的键的方向相对于分子的相对角度。
键的长度则是指连接两个原子的键的实际长度,它决定了分子的几何形状和空间排列方式。
二、分子结构的表示方法为了更清晰地表达分子结构,化学家们发展了一系列的表示方法。
其中最常见的方法包括结构式、线角式和空间填充式。
1. 结构式结构式是一种二维图形表示方法,它通过化学键和原子符号来描述分子的连接方式。
结构式可以精确地表示化学键的类型、键的角度和键的长度。
其中最常见的结构式包括平面式、简化式和骨架式等。
平面式将分子中的原子和键都画在一个平面上,简化式通过简化分子结构的表示方式来减少图形的复杂性,骨架式则只画出分子的骨架结构。
2. 线角式线角式是一种简化的结构表示方法,它通过线段和角度来描述化学键的连接方式。
线段表示化学键,而角度则表示键的连接方向。
化学物质的分子结构与分子量
化学物质的分子结构与分子量化学是一门研究物质的性质、组成和变化的科学。
在化学中,我们经常遇到两个重要的概念,即化学物质的分子结构和分子量。
本文将详细介绍这两个概念,并探讨它们在化学中的重要性。
一、分子结构分子结构是指化学物质由原子通过化学键连接在一起形成的三维结构。
在化学中,分子结构决定着物质的性质和反应行为。
分子结构的确定对于理解和预测物质的性质和反应机理至关重要。
1. 共价键共价键是最常见的化学键类型,它形成于原子之间共享电子对的过程中。
通过共享电子对,原子在空间中形成稳定的分子结构。
共价键的强度取决于原子间电子的亲和力和原子核对电子的吸引力。
2. 构象和异构构象是指分子在空间中的可互相间旋转的不同形式。
异构是指分子具有相同分子式但构象不同的化合物。
构象和异构影响着分子的性质和反应能力。
3. 分子几何结构分子几何结构指的是分子内原子的排列方式。
常见的分子几何结构有直线型、三角形平面、四面体等。
分子几何结构对于分子极性、分子间作用力以及反应机制的理解都至关重要。
二、分子量分子量是指化合物分子中包含的所有原子的质量总和。
分子量的计算可以用来确定化学反应中物质的比例和化学式的确定。
1. 相对分子质量相对分子质量是指分子相对于碳-12同位素质量的相对比值。
相对分子质量的单位是“单位质量”。
相对分子质量可以通过化学式中的原子质量相加得到,帮助我们确定化学方程式的平衡和反应的摩尔比。
2. 摩尔质量摩尔质量是指一摩尔化合物的质量。
摩尔质量可以通过分子质量乘以阿伏伽德罗常数得到。
摩尔质量的计算对于计算化学反应的质量和量非常有用。
三、分子结构与分子量的关系分子结构和分子量是紧密相关的。
分子结构决定了分子量的大小。
不同的原子组合和化学键类型导致分子结构的不同,从而使分子量也不同。
分子量的计算可以通过化学式和分子结构来确定。
我们可以利用元素周期表中的原子质量来计算化合物中的原子总和,从而获得分子结构。
分子结构和分子量的关系在理解和解释化学反应、物质性质和分子间相互作用时是至关重要的。
分子的立体结构
2、用价层电子对互斥理论推测下列分子的空 间构型: (1)BeCl2 (2)NH3 (3)H2O (4)PCl3 (1)直线形(2)三角锥形(3)V形(4)三角形
3、在BF3、BeF3分子中B、Be原子各用哪几个 原子轨道杂化?形成什么类型的杂化轨道?
B原子参与杂化的原子轨道是一个2s和两个2p, 形成三个sp2杂化轨道;Be原子参与杂化的原子 轨道是一个2s和一个2p,形成两个sp杂化轨道。
sp杂化
sp2杂化
sp杂化和sp2杂化
sp3杂化
5、几种常见分子的中心原子的杂化轨道 类型 sp杂化: BeCl2、CO2 sp2杂化: CH2O、SO2 sp3杂化: NH3、NH4-、H2O
6、杂化轨道只用于形成键或者用来容纳未参与 成键的孤对电子,未参与杂化的p轨道,可用于 形成键。
1、配位键:
在四水合铜离子中,铜离子与水分子之间的化学键 是由水分子提供孤对电子对给予铜离子,铜离子接 受水分子的孤对电子形成的,这类“电子对给予与 接受键”被称为配位键。
2、配位化合物: 金属离子(或原子)与某些分子或离子(称为 配位体)以配位键结合形成的化合物。
向盛有硫酸铜水溶液的试管里加入氨水, 首先形成难溶物,继续添加氨水难溶物 溶解,得到深蓝色的透明溶液;若加入 极性较小的溶剂(如乙醇),将析出深 蓝色晶体。
2、鲍林的“杂化轨道”理论的主要内容是:
当原子形成分子时,它的电子轨道因为受到 其它原子的影响会有所改变,可以把原来的 不同轨道混合起来,组成新的轨道,使其成 键能力增强,从而使所形成的分子更稳定。
3、杂化轨道的过程
杂化轨道认为在形成分子时,通常在激发、杂化和 轨道重叠等过程。如CH4分子的形成过程:碳原子 2s轨道中1个电子吸收能量跃迁到2p空轨道上,这 个过程称为激发,但此时各个轨道的能量并不完全 相同,于是1个2s轨道和3个2p轨道“混合”起来, 形成能量相等、成分相同的4个sp3杂化轨道,然后 4个sp3杂化轨道上的电子间相互排斥,使四个杂化 轨道指向空间距离最远的正四面体的四个顶点,碳 原子的4个sp3杂化轨道分别与4个H原子的1s轨道形 成4个相同的键,从而形成CH4分子。由于C-H键 完全相同,所以形成的CH4分子为正四面体形,键 角是109°28’。
分子结构
的正负离子之间通过静电作用力形成的
化学键。
阴阳离子所带的电荷越高,半径越小,离子键越强。 离子型化合物:由离子键所形成的化合物叫离子型化合物。
9
3、稳定结构,对于主族元素来讲它们所生成的离子多数都具
有稀有气体结构,即p轨道为全充满状态。
以NaCl为例,离子键的形成过程可简单表示如下:
e
Na Cl Cl Na+
若近似地把A+和B+看作是两个互相接触的球体, d = r1 + r2
13
⑶、离子半径的变化规律
①、正离子的半径比该元素的原子半径小;负离子 的半径比该元素的原子半径大。 ②、在周期表各主族元素中,具有相同电荷数的同 族离子的半径依次增大。
例
Li+<Na+<K+<Rb+<Cs+
F-<Cl-<Br-<I-.
4
二、键长
键长:形成化学键两原子间的平衡距离叫做键长。 通常键能越大,键长越短,表示键越强,越牢固。
三、键角
键角:在分子中键和键之间的夹角叫做键角。
例如:已知CO2分子的键长是 116.2pm, O — C—O键角 是180°,我们就可以确定CO2分子是一个直线形的 非极性分子。 又例 如:已知NH3分子H—N—H键角是107°18ˊ,N—H 键长是 101.9pm,就可以断定NH3分子是一个三角 锥形的极性分子。因此,键长和键角是确定分子 的空间构型的重要因素。
例如:
23
2、能量最低原理 在成键的过程中,自旋相反的单电子之所以要配 对,主要是因为配对以后会放出能量,从而使体系 的能量降低。电子配对时放出能量越多形成的化学 键就越稳定。 3、原子轨道最大重叠原理 成健时成键电子的原子轨道尽可能按最大程度的 重叠方式进行,即要遵循原子轨道最大重叠原理。
《分子结构》课件
生物分子
如蛋白质、核酸、糖类 等,具有复杂的空间结
构和功能。
02
共价分子结构
共价键的形成与类型
共价键的形成
原子间通过共享电子来形成共价 键,这些共享电子对构成了分子 中的共价键。
共价键的类型
根据电子云的偏移程度,共价键 可以分为非极性键、极性键和配 位键等类型。
分子轨道理论
分子轨道理论的基本概念
距离无关。
氢键
定义
氢键是一种特殊的分子间作用力,它是由一个氢原子与另一个原子的电负性较强的原子( 如氧、氮等)之间的相互作用。
形成条件
氢键的形成需要满足一定的条件,即氢原子与电负性较强的原子之间的距离要适中,一般 在200pm左右。同时,还需要考虑分子的几何构型和电子云的分布等因素。
特点
氢键是一种较强的分子间作用力,其作用力大小仅次于化学键。氢键的形成会影响分子的 性质,如熔点、沸点、溶解度等。在生物体系中,氢键的形成对于维持生物大分子的结构 和功能具有重要意义。
05
分子的振动与转动
分子的振动
分子振动是指分子中的原子或分子的运动,这种运动可以以不同的方式 进行,包括伸缩振动和弯曲振动等。
伸缩振动是指原子或分子的键长发生变化,导致分子整体形状发生变化 。弯曲振动则是指原子或分子的键角发生变化,导致分子整体形状发生
变化。
分子的振动频率和能量与分子内部的结构有关,因此通过研究分子的振 动可以了解分子的内部结构和性质。
共价分子的对称性和稳定性
分子的对称性和稳定性与其几何形状密切相关,某些形状的分子具有更高的稳定 性。
共价分子的极性
共价分子的极性定义
共价分子的极性是指分子中正负电荷中心不重合的现象,这 种现象会导致分子具有电偶极矩。
化学化合物的分子结构
化学化合物的分子结构化学化合物是由不同元素的原子通过键合而形成的物质。
它们的分子结构对于化合物的性质和反应具有重要影响。
本文将探讨化学化合物的分子结构以及其对性质和反应的影响。
一、分子结构的概念分子结构是指化学化合物中原子的排列方式以及原子间的化学键。
它可以通过实验技术如X射线衍射、核磁共振等来确定。
分子结构的确定有助于我们更好地理解化学化合物的性质和反应机理。
二、分子结构的表达方式分子结构可以用结构式来表示。
结构式中用直线表示化学键,化学键的数目代表原子之间的连接数。
此外,结构式中化学元素的符号和下标表示原子的种类和数目。
结构式的绘制需要遵循一定规则,以确保信息的准确传达。
三、分子结构与化合物性质的关系分子结构对于化合物的性质具有深远影响。
例如,分子中原子之间的键类型和键强度决定了化合物的稳定性和化学反应的放热程度。
另外,分子中原子的间距和角度以及分子的对称性也会影响化合物的物理性质,如沸点、熔点和溶解度等。
四、分子结构与化合物反应的关系分子结构对化合物的反应行为有重要影响。
化学反应通常涉及键的形成和断裂,分子结构决定了反应路径和反应速率。
例如,分子中的官能团类型和位置会影响化合物的官能团化反应。
此外,分子结构还与光化学和催化反应等过程相关。
五、分子结构的变化与化合物的性质调控通过对分子结构的调控,我们可以改变化合物的性质。
例如,合成聚合物时,通过调控单体分子结构之间的键和空间排列,可以得到具有不同性质的聚合物。
这种调控方法对材料科学和药物研发等领域具有重要应用价值。
六、分子模拟与分子结构的研究随着计算机技术的发展,分子模拟成为研究分子结构和性质的重要工具。
通过计算机模拟,可以便捷地预测和研究分子结构的特性,节省时间和资源。
分子模拟在药物设计、催化剂筛选等领域发挥重要作用。
七、分子结构在日常生活中的应用分子结构的研究不仅仅局限于实验室,它在日常生活中也有广泛应用。
例如,食品领域的分子结构研究可帮助改进食品质量和营养价值。
分子和结构知识点总结
分子和结构知识点总结一、分子和分子结构的概念1. 分子的概念分子是物质的最小单位,由原子组成,是具有一定稳定性和特定化学性质的微粒。
分子是原子通过共价键或离子键结合而成的。
每种物质都具有其特定的分子结构。
2. 分子结构的概念分子结构是指分子中各原子之间的相对位置和运动方式。
分子结构决定了事物的化学性质和物理性质。
二、分子模型1. 杨氏模型杨氏模型是用查特雷尔斯的图形分子构造理论来加以解释的,这是以“简单立方体”如稠密固体分子构造七普林排列更为合理。
这一模型在实验尚未确凿的情况下已通过推理来论证了分子的构造。
2. 平面六边形模型平面六边形模型是分子运动新用查特雷尔斯的图形分子构造理论为主的分子结构模型的简化记载,这种模型在理论预测结果尚未得到实验证实,实体没有确定以后就得已推证确立。
不过这一模型的基础概念是来自物理学中分子运动的图说文献。
3. 三角形分子模型三角形分子构造模型又从图说法中附加了以生成图论为基础的分子结构正面三角形模型更适用的构造分子理论来和辐射系议而较理想的融合型再得以进一步发展。
三、共价键和离子键1. 共价键共价键是由原子间的电子对相互共享而形成的化学键。
共价键又分为单共价键、双共价键和三共价键。
2. 离子键离子键是原子之间的电子迁移而形成的化学键。
在这种键中,金属原子失去电子为阳离子,非金属原子得到电子为阴离子。
四、分子结构的影响因素1. 电子构型原子的电子构型决定了分子的构造,包括了分子是由共价键还是离子键而成。
2. 氧化数氧化数是元素的化合价。
氧化数越高,化合物的共价性越大。
3. 原子大小原子大小对分子结构也有影响。
原子大小决定了分子的空间构型。
4. 分子间力分子间力是决定物质态的重要因素。
分子间力包括范德华力、氢键等。
五、共价分子结构1. 单原子分子单原子分子是由一种元素组成的分子。
例如,氢气、氮气、氧气。
2. 双原子分子双原子分子是由两种元素组成的分子。
例如,氧气(O2)、氮气(N2)。
分子结构与构象
分子结构与构象
分子结构和构象是有机化学中非常重要的概念,它们直接影响分子的性质和反应行为。
本文将从分子结构和构象两方面进行探讨。
一、分子结构
分子结构指的是分子中原子间的连接方式和原子之间的空间排布关系。
分子结构的特点包括:
1. 原子之间的连接方式:分子中的原子按照一定规律通过化学键连接在一起,常见的化学键包括共价键、离子键、金属键等。
2. 原子的空间排布:分子中的原子在三维空间中的排布方式决定了分子的几何构型,常见的几何构型包括线形、角形、平面四边形、三角锥形等。
3. 分子中原子的排列顺序:不同的原子在分子中的排列顺序会影响分子的性质,例如同分异构体就是由于原子排列顺序不同而导致性质差异。
二、构象
构象指的是分子在空间中不同的旋转构型,由于分子的单键和双键可以自由旋转,因此同一分子可以存在多种不同的构象。
构象的特点包括:
1. 可旋转的单键和不可旋转的双键:单键是可以自由旋转的,而双键是不可旋转的,这导致分子在双键处会出现不同的构象。
2. 构象的转换:分子的构象可以在化学反应中发生改变,例如烷烃的卤代反应中,由于取代基的作用,分子的构象会发生改变。
3. 构象的影响:分子的构象会影响分子的性质和反应活性,例如立体异构体之间在化学反应中可能会表现出不同的反应活性。
综上所述,分子结构和构象是有机化学中非常重要的概念,它们直接影响分子的性质和反应行为。
科学家们通过对分子结构和构象的研究,不断拓展着有机化学的知识体系,为人类社会的发展做出了重要贡献。
分子结构与分子式
分子结构与分子式分子结构与分子式是化学中两个重要的概念,用于描述和表示化学物质的组成和性质。
在本文中,将详细介绍分子结构与分子式的定义、表示方式以及其在化学领域的应用。
一、分子结构分子结构是指化学物质中原子之间的连接方式和空间排布。
分子结构决定了化学物质的性质和反应行为。
常见的分子结构包括线性结构、分枝结构、环状结构等。
1. 分子间键连接分子结构的基础是分子间的键连接。
常见的分子间键连接有共价键、离子键和金属键。
共价键是通过电子的共享形成的,离子键是通过正负离子之间的静电吸引力形成的,金属键是通过金属原子中的自由电子形成的。
2. 分子结构的表示为了方便描述和研究化学物质的分子结构,化学家们采用了多种方式来表示分子结构。
其中,最常用的方式是使用分子模型和结构式。
- 分子模型分子模型是一种立体化的方式来表示分子结构。
它通过使用球和棍子等模型,以原子和键连接的形式展示分子的空间构型。
分子模型可以更直观地展示分子之间的相互作用和空间排布。
- 结构式结构式是一种平面化的方式来表示分子结构。
它使用符号和线条来表示分子中的原子和键连接。
常见的结构式有线结构式、简化结构式和希夫轴式等。
结构式不仅可以准确地描述分子结构,还可以方便地进行分子之间的比较和分析。
二、分子式分子式是一种简洁明了的化学符号来表示分子的组成和数量。
分子式由元素符号和下标组成,下标表示每个元素的原子数目。
有机化合物的分子式一般以最简式表示,即将分子中各元素的原子比例化为最简整数比。
1. 电离式分子式电离式分子式可以反映化学物质在溶液中的电离状态及各离子的数量。
例如,NaCl的电离式分子式为Na+ + Cl-,表示它在溶液中电离为钠离子和氯离子。
2. 分子量和摩尔质量分子量是指化学物质分子中各原子相对原子质量的总和。
摩尔质量是指化学物质的分子量在单位摩尔下的质量,单位为g/mol。
分子量和摩尔质量是计算化学反应中物质的量的重要参数。
三、分子结构与分子式的应用分子结构和分子式是化学研究和应用中的重要工具,具有广泛的应用价值。
分子与分子键:分子结构和化学键的类型
分子与分子键:分子结构和化学键的类型分子是由两个或多个原子通过化学键连接而成的,它们以一定的方式排列在一起,形成了不同种类的分子结构。
分子结构的形成与分子间的化学键类型有着密切的关系。
本文将从分子结构和化学键的类型两个方面来介绍分子与分子键的关系。
一、分子结构分子结构描述了分子中各个原子的排列方式和相互之间的关系。
根据分子中原子之间的连接方式,可以将分子结构分为线性结构、分支结构和环状结构。
1. 线性结构线性结构的分子由一条直线上的原子构成,原子间通过共价或离子键相连接。
例如,氢气(H2)的分子结构就是线性的,两个氢原子通过共价键连接在一起。
2. 分支结构分支结构的分子由一个或多个支链与主链相连而成。
支链与主链的连接点被称为侧基。
例如,异丙醇(C3H8O)的分子就是分支结构,它由三个碳原子和一个氧原子构成,其中一个碳原子上连接着一个甲基。
3. 环状结构环状结构的分子由一个或多个原子形成一个环状结构。
例如,蔗糖(C12H22O11)的分子就是环状结构,它由12个碳原子、22个氢原子和11个氧原子构成一个环。
二、化学键的类型化学键是用来连接原子的强力化学键。
根据原子间的电荷差异、共享电子对数目和电子云重叠程度,可以将化学键分为共价键、离子键和金属键。
1. 共价键共价键是由两个原子之间共享电子对而形成的。
它主要存在于非金属元素之间,在分子中连接了原子之间的化学键。
共价键可以进一步分为单键、双键和三键,取决于原子间共享的电子对数目。
例如,氨气(NH3)中氮原子与三个氢原子之间通过共价单键连接。
2. 离子键离子键是由正负电荷相互吸引而形成的键。
它主要存在于金属元素和非金属元素之间,形成了离子晶体的结构。
离子键是通过转移电子形成的,阳离子和阴离子之间通过吸引力相互连接。
例如,氯化钠(NaCl)的晶体结构由钠阳离子和氯阴离子通过离子键连接。
3. 金属键金属键是存在于金属元素之间的键。
它的形成是由于金属元素中的自由电子形成了电子海,多个金属原子通过共享这些自由电子而连接在一起。
化学物质的分子结构与分子量
化学物质的分子结构与分子量是化学研究中的重要内容。
分子结构是指分子中原子的排列方式,而分子量则是指分子中原子的总数。
分子结构可以用分子模型来表示,它可以帮助我们更好
地理解分子中原子的排列方式。
分子模型可以用球形、条形、线形等不同的形状来表示,每种形状都有其特定的含义。
例如,球形模型表示原子在分子中是均匀分布的,而条形模型则表示原子在分子中是不均匀分布的。
分子量是指分子中原子的总数,它可以用分子式来表示。
分子式是由原子的符号和数量组成的,它可以帮助我们更好地理解分子中原子的总数。
例如,水分子的分子式是H2O,表示
水分子中有2个氢原子和1个氧原子。
化学物质的分子结构与分子量是化学研究中的重要内容,它们可以帮助我们更好地理解分子中原子的排列方式和总数。
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3
平面三 角形
Sp3 杂化
1个s轨道、 ¼s、¾p 3个p轨道
4
四面体
杂化类型 立体构型
sp3
sp2
sp
Sp3d或 dsp3
Sp3d2或 d2sp3
正四面体 正三角形
直线形 三角双锥 正八面体
VSEPR模型
AY4
AY3
AY2
AY5
AY6
2
3
4
5
6
Linear
Trigonal planar
Tetrahedral
骨架时,中心原子上有一对垂直
于分子的骨架的未参与杂化的
p轨道可以形成二个键。
举例?
4. 不等性sp3杂化
NH3
2p
sp 杂化
3
2s
HNH 107 18'
ο
H 2O
2p 2s
HOH 104 30
ο
'
sp 杂化
3
sp
3
3 应用举例
1. 在 BCl3 和 NCl3 分子中,中心 原子的氧化数和配体数都相同,用杂
化轨道理论判断二者空间分子结构是
否相同? 为什么?
BCl3 中B采取sp2杂化, BCl3 为平 面三角形; NCl3 中N采取sp3不等性杂化,
NCl3 为三角锥形。
2. 在 sp2 和 sp 杂化轨道中,是否 也存在不等性杂化?各举一例!
SO2 ; CO
3. 用杂化轨道理论说明CO的形成和 价键结构。
相互平行进行同号重叠(肩并肩)。
通常,如果原子之间只有1对电子,形成 的共价键是单键,通常总是σ 键,如果原子间的 共价键是双键,由一个σ 键一个p键组成,如果是 叁键,则由一个σ 键和两个p键组成。
乙炔分子中的 1个σ键和2个π键及方向
σ键和π键的特征比较
特征
原子轨道重叠方式
键
沿键轴方向相 对重叠
III 型 筛选结果
(I)(III) (III)
简单价键理论和价层电子对理论无法
解决的问题: CH4的形成和结构
CO的价键结构
C
O
杂化轨道理论—价键理论(二)
1杂化轨道理论的基本要点 2 s-p轨道杂化的基本类型 3 应用举例
1杂化轨道理论的基本要点
•成键时中心原子能级相近的价电子轨道 混合杂化,形成新的价电子轨道—— 杂化轨道。 •杂化前后轨道数目不变。 •杂化后轨道伸展方向,形状发生改变
F S F F F F
F
F
S F
√
2
lp- bp(90o)
3
结论:lp占据水平方向三角形, 稳定分 子构型为变形四面体(跷跷板形)。
例:ClF3属AX3E2=AY5,试预测其分子 几何构型。
方向角 90度 lp-lp lp-bp bp-bp
(I) 0 6
I型 II 型 作用对数目 (II) (III) 1 0 4 不再考虑 不再考虑
具有相同的通式——AXm,而且
价电子总数相等的分子或离子具有相
似的结构特征,这个原理称为“等电 子体原理”。
这里的“结构特征”的概念既包
括分子的立体结构,又包括化学键
的类型,但键角并不一定相等,除 非键角为180或90等特定的角度。
通式 价电子 分子或离子 分子或离 中心原子 含大 总数 子构型 杂化方式 键类型 4 CO2、CNS-、 AX2 16 sp 2 个 3 + NO2 、N3
杂化轨道理论: 中心原子杂化方式 sp杂化 分子构型 直线形
三角形 等性杂化 2杂化 sp s-p杂化 不等性杂化 角形 sp3杂化 等性杂化 四面体 三角锥 角形
不等性杂化
共价分子的性质
1 键长 2 键能 3 键角
1 键长
键长:
分子中两个原子核间的平均距离。
键长可用实验方法测定,也可进行 量子化学理论计算,但复杂分子中键长 的计算很困难,主要由实验测定。
•确定电子对的空间构型 (电子对的基本构型):
VP=2 VP=3 VP=4 直线形 平面三角形 正四面体
VP=5
VP=6
三角双锥
正八面体
Linear (180°) B A B
B—A—B
(180°) (120°)
B
B Tetrahedral (109°28’) B B B A B
(109°28’)
(为了更好的形成键)。
杂化过程包括:
中心原子参与杂化的价电子轨道上 电子的激发、轨道形状的改变和轨道 能量的改变。
2 s-p轨道杂化的基本类型
s-p杂化轨道的类型
杂化轨 参与杂化的 杂化轨道 杂化轨 杂化轨 分子举例 道类型 轨道 的成分 道数目 道形状 Sp杂化 1个s轨道、 ½ s、½p 1个p轨道 Sp2 杂化 1个s轨道、 ⅓s、⅔p 2个p轨道 2 直线形 BeCl2 键角: 180 BF3 键角: 120 CH4 键角: 109.5
如用价层电子对互斥理论如何判
断其构型?
价层电子对互斥理论的基本要点:
价层电子对互斥理论的核心思 想是价层电子对之间排斥作用最 小的构型是最稳定的构型!
根据这一核心判断分子构型的步骤应
该有:
1. 计算中心原子的价层电子对数; 2. 给出电子对的基本构型;
3. 判断出分子的稳定构型。
•确定中心原子的价层电子对数: 以AXm为例 (A—中心原子,X—配位原子) :
VP= (5+5)=5
LP = 0 LP = 0 LP = 0
1 2
LP = 0
SF6
VP= (6+6)=6
1 2
LP = 0
(2) lp≠0时,分子的空间构型≠电子对 的空间构型,分子的空间构型应使价层 电子对斥力最小
VP=3
VP=4
VP=5
VP=6
注意: (1)“分子立体构型”是指不包括 孤对电子对的AXn中的A和n个X(配位 原子)在空间的排布.
价层电子对互斥理论
1 价层电子对互斥理论
(VSEPR)基本要点
2 价层电子对互斥理论应用举例
1 价层电子对互斥理论基本要点
价层电子对互斥理论(VSEPR) 是 1940年由N. Sidgwich 和 H. Powell 提出 的,用于预测简单分子或离子的立体 结构。
例: .. N H H H H O H
2 键能
键能: 在常温(298K)下基态化学键分解 成气态基态原子所需要的能量。对于
VP=1/2[A的价电子数+X提供的价电子数
±离子电荷数( 负/正)]
原则: ①A的价电子数=主族序数; ②配体X:H和卤素每个原子各提供一 个价电子, 氧与硫不提供价电 子; ③正离子应减去电荷数,负离子应加上电
荷数。
例:
1 VP ( SO ) (6 4 0 2) 4 2
2 4
π键
沿键轴方向平行 重叠
原子轨道重叠部位 两原子核之间, 键轴上方和下方, 在键轴处 键轴处为零 原子轨道重叠程度 大 小 键的强度 较大 较小
化学活泼性
不活泼
活泼
4 单键、双键和三键
H
H N H
H C=C H H H
C
O
H
问题:
什么情况下形成单键?双键?三键?
虽然价键理论能说明共价键的形成, 及双键和三键的形成,但不能说明分 子的立体结构(分子构型,如H2O的 结构)。
F
BF3的空间构型
为平面三角形
F
B
F
B: 2s22p1
2s
2p
2s
2p
激发
2s
2p
sp2
sp2杂化
F F
B
BF3的形成
F
三个sp2杂化轨道
凡符合VSEPR模型的AY3通式的
分子或离子中心原子大多数采取sp2
杂化轨道。 以sp2杂化轨道构建轨道的中 心原子必有一个垂直于sp2骨架的 未参与杂化的p轨道,如果这个轨道 跟邻近原子上的平行p轨道重叠,并 填入电子,就会形成键。
分子结构
共价键的概念—价键理论(一)
1 价键理论的基本观点 2 键 3 键 4 单键、双键和三键
1 价键理论的基本观点
量子力学处理H2分子的结果: 两个氢原子电 子自旋方式相反, 靠近、重叠,核间 形成一个电子概率 密度较大的区域。 系统能量降低,形 成氢分子。
核间距 R0为74 pm。 共价键的本质——原子轨道重叠, 核间电子概率密度大吸引原子核而成 键。
例:
E
AY4
E E H N H N H H H H H H H H
H C H C H H H H
O H O H
AXn
2 价层电子对互斥理论应用举例
例:
试用VESPR模型预测 H2O分子的立 体构型。 解:(1)H2O分子属AX2E2=AY4 (2)VSEPR 理想模型为正四面体 , 价 层电子对间夹角均为10928'。
键长 键 能 l/pm E/(kJ²mol-1) 74 436 154 346 134 602 120 835 145 159 110 946 109 414 96 464
由表数据可见,H-F, H-Cl,
H-Br, H-I 键长依次递增,而键能 依次递减;单键、双键及叁键的键长 依次缩短,键能依次增大,但与单键 并非两倍、叁倍的关系。
B
B
A
B
B B
6
B
A B
B
B
(180°)
B
(120°)
(90°,180°)
•确定孤对电子数和分子空间构型
(1) LP=0 分子的空间构型=电子对的空间构型