多原子分子的结构包括两方面内容
分子和原子及原子的结构
分子和原子及原子的结构原子是物质的基本单元，由质子、中子和电子组成。
质子和中子集中在原子核中，而电子则围绕着原子核运动。
质子具有正电荷，中子没有电荷，电子具有负电荷。
这使得原子整体上是电中性的，因为质子的正电荷和电子的负电荷相互抵消。
原子的结构可以用量子力学描述。
量子力学是一种描述微观世界的物理学理论，可以解释电子在原子中的行为。
根据量子力学，电子不能只沿着特定的轨道运动，而是存在于不同的能级上。
能级是原子中电子能量的离散值。
每个能级都有一个最大容纳的电子数。
最内层最接近原子核的能级容纳最多的电子数为2，其次是8，以此类推。
这也解释了为什么元素的周期表中原子序数较小的元素比较稳定。
原子中的电子可以通过吸收或放出特定能量的光子来跃迁到不同的能级。
当电子吸收能量时，跃迁到较高的能级，当电子释放能量时，跃迁到较低的能级。
这解释了为什么原子能够吸收和发射特定波长的光线，即光谱现象。
分子是由两个或多个原子以共享电子形成的化学物质。
在分子中，原子通过成键共享电子以达到更稳定的状态。
存在多种类型的键，包括共价键、离子键和金属键。
共价键是最常见的一种键，它涉及原子之间的电子共享。
共价键可以是单键、双键或三键，具体取决于共享的电子数。
共价键形成后，形成的分子在空间中具有一定的结构和形状。
离子键是由正离子和负离子之间的相互吸引力形成的。
正离子失去了一个或多个电子，而负离子获得了一个或多个电子。
离子键是离子晶体的基础，如氯化钠（NaCl）。
金属键是由金属原子间的电子云形成的。
金属原子是以海绵状排列，它们的外层电子被共享，并围绕整个金属结构中的正离子运动。
这解释了金属的特殊性质，如导电性和可塑性。
总结起来，原子是物质的基本组成单位，由质子、中子和电子组成，并具有一定的结构和能级。
分子是两个或多个原子通过共享电子形成的化学物质。
理解原子和分子的结构对于理解化学的基本原理和性质至关重要。
第六章 分子的结构与性质
有时不写σ1s和σ*1s轨道，而用符号KK表示 例2. N2分子（14个电子）的结构。
1．推测分子的存在和阐明分子的结构 (1)H2+分子离子与Li2分子 H2+分子轨道式：H2+*(σ1s)1]。由于有1个电子进入(σ1s)成键轨 道，体系能量降低了，因此从理论上推测H2+分子离子是可能 存在的。[H· H]+分子离子中的键称单电子σ键。同理： Li2*KK(σ2s)2]。体系能量也降低，推测Li2分子也是可能存在的。 Li：Li分子中的键称单(σ)键。 (2)Be2分子与Ne2分子 Be2分子有8个电子；Ne2分子有20个电子。假如这两种分子 都能存在，则：
• 6．1 键参数 • 凡能表征化学键性质的量都可称为键参数。 在此着重介绍键能、键长和键角。 • 6．1．1键能 • 键能粗略而言是指气体分子每断裂单位物 质的量的某键(6.022×1023个化学键)时的焓 变。 • 键能可作为衡量化学键牢固程度的键参数， 键能越大，键越牢固。 • 对双原子分子来说，键能在数值上就等于 键解离能(D)。例如： •
第六章 分子的结构与性质
• 分子结构，通常包括两个方面： • (1)分子的空间构型 实验证实，分子按照 一定的规律结合成整体，使分子在空间呈现 出一定的几何构型。 • (2)化学键 化学上把分子或晶体内相邻原 子(或离子)间强烈的相互吸引作用称为化学 键。化学键分为离子键、共价键和金属键三 种基本类型。 • 此外，在分子之间还普遍存在着一种较弱 的相互吸引作用，通常称为分子间力或范德 华力。有时分子间或分子内的某些基团之间 还可能形成氢键。
• N原子的价层电子构型为2s22p3，成键时这4 个价电子轨道发生sp3杂化：
• 这种产生不完全等同轨道的杂化称为不等性 杂化。 • H20分子
18 分子结构2
§3 共 价 键 的价 键 理 论
四、共价键的键型
第 八 章
共价键的键型有两种键，键
两个原子都含有成单的 s和px， py，pz电子，当它们沿x轴 接近时，能形成共价键的原子轨道有：s-s、px-s py-py px-px pz-pz
分 键: 沿键轴方向，以“头碰头”的方式发生轨道重叠， 子 轨道重叠部分是沿着键轴呈圆柱形的对称分布。 结 特点：键的键能大，稳定性高。 构
107°18′
101.9pm
N H H H
6
§1 化 学 键 参 数 四、键的极性
第 八 章 分
非极性键：在单质分子中两个原子之间形成的化 学键，由于原子核正电荷重心与负电 荷重心重合，叫做非极性键。
极性键：不同原子间形成的化学键，由于原子的电 子 负性不同，成键原子的电荷分布不对称，电 结 负性较大的原子带部分负电荷，电负性较 构 小的原子带部分正电荷，正负电荷重心不 重合，形成极性键。
第 八 章 分 子 结 构
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§2 离 子 键
⑸、9~17电子构型：最外层为9~17个电子，ns2 np6 ndx(x=1~9) 如Cr3+、Fe2+
第 八 章 分 子 结 构
说明：
一般在离子的电荷和半径大致相同的条件下，不同构型 的正离子对同种负离子的结合力的大小可有如下经验规律： 8 电子构 型的离子
24
§3 共 价 键 的价 键 理 论
共价键的实质：成键原子的原子轨道发生了重叠。
第 八 章 分 子 结 构
二、价键理论
基本要点：
1、电子配对原理 两个原子接近时，自旋方向相反的成单电子可 以互相配对，形成共价键。
例如：
25
§3 共 价 键 的价 键 理 论
小学科学课堂中的分子和原子结构解析
原子：物质的基本组成 单元，由质子、中子和 电子构成，具有特定的 核电荷数和核外电子数。
分子和原子的组成
分子由两个或多个 原子组成，它们通 过化学键连接在一 起。
原子由位于原子中 心的原子核和核外 电子组成，原子核 又由质子和中子组 成。
分子和原子的组成 是构成物质的基本 单位，对物质的性 质和变化起着至关 重要的作用。
物理性质：原子具有不同的质量和大小，可以通过光谱分析等方法研究其能级和跃迁。
同位素：具有相同质子数和不同中子数的原子互为同位素，它们的物理性质和化学性质略有 不同。
放射性：某些原子能够自发地放出射线，这种现象称为放射性，这种原子被称为放射性原子 或放射性核素。
原子中的能量状态和跃迁
原子中的能量 状态：原子中 的电子在不同 的能级上运动， 形成不同的能
量状态。
电子跃迁：电 子在不同能级 之间跃迁，吸 收或释放能量， 产生光谱线。
跃迁类型：自 发跃迁、受激 跃迁和诱导跃
迁。
能量守恒：在 跃迁过程中， 总能量保持不
变。
分子和原子的 应用
分子和原子在化学反应中的作用
分子和原子是化学反应的基本单元，它们通过结合、分离和重新组合来形 成新的物质。
在化学反应中，分子和原子通过电子转移、共价键的形成和断裂等方式相 互作用。
小学科学课堂 中的教学策略
教学方法和手段
实验探究：通过实验 引导学生观察、思考 和探究分子和原子结 构
模型制作：让学生动 手制作分子和原子的 模型，增强感性认识
互动讨论：组织学生 进行小组讨论，交流 观点，加深理解
信息技术应用：利用 多媒体课件、动画等 信息技术手段辅助教 学，提高学生的学习 兴趣和理解能力
分子结构解析
《分子的空间结构》 讲义
《分子的空间结构》讲义一、分子结构的基本概念在化学的世界里，分子是构成物质的基本单位之一。
而分子的空间结构，则决定了物质的许多性质，包括物理性质和化学性质。
分子的空间结构指的是分子中原子的空间排列方式。
这种排列方式不是随意的，而是受到多种因素的影响，比如化学键的类型、原子的大小和电负性等。
二、影响分子空间结构的因素1、化学键类型化学键分为共价键、离子键和金属键。
在大多数分子中，共价键起着主导作用。
共价键又分为单键、双键和三键。
单键可以自由旋转，而双键和三键则不能自由旋转，这会对分子的空间结构产生限制。
2、原子的大小不同的原子具有不同的大小。
在分子中，较大的原子会占据更多的空间，从而影响其他原子的位置。
3、电负性电负性是原子吸引电子的能力。
当不同电负性的原子形成共价键时，电子会偏向电负性较大的原子，导致键的极性。
这种极性会影响分子的空间结构，使分子呈现出一定的极性或非极性特征。
三、常见分子的空间结构1、双原子分子像氢气（H₂）、氧气（O₂）等双原子分子，由于只有两个原子，其空间结构是直线型的。
2、三原子分子（1）二氧化碳（CO₂）二氧化碳分子中，碳原子与两个氧原子分别形成双键，分子呈直线型。
（2）水分子（H₂O）水分子中，氧原子与两个氢原子形成共价键，由于氧原子的电负性较大，使得分子呈现出 V 型结构。
3、四原子分子（1）氨气（NH₃）氮原子与三个氢原子形成共价键，氮原子还有一对孤对电子。
由于孤对电子的存在，氨气分子呈现出三角锥型结构。
（2）甲醛（CH₂O）碳原子与氧原子形成双键，与两个氢原子形成单键，分子呈平面三角形结构。
4、五原子分子（1）甲烷（CH₄）甲烷分子中，碳原子与四个氢原子形成四个等同的共价键，分子呈正四面体结构。
四、分子空间结构的测定方法1、 X 射线衍射法这是一种常用的测定晶体中分子结构的方法。
通过 X 射线照射晶体，根据衍射图谱可以推断出分子的空间结构。
2、红外光谱法不同的化学键和官能团在红外光谱中有特定的吸收峰，通过分析红外光谱可以了解分子中的化学键类型和分子的结构。
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。
初中化学人教版教学设计《分子和原子》教案
初中化学人教版教学设计《分子和原子》教案一、教学内容本节课选自人教版初中化学教材第四章第一节《分子和原子》。
教学内容主要包括：分子和原子的基本概念，分子与原子的区别与联系，以及分子的基本性质。
二、教学目标1. 知识与技能：使学生理解分子和原子的基本概念，掌握分子与原子的区别与联系，了解分子的基本性质。
2. 过程与方法：通过实践情景引入、例题讲解、随堂练习，培养学生的观察能力、思维能力和解决问题的能力。
3. 情感态度与价值观：激发学生对化学学科的兴趣，培养学生的科学素养，使学生认识到分子和原子在生活中的重要性。
三、教学难点与重点教学难点：分子与原子的区别与联系。
教学重点：分子和原子的基本概念，分子的基本性质。
四、教具与学具准备教具：多媒体课件、实验器材。
学具：分子模型、原子模型、实验报告单。
五、教学过程1. 导入：通过展示日常生活中的分子现象，如香味的传播、湿衣服晾干等，引导学生思考分子和原子的关系。
2. 新课导入：讲解分子和原子的基本概念，介绍分子与原子的区别与联系。
3. 实践情景引入：进行分组实验，观察分子的运动现象，如氨水与酚酞试液的显色反应。
4. 例题讲解：讲解分子和原子的相关例题，巩固所学知识。
5. 随堂练习：布置分子和原子的习题，检验学生的学习效果。
六、板书设计1. 分子和原子的基本概念2. 分子与原子的区别与联系3. 分子的基本性质4. 实践情景引入：氨水与酚酞试液的显色反应5. 例题讲解：分子和原子的相关习题七、作业设计1. 作业题目：（1）解释下列现象中涉及到的分子和原子：湿衣服晾干、香水扩散、铁生锈。
（2）简述分子和原子的区别与联系。
（3）列举三个日常生活中的分子现象，并说明其原理。
答案：（1）湿衣服晾干：水分子蒸发；香水扩散：香水分子在空气中扩散；铁生锈：铁原子与氧气分子发生化学反应。
（2）分子和原子的区别：分子是由两个或多个原子通过化学键结合在一起，具有独立存在的能力；原子是构成物质的基本粒子，由原子核和电子组成。
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。
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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
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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：
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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。
初中化学基础知识点总结
初中化学基础知识点总结化学是一门科学，研究物质的结构、组成和性质，是自然科学的重要分支。
初中阶段所学化学主要包括物质的结构、元素周期表、化学键、化学方程式、酸碱中和等方面的知识。
下面将对这些基础知识点进行总结。
一、物质的结构物质的结构包括三个方面，即原子结构、分子结构和离子结构。
1. 原子结构原子是物质的基本组成部分，由原子核和电子组成。
原子核包括质子和中子，质子负责原子的化学性质，中子负责原子的物理性质。
原子的电子分布在能级上，第一能级内最多只能容纳2个电子，第二能级内最多能容纳8个电子，第三能级内最多能容纳18个电子。
2. 分子结构分子是由两个或两个以上原子通过化学键结合形成的。
分子结构分为线性、分子离心、V字形等不同形式，形式决定了分子的性质。
3. 离子结构离子是电荷不平衡的物质，具有正电荷和负电荷。
离子可以通过电解生成，也可以通过化学反应转化而成。
二、元素周期表元素周期表是按照元素原子序数排列的表格，可用于预测元素的性质。
元素周期表分为周期（横）和族（纵）两个方向，周期数为7，族数为18。
元素周期表中的元素都有各自的符号和名称，符号是因为拉丁文名称的第一个字母组成的缩写，名称是由英文或拉丁文组成的。
三、化学键化学键是将两个或两个以上原子结合起来形成分子的方式。
常见的化学键有离子键、共价键和金属键等。
1. 离子键离子键是由正离子和负离子的电荷吸引形成的化学键。
离子键形成的化合物通常为晶体，具有高熔点、高沸点和良好的导电性。
2. 共价键共价键是将两个原子之间的电子共享形成的化学键。
共价键可以分为单键、双键和三键。
单键的强度较弱，三键的强度较强。
3. 金属键金属键是由金属原子间的电子互相共享形成的键。
金属键形成的金属具有良好的导电性、导热性和可塑性等特点。
四、化学方程式化学方程式是描述化学反应过程的方式。
化学方程式中的物质有反应物和生成物两种类型。
化学方程式中必须保持质量守恒和电荷守恒。
化学方程式也可用于计算反应物质量、生成物质量和反应产物的百分比等。
多原子分子的结构和性质
5.1 价电子对互斥理论
价电子对包括成键电子对(bp)和孤电子对(lp)。 原子周围各个价电子对之间由于互相排斥，在键长一 定的条件下，互相间距越远越稳定。
价电子对之间斥力的来源：静电排斥；Pauli斥力。
为使价电子对间互相远离，可将价电子对看作等距排 布在一个球面上，形成多面体。
于sp1,sp2,sp3杂化来说，上式等价于：
cosij pip jd (i j ) / (i j )
其中pi是杂化轨道i中的归一化的p轨道组合。
等性杂化轨道：以sp3杂化为例
每个杂化轨道中，有1/4是s轨道，3/4是p轨道
i
1s 2
3 2 pi;
i 1, 2, 3, 4
pi aipx px aipy p y aipz pz
由于是不等性杂化，杂化轨道的成分与等性杂化不 同，轨道间的夹角也不同，一般情况下，要么已知 轨道间夹角，求出轨道成分，要么已知轨道成分， 求出轨道夹角。以前一种情况为例。
水分子中，两根H-O键间的夹角为104.5°
首先建立坐标系，将其中一根H-O键的杂化轨道放 在x轴上，另一个在x-y平面，则
1 1s 1p1
1 1
cos104.5
0
11
0.2002 0.7998
不妨取 1 2 0.4474; 1 2 0.8943
夹角公式 cos104.5 p1p2d a2 px 0.2504
a2 py 1 a22px 0.9681(任意取其中一个)
结果： 每个H-O键中s轨道成分占20.02%，p轨道占79.98% 每对孤对电子中s轨道占(1-2×20.02%)/2=29.98%, p轨道占(3-2×79.98%)/2=70.02%
物理学中的原子结构和分子结构
物理学中的原子结构和分子结构物理学是自然科学的一个重要分支，其研究的内容包括了宏观和微观两个方面。
微观物理学研究的是原子、分子等微观结构的性质和规律，而其中的原子结构和分子结构的研究，则是物理学中最为重要的一个方向。
一、原子结构原子是物质世界中最基本的单位，也是整个宇宙中存在数量最多的物质。
对原子结构的研究，是物理学的重要课题之一。
在过去的几个世纪里，科学家们对原子结构的研究经历了不断的发展和变革。
最初，人们认为原子是一个不可分割的微粒，随着科学技术的进步，原子的结构开始逐渐被揭示出来。
1911年，英国物理学家Rutherford进行了具有里程碑意义的散射实验，发现原子核位于原子中央，而原子的外层则由电子云所组成。
这一发现极大地推动了原子结构研究的进程，为后来的量子力学研究奠定了基础。
20世纪初期，量子力学的诞生为原子结构的研究带来了一次革命性变革。
量子力学揭示出电子在原子中的能级构成和运动规律，并对原子的性质做出了详细的解释。
在量子力学的框架下，原子结构被进一步细化和解释。
电子的能级、轨道、自旋等概念得以初步建立；同时，量子化学的理论和方法被不断推陈出新，为后来化学研究提供了重要的理论工具和参考。
二、分子结构分子是由两个或更多个原子通过共价键或离子键结合而成的化合物，也是生命存在的基石。
分子结构的研究，是化学和生物学等领域的重要支撑。
分子的结构决定了它们的性质和功能，因此对分子结构的研究一直以来都是科学家们的重要课题。
在物理学的框架下，分子结构的研究主要借助于光谱学和计算化学等手段。
光谱学是研究物质光谱的学科，主要通过物质对光的吸收、散射和发射等过程来研究分子的结构和性质。
不同的分子会对不同波长的光产生不同的响应，因此可以利用光谱学手段来研究分子内部的结构和化学键的情况。
计算化学则是利用计算机模拟方法，对分子的结构、物理性质、电子结构等进行研究。
传统的计算化学方法主要是基于量子力学的计算方法，它可以模拟分子内部的原子核、电子等微观结构，并对分子的化学键、电子云、能量等进行数值计算和分析。
第6章 分子的结构与性质
键长和键角是描述分子几何结构的两个要素。
分子或晶体中相邻原子（或离子）间强烈的相互 吸引作用称为化学键。
共价键—Ch6 离子键—Ch7 金属键—Ch7 配位键—Ch8
6.2 价键理论
6.2.1 共价键
2. 化学键：分子或晶体内部，原子（或离子）之间存 在着较强烈的相互作用力。化学上把分子或晶体中相 邻原子（或离子）间强烈的相互吸引作用称为化学键。
§6.1 化学键参数 §6.2 价键理论 §6.3 分子的几何构型 杂化轨道理论 *价层电子对互斥理论 §6.4 分子轨道理论 §6.5 分子间力和氢键
6.1键参数 凡能表征化学键性质的物理量统称为键参数。
化学键的强度： 键级 (B.O.) 键能 (E)
分子的空间构型： 键长 键角
化学键的极性： 键距 (键的偶极距 u = q l )
6.1.1 键能 E°
在标准条件下将1摩尔的气态AB分子中的化学键断 开，使每个AB分子离解成两个中性气态原子A + B时 所需的能量或者所释放的能量。
当两个自旋方向相反的电子相互靠近时，两个1s原 子轨道发生重叠(波函数相加)，核间形成一个电子概 率密度较大的区域， 两个H原于核都被电子概率密 度大的电子云吸引，系统能量降低，当核间距达到 平衡距离R0(74pm)时，系统能量达到最低点----基态。 如果两个H原子核再接近，原子核间斥力增大．使 系统的能量迅速升高，排斥作用又将H原子推回平 衡位置。
ns-np杂化，ns-np-nd杂化，(n-1)d-ns-np杂化 ② 杂化轨道成键能力大于未杂化轨道。
+
+–
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。
物理学中的原子物理学与分子物理学
物理学中的原子物理学与分子物理学概述原子物理学和分子物理学是现代物理学中的两个重要分支。
原子是构成物质的最小单位，原子核和电子构成了原子的主要组成部分。
分子是由两个或更多原子紧密结合而成的，可以是同种元素的原子或不同种元素的原子。
原子物理学的研究重点是原子及其内部的结构、性质和相互作用的基本规律，其研究内容包括电子结构、原子光谱、原子核结构和原子反应等。
分子物理学主要研究分子的结构、振动、转动、电子结构、光谱学和分子反应等。
本文将从原子物理学和分子物理学的基础及应用方面进行探讨。
原子物理学的基础研究电子结构电子结构是原子物理学的基础研究之一，它探讨的是原子中电子的分布和排布。
原子核中的质子和中子对电子的吸引作用形成了原子中电子的运动轨道，这些运动轨道对应着不同的能级，越靠近原子核的轨道能级越低，反之轨道能级越高。
其中，n表示主量子数，l表示角量子数，m表示磁量子数，s表示自旋量子数。
电子的物理特性决定了原子的化学性质和化学反应的进行情况。
研究电子的结构和分布有助于理解化学反应的机理和动力学。
原子光谱原子光谱是原子物理学中的一个重要领域。
在空气中电极放电、光电子轰击等能量输入的条件下，原子会发射出一系列具有特殊谱线的光。
过去，科学家们通过观察和测量这些谱线的频率和波长来研究原子结构和特性。
现代技术的发展，如激光和微波辐射等，使得原子光谱研究的精度和广度大大提高。
研究原子光谱不仅可以增加对原子结构信息的了解，还可以成为分析和检测材料的一种有效方法。
原子核结构是原子物理学的关键问题之一。
原子核由质子和中子组成，质子带正电，中子是中性粒子。
物理学家通过实验研究发现，原子核表现出明显的壳模型结构。
原子核壳模型中的核子填充方式类似于原子的电子填充方式，不同的是原子核壳层类型和个数都比原子壳层少。
通过研究原子核结构，可以了解原子核的稳定性、核反应和核能的利用和消耗等问题。
原子反应原子反应可以看作是原子核与物质相互作用的基本过程。
分子结构的秘密从简单到复杂
分子结构的秘密从简单到复杂分子结构是化学和生物科学中一个至关重要的概念，它不仅是理解物质性质的基础，也为各种科学研究提供了理论支持。
分子是由原子通过化学键结合而成的，而分子结构则指的是这些原子如何在三维空间中排列。
分子结构可以分为简单和复杂两种类型，随着科学的发展，我们对分子结构的理解已经从最初的简单模型深入到复杂的立体结构。
本文将逐步揭示分子结构的秘密，从基础的分子概念到复杂的生物分子的结构解析。
分子的基本概念首先，必须明确“分子”这一概念。
分子是由两个或多个原子通过共价键结合形成的最小化合物单位。
这意味着一个分子的组成和结构将直接影响其性质，例如熔点、沸点、溶解度等。
根据不同的原子组合，分子可以是同种元素构成（如氢气H₂、氧气O₂等），也可以是不同元素构成（如水H₂O、二氧化碳CO₂等）。
原子的组成与排列原子的定义: 原子是物质的基本单位，由质子、中子和电子组成。
质子的数量决定了元素的性质，而电子的排列则影响原子的反应性。
键的形成: 原子间通过化学键结合形成分子，主要包括三种类型：共价键、离子键和金属键。
在共价键中，原子通过共享电子来结合；在离子键中，原子通过电荷吸引力结合；金属键则是金属原子共享其外层电子。
分子的表示: 分子的化学式可以用元素符号和数字表示，如H₂O 表示一个水分子，其中两个氢原子和一个氧原子通过共价键结合。
分子的几何结构初步了解了基本概念后，我们来探讨分子的几何结构。
分子的几何形状对其化学性质有着深远影响。
根据VSEPR理论（价层电子对排斥理论），不同数目的电子对会导致不同的几何形状。
例如：线形：当中心原子都有两个取代基时，形成线形结构，如CO₂。
折线型：当中心原子有两个键合基和一个孤立电子对时，如水H₂O。
平面三角形：当中心原子有三个取代基时，如BF₃。
四面体：当中心原子有四个取代基时，如甲烷CH₄。
此外，立体异构现象也与分子的空间构型密切相关，相同化学式但不同空间排列的分子称为立体异构体。
结构化学 05第五章 多原子分子中的化学键
O 原子的两个杂化轨道：
104.5o
a c1 cos52.25o px sin 52.25o py c2s
H
H
0.61c1px 0.79c1py c2s
b c1 cos52.25o px sin 52.25o py c2s
x
0.61c1px 0.79c1py c2s
（ =0.30 ， ＝0.70），夹角（=115.4o ）
例2、NH3
实验测定 NH3 分子属C3v 点群。3个 N—H 键中 s ，p 成分相 同。∠HNH=107.3o。
按 H2O 的处理方法，N 原子杂化轨道中 s 轨道的成分：
(1) cos107.3o 0
0.23
形成 N—H 键的杂化轨道中：s 轨道占0.23，p 轨道占0.77，
用分子轨道理论（MO）处理多原子分子时，最一般的方 法是用非杂化的原子轨道进行线性组合，构成分子轨道，它们 是离域的，这些分子轨道中的电子并不定域在两个原子之间， 而是在几个原子之间离域运动。
◆ 离域分子轨道在讨论分子的激发态、电离能以及分子 的光谱性质等方面起很大作用。
◆ 理论分析所得的结果与实验数据符合。
2. 中心原子 A 与 m 个配位体 L 之间所形成的键可能是单键，也可 能是双键或叁键等多重键。双键和叁键可按一个键区计算原子间 互斥作用，但电子多空间大，斥力也大。
定性顺序为： 叁键—叁键 >叁键—双键 >双键—双键 >双键—单键 >单键—单键
3. 孤对电子对比成键电子对肥大，对相邻电子对的排斥作用较大。 ◆价电子对间排斥力大小次序： lp — lp >> lp — bp > bp — bp ◆孤电子对间排斥力随角度的增加而迅速地下降：
《分子和原子》教案
《分子和原子》教案一、教学内容本节课选自人教版八年级下册《化学》第二章第一节《分子和原子》。
教学内容主要包括：认识分子和原子的概念，理解分子和原子的性质，以及分子和原子在化学变化中的作用。
二、教学目标1. 知识目标：使学生理解分子和原子的定义，掌握它们的基本性质，了解它们在化学变化中的作用。
2. 技能目标：培养学生运用分子和原子的观点解释化学现象的能力。
3. 情感目标：激发学生对化学学科的兴趣，培养学生的科学素养。
三、教学难点与重点教学重点：分子和原子的概念、性质以及在化学变化中的作用。
教学难点：分子和原子之间的区别与联系。
四、教具与学具准备1. 教具：多媒体课件、分子模型、原子模型。
2. 学具：实验器材、分子和原子学习卡片。
五、教学过程1. 导入：通过展示宏观世界和微观世界的图片，引发学生对微观粒子的好奇，导入新课。
教师活动：展示图片，提出问题。
学生活动：观察图片，思考问题。
2. 新课讲解：教师活动：讲解分子和原子的概念、性质，结合多媒体课件进行演示。
学生活动：认真听讲，记录重点内容，参与课堂讨论。
3. 实践情景引入：教师活动：提出实践问题，引导学生思考。
学生活动：运用所学知识，分析解决问题。
4. 例题讲解：教师活动：讲解典型例题，分析解题思路。
学生活动：认真听讲，积极参与，掌握解题方法。
5. 随堂练习：教师活动：布置随堂练习，检查学生学习情况。
学生活动：独立完成练习，巩固所学知识。
学生活动：回顾所学内容，整理笔记。
六、板书设计1. 分子和原子的概念2. 分子和原子的性质3. 分子和原子在化学变化中的作用4. 分子与原子的区别与联系七、作业设计1. 作业题目：（1）解释下列现象，并用分子和原子的观点进行解释：a. 水通电氢气和氧气b. 空气可以压缩（2）简述分子和原子的区别与联系。
2. 答案：（1）a. 水分子在通电过程中分裂成氢原子和氧原子，氢原子结合成氢分子，氧原子结合成氧分子。
b. 空气中的分子之间存在间隙，在加压时分子间的距离变小，从而使空气体积减小。
多原子分子的结构和性质
（课堂讲授8学时） l. 价电子对互斥理论（VSEPR） 2. 杂化轨道理论 3. 离域分子轨道理论 4. HMO法 5. 离域键和共扼效应 6. 分子轨道对称性和反应机理 7. 共价键的键长和键能 8. 分子间作用力和分子形状 *9. 核磁共振谱
第五章 多原子分子的结构和性质
教学目标
通过五、六两章的学习，对常见多原子分子所包含的化 学键（包括定域单、双键，离域Π键，缺电子、多电子键， 配位键，金属多重键，氢键等），能作出正确的判断，从而 可推测其几何结构和化学性质。
优点：简单实用、判断结论准确，对分子结构能给 以启发和预见。
价层电子互斥理论
价层电子对互斥理论最初是由英国化学 家Sidgwick等人 于1940年提出分子几何构型 与价电子对互斥作用有关的假设，五十年代 后期经加拿大化学家Gielespie等人的补充和发 展形成系统理论，成为无机立体化学理论的 重要组成部分。价层电子对互斥理论是继杂 化轨道理论之后，用来解释分子空间构型的 重要方法。它的特点是简单易懂，不需应用 原子轨道概念，而判断、预言分子结构的准 确性不比杂化轨道理论逊色。
价层电子对互斥理论的要点
1、分子的立体构型取决于中心原子的价电子对的数 目。价电子对包括价层轨道电子对和孤对电子对。 2、价电子对之间存在斥力，斥力来源于两个方面， 一是各电子对间的静电斥力，而是电子对中自旋方向 相同的电子间产生的斥力。为减小价电子对间的排斥 力，电子对间应尽量相互远离。若按能量最低原理排 布在球面上，其分布方式为：当电子对数目为2时， 呈直线形；价电子对数目为3时，呈平面三角形；价 电子对数目为4时，呈正四面体形；价电子对数目为5 时，呈三角双锥形；价电子对数目为6时，呈八面体 形等等。如图7-22所示，抹去想象的球面，所得图形 就是价电子对的几何构型。
结构化学第五章多原子分子的结构和性质
结构化学第五章多原子分子的结构和性质多原子分子是由两个或更多个原子通过共价键连接在一起的分子。
在结构化学的研究中，对多原子分子的结构和性质进行分析是非常重要的。
本章主要介绍多原子分子的键角、电荷分布、分子极性以及它们的几何结构等方面的内容。
首先，多原子分子的键角是指由两个原子和它们之间的共价键所形成的夹角。
键角的大小直接影响分子的空间构型和立体化学性质。
结构化学家通过分析分子的键角可以确定分子的几何结构。
一般来说，当原子间的键角接近于109.5°时，分子的几何结构为四面体形；当键角接近120°时，分子的几何结构为三角锥形；当键角接近180°时，分子的几何结构为线性形。
其次，多原子分子的电荷分布对分子的性质起着重要的影响。
分子中的原子会通过共价键共享电子，形成电子云密度的分布。
根据电负性差异，原子会对电子云产生一定程度的吸引或排斥，并形成了分子中的正负电荷分布。
根据这种电荷分布，可以判断分子的极性。
当分子的正负电荷分布不平衡时，就会形成极性分子，如水分子；而电荷分布平衡时，就会形成非极性分子，如二氧化碳分子。
另外，多原子分子的分子极性也与分子的几何结构密切相关。
分子的几何结构会影响分子的偶极矩，从而决定分子的极性。
当一个分子的几何结构对称时，分子的偶极矩为零，分子为非极性分子；而当分子的几何结构不对称时，分子的偶极矩不为零，分子为极性分子。
例如，二氧化碳分子由于O=C=O的线性结构使得分子的偶极矩为零，因此二氧化碳是非极性分子；而水分子由于O-H键的角度小于180°，使得分子的偶极矩不为零，是极性分子。
在多原子分子中，还存在着共振现象。
共振是指在分子中一些共价键的原子成键和非键电子位置可以相互交换的现象。
共振的存在使得分子的键长和键能难以准确确定，同时影响分子的稳定性和反应性质。
共振的存在对于解释一些分子性质，如分子的稳定性和电子云的分布具有重要作用。
总之，多原子分子的结构和性质是结构化学研究中的重要内容。
化学物质的分子
化学物质的分子化学物质是由分子组成的，在化学反应中，分子之间发生着各种不同的作用和变化。
了解和研究分子结构以及分子之间的相互关系对于理解化学现象和物质性质具有重要意义。
本文将介绍化学物质的分子结构以及一些常见的分子类型。
1. 分子的概念与组成分子是最基本的化学单元，它由两个或多个原子通过化学键结合而成。
每个原子都有一个中心核，核内带正电荷的质子和带负电荷的电子。
原子核中质子的数量决定了原子的化学元素，而电子的数量决定了原子的化学性质。
当两个或多个原子结合在一起时，它们共享或转移电子，形成稳定的分子。
2. 分子的键与键能原子之间的结合是通过化学键来实现的。
化学键的形成是为了使原子达到较为稳定的电子结构，即满足八个电子的稳定状态（八个原子），称为“八隅电子计数规则”。
常见的化学键包括共价键、离子键和金属键。
共价键是通过原子间的电子共享而形成的，离子键是通过正负电荷之间的相互吸引而形成的，金属键是在金属元素中电子云的共享。
不同的键具有不同的键能，即形成和断裂化学键时需要的能量。
3. 分子的结构与几何构型分子的结构描述了分子内原子之间的相对位置和连接方式。
分子的结构决定了物质的性质。
化学键的结构可以通过实验和理论计算来确定。
分子的几何构型描述了分子中原子的空间排布。
常见的分子几何构型包括线性分子、平面三角形分子、四面体分子等。
分子的几何构型对于分子之间的相互作用和性质具有重要影响。
4. 分子间力分子间力对物质的相态和性质有重要影响。
分子间力包括范德华力、氢键和离子力。
范德华力是分子之间由于电子偶极矩相互引起的吸引力，氢键是通过氢原子与其他电负性原子（如氧、氮、氟）之间的相互作用而形成的特殊分子间相互作用，离子力是由正负电荷之间的相互吸引形成的。
5. 常见的分子类型化学物质可以分为无机化合物和有机化合物两大类。
无机化合物主要包括金属元素、盐类、氧化物等。
有机化合物是碳基化合物，其中碳与氢和其他元素组成的化合物。
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表 5.1 一些常见的杂化轨道
杂化轨道 参加杂化的原子轨道 构型
对称性 实例
sp
s , px
直线型
D∞h
sp2
s , px , py
平面三角形 D3h
sp3
s , px , py , pz
四面体形 Td
dsp2 dx2-y2 , s , px , py
平面四方形 D4h
dsp3 dz2 , s , px , py , pz
在3 个 sp2中 ），故组合系数为
1/
3，（ai2
1 3
,
ai
1 ) ；其余2/3 3
成分全由p 轨道组成，因与 x 轴平行，与 y 轴垂直，py没有贡献，全部为px 。
所以： 1
1s 3
2 3
px
同理： 2
1s 3
1 6
px
1 2 py
3
1s 3
1 6
px
Байду номын сангаас
1 2 py
2 3
300
2 cos 30 0 3
3.孤对电子对比成键电子对肥大，对相邻电子对的排斥较大。
★ 价电子对间排斥力大小顺序： lp — lp >> lp — bp > bp—bp
★ 孤电子对间排斥力随角度的减小迅速增大： ·夹角≤90o 的构型， lp — lp 斥力很大，构型不稳定 ； ·lp — lp必须排列在夹角 > 90o 的构型中， 斥力小，稳定。
由归一性可得： i *id 1
ai2 bi2 1
由正交性可得： i * jd 0
i j
★根据这一基本性质，可以根据杂化轨道的空间分布及 杂化前原子轨道的取向，写出杂化轨道中原子轨道的 组合系数。
例：由s, px , py 组成的 sp2 杂化轨道ψ1，ψ2，ψ3 ，当ψ1极大值方向
和 X 轴平行，由等性杂化概念可知每一轨道 s 成分占 1/3 （1个 s 分
•杂化的动力：受周围原子的影响。
•杂化的规律
★ 轨道的数目不变，空间取向改变 ； ★ 杂化轨道能与周围原子形成更强的σ键，或安排孤对电
子，而不会以空的杂化轨道存在。
•等性杂化轨道和不等性杂化轨道
★ 在某个原子的几个杂化轨道中，参与杂化的s、p、d 等成分相等（每个杂化后的轨道中含有原轨道的比例 相等），称为等性杂化轨道；如果不相等，称为不等 性杂化轨道。
第五章 多原子分子的结构和性质
● 多原子分子的结构包括两方面内容：
（1）组成分子的原子在三维空间的排布次序、相对位置， 通常由键长、键角、扭角等参数描述构型和构象。分子的 几何结构可用衍射方法（包括 X 射线衍射、电子衍射和中 子衍射）测定。 （2）分子的电子结构、化学键型式和相关的能量参数，通 常由分子轨道的组成、性质、能级高低和电子排布描述。分 子的电子结构可用谱学方法（包括分子光谱、电子能谱和 磁共振谱等）测定。
• 判断分子几何构型的规则：
1. 为使价电子对间斥力最小，可将价电子对看作等距离地排 布在同一个球面上，形成规则的多面体形式。
★ 当m+n=2 时，分子为直线形； ★ 当m+n=3 时，分子为三角形； ★ 当m+n=4 时，分子为四面体形； ★ 当m+n=5 时，分子为三方双锥形； ★ 当m+n=6 时，分子为八面体形。
三方双锥形 D3h
dsp3 dx2-y2, s , px , py , pz
四方锥形
C4v
d2sp3 dz2, dx2-y2, s , px , py , pz 正八面体形 Oh
CO2 , N3BF3 , SO3
CH4
Ni(CN)42PF5 IF5 SF6
• 杂化轨道满足正交性、归一性
例： i ais bi p
在键长一定的条件下，相互间距离愈远愈稳定。
·价电子对之间排斥力的根源
1. 是各电子对之间的静电排斥力； 2. 是Pauli 斥力，即价电子对之间自旋相同的电子互相回避
的效应。
·判断分子几何构型考虑的因素：
中心原子周围存在m个配位体L及n个孤对电子对E时，
根据斥力效应应考虑： 1. 多重键中多对电子集中在同一键区可作一个键处理； 2. 孤对电子空间分布的肥大性； 3. 电负性大小。
5.1 价电子对互斥理论（VSEPR）
• VSEPR :Valence shell electronic pair repelling 1940年提出，用来解释许多化合物的几何构型。
• 价电子对 ·成键电子对（bp） ·孤对电子对（lp）
• 价电子对互斥理论认为： 原子周围各个价电子对之间由于互相排斥作用，
·价电子对互斥理论不能应用的化合物
·过渡金属化合物（具有全充满、半充满或全空的 d轨道除外）。
5.2 杂化轨道理论
• 1931年Pauling提出，为了解释键角的变化。
• 杂化轨道
•杂化轨道：在一个原子中不同原子轨道的线性组合称为原子 的轨道杂化 ，杂化后的原子轨道称为杂化轨道。
•杂化的目的：更有利于成键。
R/a0
图5.2 碳原子的 sp3 杂化轨道等值线图
•杂化轨道最大值之间的夹角θ
根据杂化轨道的正交、归一条件
★两个等性杂化轨道的最大值之间的夹角θ满足：
cos 3 cos2 1 5 cos3 3 cos 0
2
3
2 sin 300
300
3
y 2 cos300
3
x
可以验证 1, 2 , 3, 满足正交、归一性
• 原子轨道经杂化使成键的相对强度加大
•原因：杂化后的原子轨道沿一个方向更集中地分布，当与其 他原子成键时，重叠部分增大，成键能力增强。
★图5.2 可见：
杂化轨道角度部分 相对最大值有所增 加，意味着相对成 键强度增大。
4. 电负性高的配体，吸引价电子能力强，价电子离中心原子较 远，占据空间相对较小。
·等电子原理
等电子原理指两个或两个以上的分子，它们的原子数 相同（有时不算H原子）、分子中电子数也相同，这些分 子常具有相似的电子结构，相似的几何构型，物理性质也 相近。
·价电子对互斥理论对少数化合物判断不准
例如： CaF2， SrF2，BaF2是弯曲形，而不是直线型。
2. 中心原子A 与 m 个配位体 L 之间所形成的键可能是单键， 双键或三键等多重键。双键和三键可按一个键区计算原子间 的斥力，但电子多空间大，斥力也大，
定性顺序为： ★ 三键 — 三键 >三键 — 双键 >双键 — 双键 >双键 — 单键 >单键 — 单键
用VSEPR方法判断原子A周围配位体和孤对电子对的空间排布 ALmEn