高中化学竞赛培训讲义 分子结构

高中化学竞赛培训讲义分子结构【高中知识】一．化学键1.含义及其分类通称为化学键，包括离子键和共价键。

化学键的形成与有关，它主要通过原子的或来实现。

2.一个化学反应的过程，本质上是旧化学键断裂和新化学键的形成。

二、离子键：1、离子键称为离子键①成键微粒：②成键本质：③成键条件：注意：1含有离子键的化合物均为离子化合物（如：大多数金属化合物、碱、盐类）2 金属和非金属不一定形成离子键，例如：氯化铝3非金属和非金属也能形成离子键，例如：氯化铵例1.下列化合物中有离子键的是（）（1）KI （2）HBr （3）Na 2 SO 4（4）NH 4 Cl （5）H 2 CO 3三、电子式：1、定义：在化学反应中，一般是原子的电子发生变化，我们可以在元素符号周围用小黑点（·或X）来代表原子的最外层电子，这种式子叫电子式。

2、电子式的的书写（1）原子的电子式（2）离子的电子式（3）离子化合物的电子式（4）用电子式表示化合物的形成过程：例2.用电子式表示氯化钠的形成过程：注意：左边写原子的电子式，右边写化合物的电子式，中间用箭头连接，离子化合物还要用箭头表示出电子的转移方向，不写反应条件。

例3用电子式表示下列化合物的形成过程KBr：MgCl 2：Na2S：四、共价键1、共价键叫做共价键①成键微粒：②成键本质：③成键条件：注意：（1）只含有共价键的化合物属于共价化合物（即若存在离子键，一定为离子化合物）（2）共价键存在于非金属单质的双原子分子中，共价化合物和某些离子化合物中（如NaOH、Na2O2）。

（3）稀有气体不存在任何化学键2、共价键的表示方法①电子式：单质：化合物：②结构式（用短线“-”表示一对共用电子）：H2 N2 HClH2O NH3 CO2 CH4 Cl2③用电子式表示共价化合物的形成过程：H2：HCl：例1 用电子式表示下列化合物的形成过程CO2：H2O：3、共价键的分类：①非极性键：在双原子单质分子中，同种原子形成的共价键，两原子吸引电子的能力，共用电子对任何一个原子，成键的原子都电性。

这样的共价键叫做非极性共价键，简称非极性键，可见非极性键是同种原子之间形成的共价键。

如：H-H键，Cl-Cl键，Na2O2中的O-O键等。

②极性键：：在化合物分子中，不同种原子形成的共价键，由于不同种原子吸引电子的能力，共用电子对必然偏向吸引电子能力的一方，所以吸引电子能力强的一方显电性，吸引电子能力弱的一方显电性。

这样的共价键叫做极性共价键，简称极性键，可见极性键是不同种原子之间形成的共价键。

如：H-Cl键，NaOH中的O-H键等。

五、等电子原理１、等电子体：原子总数相同，价电子总数也相同的微粒。

如：N2、CO、C22-、CN-CO2、CS2、N2O、CNO-、SCN-２、等电子体结构相似，性质相似。

六、配合物理论：1、配位键（1）概念共用电子对由一个原子单方向提供给另一原子共用所形成的共价键。

即“电子对给予—接受键”被称为配位键。

如配位键的形成条件：一方有；另一方有。

注意：配位键是一种特殊的共价键，但形成配位键的共用电子对由一方提供而不是由双方共同提供的。

（2）表示A B电子对给予体电子对接受体【举例】含有配位键的离子或分子：H3O+ NH4+实验2－2]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)，将析出深蓝色的晶体。

有关离子方程式：【过渡思考】什么是配位化合物呢？是否含有配位键就是配位化合物？阅读教材，找出配位化合物的概念。

2、配合物（1）定义：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。

（2）配合物的组成中心原子：配合物的中心原子一般都是带正电的阳离子，过渡金属离子最常见。

配位体：可以是阴离子，也可以是中性分子，配位体中直接同中心原子配合的原子叫配位原子，配位原子必须是含有孤对电子的原子。

配位数：直接同中心原子配位的原子的数目叫中心原子的配位数。

如：Co(NH3)5Cl]Cl2这种配合物，其配位体有两种：NH3、Cl-，配位数为5+1=6。

配离子的电荷数：配离子的电荷数等于中心离子和配位体的总电荷数的代数和。

【迁移思考】我们还见过哪些配位化合物的例子？（完成实验2-3）实验2-3]向盛有氯化铁溶液(或任何含Fe3＋的溶液)的试管中滴加1滴硫氰化钾(KSCN)溶液，观察实验现象。

七．键的极性和分子的极性1、极性键：由不同原子形成的。

吸电子能力较强一方呈正电性（δ+），另一个呈。

2、极性分子和非极性分子：极性分子中，不重合；非极性分子的重合。

八、范德华力及其对物质性质的影响范德华力：，又叫。

范德华力很弱，约比化学键小。

〔探究〕：（1）范德华力大小结论1：。

（2）范德华力与相对分子质量的关系：结论2：。

（3）范德华力与分子的极性的关系：结论3：。

九、氢键及其对物质性质的影响非金属元素的氢化物在固态时是分子晶体，其熔沸点和其分子量有关．对于同一主族非金属元素而言，从上到下，分子量逐渐增大，熔沸点应逐渐升高．而HF、H2O、NH3却出现反常，为什么？说明在HF、H2O、NH3分子间还存在除分子间作力之外其他作用．这种作用就是氢键。

1. 氢键：（1）氢键的表示：（2）形成氢键的一般条件：（3）分子内氢键和分子间氢键2. 氢键对物质性质的影响（1）：（2）：思考：氢键是否属于“化学键”？它与化学键、分子间作用力（范德华力）有什么关系？【典题解悟】例1. 下列物质的沸点，从高到低的顺序正确的是（）A.HI＞HBr＞HCl＞HFB.CI4＞CBr4＞CCl4＞CF4C.NH3＞PH3＞AsH3D.Na＞Mg＞Al【竞赛要求】路易斯结构式（电子式）。

价层电子对互斥模型对简单分子（包括离子）几何构型的预测。

杂化轨道理论对简单分子（包括离子）几何构型的解释。

共价键。

键长、键角、键能。

σ 键和π键。

离域π键。

共轭（离域）的一般概念。

等电子体的一般概念。

分子轨道基本概念。

定域键键级。

分子轨道理论对氧分子、氮分子、一氧化碳分子、一氧化氮分子的结构和性质的解释。

一维箱中粒子能级。

超分子基本概念。

【知识梳理】一、路易斯理论1、路易斯理论1916年，美国的Lewis 提出共价键理论。

认为分子中的原子都有形成稀有气体电子结构的趋势（八隅律），求得本身的稳定。

而达到这种结构，并非通过电子转移形成离子键来完成，而是通过共用电子对来实现。

通过共用一对电子，每个H均成为He 的电子构型，形成共价键。

2、路易斯结构式分子中还存在未用于形成共价键的非键合电子，又称孤对电子。

添加了孤对电子的结构式叫路易斯结构式。

如：H∶H 或H—H ∶N≡N∶O=C=O C2H2（H—C≡C—H）有些分子可以写出几个式子（都满足8电子结构），如HOCN，可以写出如下三个式子：哪一个更合理？可根据结构式中各原子的“形式电荷”进行判断：q = n v－n L－n b式中，q为n v为价电子数n L为孤对电子数n b为成键电子数。

判断原则：q越接近于零，越稳定。

所以，稳定性Ⅰ＞Ⅱ＞ⅢLewis的贡献在于提出了一种不同于离子键的新的键型，解释了△X 比较小的元素之间原子的成键事实。

但Lewis没有说明这种键的实质，适应性不强。

在解释BCl3, PCl5等未达到稀有气体结构的分子时，遇到困难。

二、价键理论1927年，Heitler 和London 用量子力学处理氢气分子H2，解决了两个氢原子之间化学键的本质问题，并将对H2的处理结果推广到其它分子中，形成了以量子力学为基础的价键理论(V. B. 法)1、共价键的形成A、B 两原子各有一个成单电子，当A、B 相互接近时，两电子以自旋相反的方式结成电子对，即两个电子所在的原子轨道能相互重叠，则体系能量降低，形成化学键，亦即一对电子则形成一个共价键。

形成的共价键越多，则体系能量越低，形成的分子越稳定。

因此，各原子中的未成对电子尽可能多地形成共价键。

例如：H2中，可形成一个共价键；HCl 分子中，也形成一个共价键。

N2分子怎样呢?已知N 原子的电子结构为：2s22p3每个N原子有三个单电子，所以形成N2分子时，N 与N 原子之间可形成三个共价键。

:N N:写成：形成CO分子时，与N2相仿，同样用了三对电子，形成三个共价键。

不同之处是，其中一对电子在形成共价键时具有特殊性。

即C 和O各出一个2p轨道重叠，O单独提供的。

这样的共价键称为共价配位键。

于是，CO 可表示成：配位键形成条件：一种原子中有孤对电子，而另一原子中有可与孤对电子所在轨道相互重叠的空轨道。

在配位化合物中，经常见到配位键。

2、共价键的特征——饱和性、方向性饱和性：几个未成对电子（包括原有的和激发而生成的），最多形成几个共价键。

例如：O 有两个单电子，H有一个单电子，所以结合成水分子，只能形成2个共价键；C最多能与H 形成4个共价键。

方向性：各原子轨道在空间分布是固定的，为了满足轨道的最大重叠，原子间成共价键时，当然要具有方向性。

如: HClCl的3pz和H的1s轨道重叠，要沿着z轴重叠，从而保证最大重叠，而且不改变原有的对称性。

再如：Cl2分子，也要保持对称性和最大重叠。

3、共价键键型成键的两个原子间的连线称为键轴。

按成键与键轴之间的关系，共价键的键型主要为两种：（1）键键特点：将成键轨道，沿着键轴旋转任意角度，图形及符号均保持不变。

即键轨道对键轴呈圆柱型对称，或键轴是n重轴。

（2）键键特点：成键轨道围绕键轴旋转180°时，图形重合，但符号相反。

如：两个2 pz沿z 轴方向重叠：::YOZ 平面是成键轨道的节面，通过键轴。

则键的对称性为：通过键轴的节面呈现反对称（图形相同，符号相反）。

为“肩并肩”重叠。

N2分子中：两个原子沿z轴成键时，pz 与pz“头碰头”形成键，此时，px 和px，py和py以“肩并肩”重叠，形成键。

1个键，2个键。

4、共价键的键参数（1）键能AB(g) = A(g) + B(g) △H = E AB = D AB对于双原子分子，解离能D AB等于键能E AB，但对于多原子分子，则要注意解离能与键能的区别与联系，如NH3：NH3(g) = H(g) +NH2(g) D1 = 435.1 kJ·mol-1NH2(g) = H(g) +NH(g) D2 = 397.5 kJ·mol-1NH(g) = H(g) +N(g) D3 = 338.9 kJ·mol-1三个D值不同，而且：EHN=（D1+D2+D3）/ 3 =390.5 kJ·mol-1。

另外，E可以表示键的强度，E越大，则键越强。

（2）键长分子中成键两原子之间的距离，叫键长。