一、原子結(jié)構與性質(zhì)
能級和能層:
能層():在多電子原子中,核外電子的能量不同,按能量差異分成不同能層,如、、、等,能量依次升高。
能級:同一能層里的電子能量也可能不同,再分成不同能級,用、、、等表示,同一能層里各能級能量按、、、順序依次升高,即。例如,電子能量較高,但不一定總在比電子離核更遠的地方運動。
電子排布式和電子排布圖:
基態(tài)原子的核外電子排布表示方法:包括電子排布式和電子排布圖。對于過渡元素原子,價電子不僅是最外電子層電子,還包括部分次外層電子,如的價電子層排布為。
洪特規(guī)則及特例:
洪特規(guī)則:電子排布在同一能級的不同軌道時,優(yōu)先單獨占據(jù)一個軌道,且自旋方向相同。
洪特規(guī)則特例:當能量相同的原子軌道處于全滿(、、)、半滿(、、)和全空(、、)狀態(tài)時,體系能量最低。例如,的電子排布式為,而不是,因為是半滿狀態(tài),能量更低。
電負性和電離能:
電離能:
第一電離能是氣態(tài)電中性基態(tài)原子失去一個電子轉(zhuǎn)化為氣態(tài)基態(tài)正離子所需要的最低能量,符號為,單位是。它表示原子或離子失去電子的難易程度,第一電離能數(shù)值越小,氣態(tài)原子越易失去一個電子,元素金屬性越強;反之,越難失去電子。
電離能的變化規(guī)律:同周期從左往右,一般第一電離能呈增大趨勢,但第 Ⅱ族、第 Ⅴ族元素的第一電離能出現(xiàn)反常,比相鄰元素高;同主族從上往下,第一電離能依次減小。
電負性:
含義是描述不同元素的原子對鍵合電子吸引力的大小,元素電負性越大,對鍵合電子吸引力越強。
變化規(guī)律:除稀有氣體外,同周期從左至右元素電負性逐漸變大,同主族從上至下元素電負性逐漸變小。
意義:可判斷元素是金屬還是非金屬(金屬元素電負性一般小于,非金屬元素電負性一般大于,位于非金屬三角區(qū)邊界的 “類金屬” 電負性在左右);判斷化合物中元素化合價的正負;判斷化學鍵的性質(zhì)(以為界,電負性差值大于的一般形成離子鍵,小于的一般形成共價鍵)。
二、分子結(jié)構與性質(zhì)
共價鍵:
本質(zhì):原子間通過共用電子對形成的化學鍵。
類型:包括鍵(頭碰頭重疊,可旋轉(zhuǎn),穩(wěn)定性高)和鍵(肩并肩重疊,不可旋轉(zhuǎn),穩(wěn)定性較低)。例如,分子中存在一個鍵和兩個鍵。
鍵參數(shù):鍵能(鍵能越大,化學鍵越穩(wěn)定)、鍵長(鍵長越短,化學鍵越強)、鍵角(決定分子的空間構型)。
分子的空間結(jié)構:
價層電子對互斥理論(VSEPR 理論):用來預測分子的空間構型。中心原子的價層電子對數(shù) = 鍵電子對數(shù) + 孤電子對數(shù)。根據(jù)價層電子對數(shù)確定分子的空間構型,如當價層電子對數(shù)為時,分子呈直線形;價層電子對數(shù)為時,若沒有孤電子對,分子呈平面三角形,有一對孤電子對時,分子呈三角錐形。
雜化軌道理論:解釋分子的空間構型形成原因。常見的雜化類型有(直線形,如)、(平面三角形,如)、(正四面體,如)等。例如,分子中,原子采取雜化,形成四個雜化軌道,分別與四個原子的軌道形成鍵,構成正四面體結(jié)構。
分子結(jié)構與物質(zhì)的性質(zhì):
分子的極性:由分子的正負電荷中心是否重合決定。極性分子中正負電荷中心不重合,如;非極性分子中正負電荷中心重合,如。分子的極性影響物質(zhì)的溶解性等性質(zhì),例如,水是極性分子,所以極性溶質(zhì)易溶于水。
氫鍵:是一種特殊的分子間作用力,比范德華力強。存在于已經(jīng)與、、等電負性大的原子形成共價鍵的氫原子與另一個電負性大的原子之間。例如,分子間、分子間以及分子間都存在氫鍵。氫鍵對物質(zhì)的熔沸點、溶解性等有重要影響,如冰的密度小于水,是因為冰中水分子形成氫鍵,構成空間四面體網(wǎng)狀結(jié)構,空隙較大;而水在時密度最大,是因為此時部分氫鍵被破壞,水分子間間隙減小。
溶解性:“相似相溶” 原理,即極性溶質(zhì)易溶于極性溶劑,非極性溶質(zhì)易溶于非極性溶劑。例如,易溶于水,易溶于。同時,溶質(zhì)與溶劑分子間形成氫鍵也會增加溶解性,如氨氣極易溶于水。
三、晶體結(jié)構與性質(zhì)
物質(zhì)的聚集狀態(tài)與晶體的常識:
物質(zhì)的聚集狀態(tài)有氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài),固態(tài)物質(zhì)又分為晶體和非晶體。晶體具有規(guī)則的幾何外形、固定的熔點和各向異性;非晶體沒有規(guī)則的幾何外形、沒有固定的熔點和各向同性。
晶體的分類:根據(jù)構成微粒和微粒間的作用力不同,晶體可分為離子晶體(由離子鍵構成,如)、分子晶體(由分子間作用力構成,如、)、共價晶體(由共價鍵構成,如金剛石、)和金屬晶體(由金屬陽離子和自由電子構成,如鐵、銅)。
分子晶體與共價晶體:
分子晶體:
結(jié)構特點:分子間通過分子間作用力結(jié)合,分子內(nèi)原子間通過共價鍵結(jié)合。
物理性質(zhì):一般熔點低、硬度小,部分分子晶體(如冰)在固態(tài)時不導電,溶于水時有的能導電(如)。
共價晶體:
結(jié)構特點:原子間通過共價鍵形成空間網(wǎng)狀結(jié)構。
物理性質(zhì):熔點高、硬度大,一般不導電。例如,金剛石是典型的共價晶體,每個碳原子與周圍四個碳原子形成共價鍵,構成正四面體結(jié)構,硬度大,熔點高。
金屬晶體與離子晶體:
金屬晶體:
金屬鍵:金屬陽離子與自由電子之間的強烈相互作用。
物理性質(zhì):具有金屬光澤、良好的導電性、導熱性和延展性。
離子晶體:
結(jié)構特點:由陽離子和陰離子通過離子鍵結(jié)合而成。
物理性質(zhì):熔點較高、硬度較大,固態(tài)時不導電,熔融狀態(tài)或溶于水時能導電。例如,晶體中,和交替排列,通過離子鍵形成晶體結(jié)構。
配合物與超分子:
配合物:由中心離子(或原子)與配體通過配位鍵形成的化合物。例如,中,是中心離子,是配體,配位鍵是與分子中的氮原子形成的。配合物具有一定的顏色、穩(wěn)定性等特殊性質(zhì)。
超分子:由兩種或兩種以上的分子通過分子間相互作用形成的分子聚集體。例如,冠醚與堿金屬離子形成的超分子,能選擇性地結(jié)合某些離子或分子。
在學習過程中,要注重理解基本概念和原理,通過多做練習題來加深對知識點的掌握和運用,同時注意結(jié)合實例進行分析,提高解決實際問題的能力。