一、原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
能級(jí)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(jí):同一能層里的電子能量也可能不同,再分成不同能級(jí),用、、、等表示,同一能層里各能級(jí)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(yuǎn)的地方運(yùn)動(dòng)。
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(duì)于過(guò)渡元素原子,價(jià)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(jià)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(jí)的不同軌道時(shí),優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)一個(gè)軌道,且自旋方向相同。
洪特規(guī)則特例:當(dāng)能量相同的原子軌道處于全滿(、、)、半滿(、、)和全空(、、)狀態(tài)時(shí),體系能量最低。例如,的電子排布式為,而不是,因?yàn)槭前霛M狀態(tài),能量更低。
電負(fù)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(gè)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(hào)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(gè)電子,元素金屬性越強(qiáng);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(shì),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(fù)性:
含義是描述不同元素的原子對(duì)鍵合電子吸引力的大小,元素電負(fù)性越大,對(duì)鍵合電子吸引力越強(qiáng)。
變化規(guī)律:除稀有氣體外,同周期從左至右元素電負(fù)性逐漸變大,同主族從上至下元素電負(fù)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(fù)性一般小于,非金屬元素電負(fù)性一般大于,位于非金屬三角區(qū)邊界的 “類金屬” 電負(fù)性在左右);判斷化合物中元素化合價(jià)的正負(fù);判斷化學(xué)鍵的性質(zhì)(以為界,電負(fù)性差值大于的一般形成離子鍵,小于的一般形成共價(jià)鍵)。
二、分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
共價(jià)鍵:
本質(zhì):原子間通過(guò)共用電子對(duì)形成的化學(xué)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(gè)鍵和兩個(gè)鍵。
鍵參數(shù):鍵能(鍵能越大,化學(xué)鍵越穩(wěn)定)、鍵長(zhǎng)(鍵長(zhǎng)越短,化學(xué)鍵越強(qiáng))、鍵角(決定分子的空間構(gòu)型)。
分子的空間結(jié)構(gòu):
價(jià)層電子對(duì)互斥理論(VSEPR 理論):用來(lái)預(yù)測(cè)分子的空間構(gòu)型。中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù) = 鍵電子對(duì)數(shù) + 孤電子對(duì)數(shù)。根據(jù)價(jià)層電子對(duì)數(shù)確定分子的空間構(gòu)型,如當(dāng)價(jià)層電子對(duì)數(shù)為時(shí),分子呈直線形;價(jià)層電子對(duì)數(shù)為時(shí),若沒(méi)有孤電子對(duì),分子呈平面三角形,有一對(duì)孤電子對(duì)時(shí),分子呈三角錐形。
雜化軌道理論:解釋分子的空間構(gòu)型形成原因。常見(jiàn)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(gè)雜化軌道,分別與四個(gè)原子的軌道形成鍵,構(gòu)成正四面體結(jié)構(gòu)。
分子結(jié)構(gòu)與物質(zhì)的性質(zhì):
分子的極性:由分子的正負(fù)電荷中心是否重合決定。極性分子中正負(fù)電荷中心不重合,如;非極性分子中正負(fù)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(qiáng)。存在于已經(jīng)與、、等電負(fù)性大的原子形成共價(jià)鍵的氫原子與另一個(gè)電負(fù)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(duì)物質(zhì)的熔沸點(diǎn)、溶解性等有重要影響,如冰的密度小于水,是因?yàn)楸兴肿有纬蓺滏I,構(gòu)成空間四面體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),空隙較大;而水在時(shí)密度最大,是因?yàn)榇藭r(shí)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(shí),溶質(zhì)與溶劑分子間形成氫鍵也會(huì)增加溶解性,如氨氣極易溶于水。
三、晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
物質(zhì)的聚集狀態(tài)與晶體的常識(shí):
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(diǎn)和各向異性;非晶體沒(méi)有規(guī)則的幾何外形、沒(méi)有固定的熔點(diǎn)和各向同性。
晶體的分類:根據(jù)構(gòu)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(gòu)成,如)、分子晶體(由分子間作用力構(gòu)成,如、)、共價(jià)晶體(由共價(jià)鍵構(gòu)成,如金剛石、)和金屬晶體(由金屬陽(yáng)離子和自由電子構(gòu)成,如鐵、銅)。
分子晶體與共價(jià)晶體:
分子晶體:
結(jié)構(gòu)特點(diǎn):分子間通過(guò)分子間作用力結(jié)合,分子內(nèi)原子間通過(guò)共價(jià)鍵結(jié)合。
物理性質(zhì):一般熔點(diǎn)低、硬度小,部分分子晶體(如冰)在固態(tài)時(shí)不導(dǎo)電,溶于水時(shí)有的能導(dǎo)電(如)。
共價(jià)晶體:
結(jié)構(gòu)特點(diǎn):原子間通過(guò)共價(jià)鍵形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
物理性質(zhì):熔點(diǎn)高、硬度大,一般不導(dǎo)電。例如,金剛石是典型的共價(jià)晶體,每個(gè)碳原子與周圍四個(gè)碳原子形成共價(jià)鍵,構(gòu)成正四面體結(jié)構(gòu),硬度大,熔點(diǎn)高。
金屬晶體與離子晶體:
金屬晶體:
金屬鍵:金屬陽(yáng)離子與自由電子之間的強(qiáng)烈相互作用。
物理性質(zhì):具有金屬光澤、良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性。
離子晶體:
結(jié)構(gòu)特點(diǎn):由陽(yáng)離子和陰離子通過(guò)離子鍵結(jié)合而成。
物理性質(zhì):熔點(diǎn)較高、硬度較大,固態(tài)時(shí)不導(dǎo)電,熔融狀態(tài)或溶于水時(shí)能導(dǎo)電。例如,晶體中,和交替排列,通過(guò)離子鍵形成晶體結(jié)構(gòu)。
配合物與超分子:
配合物:由中心離子(或原子)與配體通過(guò)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(guò)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(xué)習(xí)過(guò)程中,要注重理解基本概念和原理,通過(guò)多做練習(xí)題來(lái)加深對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握和運(yùn)用,同時(shí)注意結(jié)合實(shí)例進(jìn)行分析,提高解決實(shí)際問(wèn)題的能力。