物質結構與性質(選修)、能層、能級與原子軌道1、能層(n):在多電子原子中，核外電子的能量是不同的， 按照電子的能量差異將其分成不同能層。 通常用K、L、M、N、O、P、Q……表示相應的第一、二、三、四、五、六、七……能層，能量依次升高2、能級：同一能層里的電子的能量也可能不同，又將其分成不同的能級，通常用 s、p、d、f等表示，同一能層里，各能級的能量按s、p、d、f的順序升高，即E(s)<E(p)<E(d)<E⑴。3、原子軌道：表示電子在原子核外的一個空間運動狀態。電子云輪廓圖給出了電子在核外經常出現的區域，這種電子云輪廓圖也就是原子軌道的形象化描述。原子軌道軌道形狀軌道個數s球形1p紡錘形3、基態原子的核外電子排布的三原理絕大多數元素的原子核外電子的排布將遵循如下圖所示的排布順序，人們把它稱為構造原理。w軟談。O［、逐:、凝，逾O1、能量最低原理：原子的電子排布遵循構造原理能使整個原子的能量處于最低狀態。2、泡利原理：在一個原子軌道中，最多只能容納 2個電子，并且這兩個電子的自旋方向相反。3、洪特規則：當電子排布在同一能級的不同軌道時，基態原子中的電子總是優先單獨占據 1個軌道，并且自旋方向相同。三、電離能和電負性1、電離能(1)含義：第一電離能：氣態電中性基態原子失去一個電子轉化為氣態基態正離子所需要的最低能量，符號I,單位kJ/mol。(2)規律①同周期：第一種元素的第一電離能最小， 最后一種元素的第一電離能最大， 總體呈現從左至右逐漸增大的變化趨勢。②同族元素：從上至下第一電離能逐漸減小。③同種原子：逐級電離能越來越大(即I1WI2WI3…)。2.電負性(1)含義：不同元素的原子在化合物中吸引鍵合電子能力的標度。元素 ?的電負性越大，表示其原子在化合物中吸引鍵合電子能力的能力越強。(2)標準：以最活潑的非金屬氟的電負性為 4.0和鋰的電負性為1.0作為相對標準，計算得出其他元素的電負性(稀有氣體未計)。(3)變化規律①金屬元素的電負性一般小于1.8,非金屬元素的電負性一般大于 1.8,而位于非金屬三角區邊界的“類金屬”(如錯、睇等)的電負性則在1.8左右，它們既有金屬性又有非金屬性。②在元素周期表中，同周期從左至右，元素的電負性逐漸增大，同主族從上至下，元素的電負性逐漸減小。四、共價鍵1、共價鍵的本質和特征：共價鍵的本質是在原子之間形成共用電子對 (電子云的重疊)。其特征是共價鍵具有飽和性和方向性。2、共價鍵類型分類依據回分類依據形成共價鍵的原子軌道重疊方式形成共價鍵的電子對是否偏移(T鍵電子云“頭碰頭”重疊?冗鍵電子云“肩并肩”重疊原子間共用電子對的數目形成共價鍵的原子軌道重疊方式極性鍵共用電子對發生偏移非極性鍵共用電子對不發生偏移形成共價鍵的電子對是否偏移單鍵原子間L對共用電子對雙鍵原子同后兩對共用電子對三鍵原子間后二對共用電子對

3、鍵參數(1)鍵能：氣態基態原子形成1mol化學鍵釋放的最低能量，鍵能越大，化學鍵越穩定。(2)鍵長：形成共價鍵的兩個原子之間的核間距，鍵長越短，往往鍵能越大，共價鍵越穩定。(3)鍵角：在原子數超過2個的分子中，兩個共價鍵之間的夾角，是描述分子立體結構的重要參數。小結：(1)怎樣判斷化學鍵的類型和數目？①只有兩原子的電負性相差不大時，才能形成共用電子對，形成共價鍵，當兩原子的電負性相差很大 (大于1.7)時，不會形成共用電子對，這時形成離子鍵。②通過物質的結構式，可以快速有效地判斷共價鍵的種類及數目；判斷成鍵方式時，需掌握：共價單鍵全為(T鍵，雙鍵中有一個(T鍵和一個兀鍵，三鍵中有一個(T鍵和兩個兀鍵。(2)三點說明：①s軌道與s軌道重疊形成b鍵時，電子不是只在兩核間運動，而是電子在兩核間出現的概率增大。②因s軌道是球形的，故s軌道和s軌道形成(T鍵時，,無方向性。兩個s軌道只能形成(T鍵，不能形成兀鍵。③兩個原子間可以只形成b鍵，但不能只形成兀鍵。鍵能1鍵長=鍵能1鍵長=健第一決定分子的一性質金邑分子的穩定性一決定分子的一性質決定絲匚分子的空間構型五、分子的立體構型與性質1、價層電子對互斥模型(1)價層電子對在空間上彼此相距最遠時，排斥力最小，體系的能 ，量最低。(2)孤電子對的排斥力較大。電子對數成鍵電子對數孤電子對數電子對立體構型分子立體構型實例220直線形直線形BeCl2330平囿二角形平面止三角形BF321V形SnB「2、SO2440四面體形正四面體形CH431三角錐形NH322V形H2O

注思運用價層電子對互斥模型可預測分子或離子的立體結構，但要注意判斷其價層電子對數，對注思ABm型分子或離子，其價層電子對數的判斷方法為： n=（中心原子的價電子數+每個配位原子提供的價電子數x m）/22ABm型分子或（1）概念：在外界條件的影響下，原子內部能量相近的原子軌道重新組合的過程叫原子軌道的雜化，組合后形成的一組新的原子軌道，叫雜化原子軌道，簡稱雜化軌道。（2）雜化軌道類型與分子立體構型雜化類型雜化軌道數目雜化軌道間夾角立體構型實例sp2180°直線形BeCl22sp3120°平囿二角形BF33sp4109°28'四面體形CH43、分子的極性:非極性分子極性分子形成原因正電中心和負電中心重合的分子正電中心和負電中心不重合的分子存在的共價鍵非極性鍵或極性鍵非極性鍵或極性鍵分子內原子排列對稱不對稱小結:分子中的中心原子的最外層電子若全部成鍵， 此分子一般為非極性分子； 分子中的中心原子的最外層電子若未全部成鍵，此分子一般為極性分子。如 CH4、BF3、CO2等分子中的中心原子的最外層電子均全部成鍵，它們都是非極性分子。而H2O、NH3、NF3等分子中的中心原子的最外層電子均未全部成鍵，它們都是極性分子。六、配合物的組成、結構、性質1、概念：由金屬離子（或原子）與某些分子或離子（稱為配體）以配位鍵結合而成的化合物。2、2、［■中心原子絹成d內界i配位體3、形成條件小心原子有空軌道配位體可提供孤電子對［3、形成條件小心原子有空軌道配位體可提供孤電子對4、空間結構:5、結構和性質:「配位數是4、空間結構:5、結構和性質:「配位數是2時：直線形，如［Ag(NH3“

配位數是3時：平面三角形，如［Hgl3］‘ 泗面體，如［ZnCl4］2—42L 平面正萬形，如［PtCl4］2外界[ZnfNIhJJSO.中心原子中心體配位教「 兀何異構立體異構彳6、配合物異構《 當6、I構造異構七、分子間作用力與物質性質1、概念：物質分子之間普遍存在的相互作用力，稱為分子間作用力。2、分類：分子間作用力最常見的是范德華力和氫鍵。3、強弱：范德華力〈氫鍵(化學鍵。4、范德華力：范德華力主要影響物質的熔點、沸點、硬度等物理性質。范德華力越強，物質的熔點、沸點越高，硬度越大。一般來說， 結構和組成相似的物質，隨著相對分子質量的增加，范德華力逐漸增大，分子的極性越大，范德華力也越大。5、氫鍵(1)形成：已經與電負性很強的原子形成共價鍵的氫原子 (該氫原子幾乎為裸露的質子)與另一個分子中電負性很強的原子之間的作用力，稱為氫鍵。(2)表本方法：A—H…B。①A、B為電負性很強的原子，一般為N、O、F三種元素的原子。②A、B可以相同，也可以不同。(3)特征：具有一定的方向性和飽和性。(4)分類：氫鍵包括分子內氫鍵和分子間氫鍵兩種。(5)分子間氫鍵對物質性質的影響：主要表現為使物質的熔、沸點升高，對電離和溶解度等產生影響。6、相似相溶原理：非極性溶質一般能溶于非極性溶劑，極性溶質一般能溶于極性溶劑。如果存在氫鍵，則溶劑和溶質之間的氫鍵作用力越大，溶解性越好。小結:1、一個規律：同種元素的含氧酸的強弱規律，其酸性具有如下規律：對于同一種元素的含氧酸來說，該元素的化合價越高，其含氧酸的酸性越強。2、三點提醒：氫鍵應用要注意：①有氫鍵的分子間也有范德華力，但有范德華力的分子間不一定有氫鍵。②一個氫原子只能形成一個氫鍵，這就是氫鍵的飽和性。③分子內氫鍵基本上不影響物質的性質。八、晶體常識1、晶體與非晶體晶體非晶體結構特征結構微粒周期性有序排列結構微粒無序排列性質特征自范性有無熔點固/、固異同表現各向異性各向同性兩者區別方法間接方法看是否有固定的熔點科學方法對固體進行X射線衍射實驗2、晶胞(1)概念：描述晶體結構的基本單元。(2)晶胞的排列特征：①無隙：相鄰晶胞之間沒有如何間隙。②并置：所有晶胞都是平行排列的，取向相同。3、晶格能(1)定義：氣態離子形成1摩爾離子晶體釋放的能量，通常取正值，單位：kJ/mol。(2)影響因素①離子所帶電荷數：離子所帶電荷數越多，晶格能越大。②離子的半徑：離子的半徑越小，晶格能越大。(3)與離子晶體性質的關系：晶格能越大，形成的離子晶體越穩定，且熔點越高，硬度越大。九、四種晶體的比較分子晶體原子晶體金屬晶體離了晶體構成粒子分子原子金屬陽離子、自由電子陰陽離子粒子間的相互作用力分子間作用力共價鍵金屬鍵離了鍵硬度較小很大有的很大，有的很小較大

熔、沸點較低很高有的很高，有的很低較局溶解性相似相溶難溶于任何溶劑難溶于常見溶劑大多易溶于水等極性溶劑導電、傳熱性一般不導電，溶于水后有的導電一般不具有導電性，個別為半導體電和熱的良導體晶體不導電，在水溶液或熔融狀態卜導電物質類別及舉例大多數非金屬單質、酸、氣態氫化物、非金屬氧化物（SiO2除外）、絕大多數有機物（有機鹽除外）部分非金屬單質（如金剛石、硅、晶體硼），部分非金屬化合物（如SiC、SiO2）金屬單質與合金（如Na、Al、Fe、青銅）金屬氧化物（如K2O、Na2。）、強堿（如KOH、NaOH）、”部分鹽（如NaCl）小結:1、獲得晶體的三條途徑：①熔融態物質凝固。②氣態物質冷卻不經液態直接凝固 （凝華）。③溶質從溶液中析出。2、晶胞的計算方法：在立方體形狀的晶胞中，一個晶胞平均占有的原子數：頂角 1/8,棱心1/4,面心1/2,體心1。練習題.研究發現，在CO2低壓合成甲醇反應(CO2+3H2=CH3OH+H2O)中，Co氧化物負載的Mn氧化物納米粒子催化劑具有高活性，顯示出良好的應用前景。回答下列問題：Co基態原子核外電子排布式為。元素Mn與O中，第一電離能較大的是,基態原子核外未成對電子數較多的是。CO?和CH30H分子中C原子的雜化形式分別為和。(3)在C02低壓合成甲醇反應所涉及的4種物質中，沸點從高到低的順序為,原因是(4)硝酸鎰是制備上述反應催化劑的原料， Mn(NO3)2中的化學鍵除了b鍵外，還存在。(5)MgO具有NaCl型結構(如圖)，其中陰離子采用面心立方最密堆積方式， X射線衍射實驗測得MgO的晶胞參數為a=0.420nm,則r(02-)為nm。MnO也屬于NaCl型結構，晶胞參數為a'=0.448nm,則r(Mn2+)為nm。【答案】 1s22s22p63s23p63d74s2或［Ar］3d74s20Mnspsp3H20>CH30H>C02>H2,H2O與CH30H均為非極性分子，H20中氫鍵比甲醇多，C02分子量較大，范德華力較大 兀鍵離子鍵0.1480.076【解析】(I)6是27號元素，位于元素周期表第4周期第VM族，其基態原子核外電子排布式為信四紙3s^3豳小芯或［Ar］知4?心元素Mn與O中？由干。元素是非金屬性而Mb是過渡元素?所以第一電離能較大的是0c,。基態原子價電子為2手2P3所以其核外未成對電子的是2,而胸基態原子價電子用血為304承，所以其核外未成對電子數是"因此核夕昧成對電子數率移的是他，(2)C02和CH30H的中心原子C原子的價層電子對數分別為 2和4,所以CO2和CH30H分子中C原子的雜化形式分別為sp和sp3。(3)在C02低壓合成甲醇反應所涉及的4種物質中，沸點從高到低的順序為 H20>CH30H>C02>H2,原因是常溫下水和甲醇是液體而二氧化碳和氫氣是氣體， 液體的沸點高于氣體；H20與CH30H均為非極性分子，H2O中氫鍵比甲醇多，所以水的沸點高于甲醇；二氧化碳的相對分子質量比氫氣大， 所以二氧化碳分子間作用力較大、沸點較高。<4）硝酸鏡是離子化合物？硝酸根和鏡離子之間形成離子鍵,硝酸根中N原子與3個氧原子形成3個仃鍵』硝酸根中有一個氮氧雙犍j所以還存在"鍵。（5）因為O一是面心立方最密堆積萬式，面對角線是6一半徑的4倍,即4尸五七解得0.4204nmM）.148iHii5岫。也屬于Na。型結構j根據晶胞的結構，構成的是體心立方推積，體對角線是W半徑的4倍，面上相鄰的兩個S距離是此晶胞的一半，因此有牛工爭。一44^皿40%皿2.IVA族元素及其化合物在材料等方面有重要用途。回答下列問題：（1）碳的一種單質的結構如圖（a）所示。該單質的晶體類型為,原子間存在的共價鍵類型有,碳原子的雜化軌道類型為。圖（a） 圖（b） 圖<c）SiCl4分子的中心原子的價層電子對數為,分子的立體構型為,屬于分子（填“極性”或“非極性”）。（3）四鹵化硅SiX4的沸點和二鹵化鉛PbX2的熔點如圖（b）所示。①SiX4的沸點依F、Cl、Br、I次序升高的原因是。②結合SiX4的沸點和PbX2的熔點的變化規律，可推斷：依F、Cl、Br、I次序，PbX?中的化學鍵的離子性、共價性。（填“增強”“不變”或“減弱”）（4）碳的另一種單質C60可以與鉀形成低溫超導化合物，晶體結構如圖（ c）所示。K位于立方體的棱上和立方體的內部，此化合物的化學式為;其晶胞參數為1.4nm,晶體密度為-3 gcm°【答案】（1）混合型晶體，b鍵、兀鍵；sp2;（2）4,正四面體，非極性；（3）①均為分子晶體，范德華力隨分子