大學無機化學課件-分子結構歡迎來到大學無機化學課程的分子結構部分。本課件將深入探討原子和分子的基本構成，以及它們如何影響化學性質和反應。by原子結構的三個基本假說1原子是物質的基本單位所有物質都由原子構成，它們是化學反應中不可分割的最小粒子。2原子由核心和電子組成原子核位于中心，帶正電荷；電子圍繞原子核運動，帶負電荷。3原子在化學反應中保持不變化學反應只涉及電子的重新排列，原子核保持不變。電子云模型與電子層次劃分電子云模型描述電子在原子中的分布。電子不是固定軌道，而是形成概率分布的"云"。電子層次劃分主量子數n定義電子層。n=1,2,3,4分別對應K,L,M,N殼層。每層可容納2n2個電子。范德華半徑與原子尺寸范德華半徑定義兩個相同非鍵合原子核間距離的一半。表示原子的實際大小。周期性變化同一周期從左到右減小，同一族從上到下增大。影響因素核電荷、電子數、電子層數共同決定原子尺寸。離子鍵與離子半徑陽離子失去電子，半徑比原子小。陰離子得到電子，半徑比原子大。離子鍵陰陽離子間的靜電引力。金屬鍵與金屬導電性1金屬鍵形成金屬原子失去外層電子，形成正離子和自由電子。2電子海模型正離子浸沒在自由電子形成的"電子海"中。3導電性解釋自由電子在外電場作用下定向移動，產生電流。共價鍵與鍵長鍵能共價鍵形成原子間共享電子對。鍵長共價鍵中原子核間距離。鍵能斷裂1摩爾共價鍵所需能量。極性共價鍵與偶極矩1電負性差異2電子云偏移3產生偶極矩4極性共價鍵形成偶極矩大小反映鍵的極性程度。單位為德拜（D）。分子幾何與分子極性分子幾何構型由分子中原子的空間排列決定。常見構型包括線型、平面三角形、四面體等。分子極性由鍵極性和分子幾何共同決定。對稱分子可能是非極性的，即使含有極性鍵。洛克-霍夫曼規則與雜化軌道電子對排斥理論價層電子對相互排斥，盡量遠離。雜化軌道形成原子軌道重疊，形成新的雜化軌道。分子幾何預測根據雜化類型預測分子形狀。亞穩體系與雜化軌道方向1基態原子2電子躍遷3亞穩態形成4雜化軌道產生亞穩態允許原子形成不同方向的雜化軌道，增加化學鍵形成的可能性。軌道雜化形式及其特點sp雜化兩個雜化軌道，180°夾角。sp2雜化三個雜化軌道，120°夾角。sp3雜化四個雜化軌道，109.5°夾角。碳元素的雜化形式sp雜化如乙炔分子中的碳原子。形成一個σ鍵和兩個π鍵。sp2雜化如乙烯分子中的碳原子。形成三個σ鍵和一個π鍵。sp3雜化如甲烷分子中的碳原子。形成四個σ鍵。飽和烴的分子結構烷烴碳原子全部sp3雜化。C-C和C-H都是單鍵。構型為四面體。環烷烴碳原子形成環狀結構。小環有張力，大環較穩定。不飽和烴的分子結構烯烴含有C=C雙鍵。sp2雜化。平面結構。炔烴含有C≡C三鍵。sp雜化。線性結構。共軛二烯烴交替單雙鍵。π電子離域。芳香烴的分子結構苯環結構六個碳原子形成平面正六邊形。sp2雜化每個碳原子都是sp2雜化。離域π鍵六個π電子在整個環上離域。鹵代烴的分子結構sp3雜化烷基鹵代烴中，碳原子保持sp3雜化。C-X鍵極性較強。sp2雜化烯基或芳基鹵代烴中，碳原子可能是sp2雜化。影響反應活性。醇、醚、酯的分子結構醇R-OH。氧原子sp3雜化。醚R-O-R。氧原子sp3雜化。酯R-COO-R。羰基碳sp2雜化。酮、醛的分子結構酮R-CO-R。羰基碳sp2雜化。平面結構。C=O鍵極性強。醛R-CHO。與酮類似，但一個R被H替代。更易被氧化。羧酸與其衍生物的分子結構羧酸R-COOH。羰基碳sp2雜化。可形成氫鍵。酰氯R-COCl。高反應活性。酰胺R-CONH?。可形成氫鍵。胺類化合物的分子結構1傘狀結構2氮原子sp3雜化3孤對電子4堿性胺類化合物中，氮原子呈sp3雜化，具有一對孤對電子，表現出堿性。雜環化合物的分子結構五元環如吡咯，呋喃。含有一個雜原子。六元環如吡啶。氮原子替代苯環中的一個碳原子。稠環如嘌呤，嘧啶。生物分子中常見。生命有機化合物分子結構核酸DNA雙螺旋結構。堿基配對，磷酸骨架。蛋白質氨基酸序列。二級結構包括α螺旋和β折疊。糖類單糖如葡萄糖。多糖如淀粉、纖維素。金屬元素的電子構型1s區金屬最外層為s電子。如鈉、鎂。2p區金屬最外層為p電子。如鋁、錫。3d區金屬d軌道未滿。如鐵、銅。元素周期表與原子半徑變化周期趨勢同一周期從左到右，原子半徑減小。族趨勢同一族從上到下，原子半徑增大。原因分析核電荷和電子層數共同影響。離子化半徑與配位數離子化半徑陽離子半徑小于原子。陰離子半徑大于原子。與電荷數相關。配位數影響配位數增加，離子半徑增大。影響晶體結構和性質。離子鍵與離子化合物性質高熔點沸點離子間靜電引力強。導電性熔融狀態或水溶液中能導電。溶解性多數易溶于水，難溶于非極性溶劑。共價鍵與共價化合物性質低熔點沸點分子間作用力較弱。導電性通常不導電，某些可在特定條件下導電。溶解性極性共價化合物溶于極性溶劑，非極性溶于非極性溶劑。金屬鍵與金屬化合物性質導電性自由電子使金屬具有良好導電性。導熱性自由電子也使金屬導熱性良好。延展性金屬鍵無方向性，使金屬具有良好延展性。氫鍵與分子間作用力1范德華力2偶極-偶極作用3氫鍵4離子-偶極作用