本试题 “(三选一)【选修3:物质结构与性质】碳、氮、氧是构成生命物质的三种主要元素。(1)碳、氮、氧三种元素中,原子核外电子未成对电子数最多的是____________(...” 主要考查您对原子核外电子的排布
杂化轨道理论(中心原子杂化方式)
晶胞
键能、键长、键角
氢键
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原子核外电子的排布:
在多电子原子中,由于各电子所具有的能量不同,因而分布在离核远近不同的区域内做高速运动。能量低的电子在离核近的区域内运动,能量高的电子在离核较远的区域内运动。
电子层:
电子层在含有多个电子的原子里,电子分别存能量不同的区域内运动。我们把不同的区域简化为不连续的壳层,也称作电子层,分别用n=1,2,3,4,5.6,7或K、L、 M、N、O、P、Q来表示从内到外的电子层
原子结构与元素的性质:
原子的核外电子排布对元素的化学性质有着非常重要的影响。元素的化学性质主要取决于原子的核外最外层电子数。
1.元素的金属性、非金属性(得失电子能力)与最外层电子数的关系
(1)稀有气体元素原子最外层电子数为8(He为 2),已达稳定结构,既不易失电子也小易得电子,所以化学性质不活泼。
(2)金属元素原子最外层电子数一般小于4,较易失去电子而达到稳定结构,其单质表现还原性。
(3)非金属元素原子最外层电子数一般大于或等于4,较易获得电子而达到稳定结构,其单质多表现氧化性。
2.元素的化合价与原子最外层电子数的关系
元素显正价还是显负价及其数值大小与原子的最外层电子数密切相关。其一般规律可归纳如下表:
核外电子排布的一般规律:
(1)原子核外各电子层最多容纳2n2个电子.
(2)原子最外层电子数目不超过8个(K层为最外层时不超过2个)。
(3)次外层电子数目不超过18个(K层为次外层时不超过2个,L层为次外层时不超过8个)。倒数第三层电子数目不超过32个。
(4)核外电子分层排布,电子总是优先排布在能量最低的电子层里,然后由里向外,依次排布在能量逐渐升高的电子层里,即最先排K层,当K层排满后,冉排L层等。原子核外电子排布不是孤立的,而是相互联系的。层数相同而位置不同的电子层中最多容纳的电子数小一定相同,如N层为最外层时,最多只能排8个电子;N层为次外层时,最多只能排18个电子而不是32个电子(2×42=32)。
分子的构型与杂化类型的关系:
晶胞:
1.定义描述晶体结构的基本单元叫做晶胞。
2.结构一般来说,晶胞为平行六面体,晶胞只是晶体微观空间里的一个基本单元,在它的上、下、左、右、前、后无隙并置地排列着无数晶胞,而且所有晶胞的形状及其内部的原子种类、个数及几何排列是完全相同的。“无隙”是指相邻晶胞之间没有任何间隙,“并置”是指所有晶胞都是平行排列的,取向相同。
晶胞中微粒数目的确定:
计算晶胞中微粒数目的常用方法是均摊法。均摊法是指每个晶胞平均拥有的粒子数目。如某个粒子为n个晶胞所共有,则该粒子有属于这个晶胞。
(1)长方体(或正方体)形晶胞中不同位置的粒子数的计算。
①处于顶点的粒子,同时为8个晶胞所共有,每个粒子有属于该晶胞。
②处于棱上的粒子,同时为4个晶胞所共有,每个粒子有属于该晶胞。
③处于面上的粒子,同时为2个晶胞所共有。每个粒子有属于该晶胞。
④处于晶胞内部的粒子,则完全属于该晶胞。
(2)非平行六面体形晶胞中粒子数目的计算同样可用均摊法,其关键仍然是确定一个粒子为几个晶胞所共有。例如,石墨晶胞每一层内碳原子排成许多个六边形,其顶点(1个碳原子)对六边形的贡献为,那么每一个六边形实际有6×=2个碳原子。
(3)在六棱柱晶胞(如图所示 MgB2的晶胞)中,顶点上的原子为6 个晶胞(同层3个,上层或下层3个) 共有,面上的原子为2个晶胞共有,因此镁原子个数为12×+2×=3,硼原子个数为6。
特别提醒:在晶胞中微粒个数的计算过程中,不要形成思维定式,不同形状的晶胞应先分析任意位置上的一个粒子被几个晶胞共用,如六棱柱晶胞中,顶点、侧棱、底面上的棱、面心上的原子依次被6、3、4、2 个晶胞共用。
有关晶胞密度的计算步骤:
①根据“分摊法”算出每个晶胞实际含有各类原子的个数,计算出晶胞的质量m:
②根据边长计算晶胞的体积V:
③根据进行计算,得出结果。
氢键:
(1)概念:已经与电负性很大的原子(如N、O、F) 形成共价键的氢原子与另一个电负性很大的原子(如 N、O、F)之问的作用力。如水分子问的氢键如下图所示。
(2)表示方法:A—H…B一(A、B为N、O、F“一” 表示共价键,“…”表示形成的氢键)。
(3)分类
(4)属性:氢键不属于化学键,它属于一一种较强的分子间作用力,其作用能大小介于范德华力和化学键之间。
(5)对物质性质的影响
①氢键对物质熔、沸点的影响。分子问存在氧键时,破坏分子问的氢键,需要消耗更多的能量,所以存在氢键的物质具有较高的熔点和沸点。
例如:氮族、氧族、卤素中的N、O、F的氧化物的熔、沸点的反常现象。
②氢键对物质溶解度的影响:氢键的存在使物质的溶解性增大。例如:NH3极易溶解于水,主要是由于氨分子和水分子之问形成了氢键,彼此互相缔合,因而加大了溶解。再如乙醇、低级醛易溶于水,也是因为它们能与水分子形成氢键。
③氢键的存在会引起密度的变化。水结冰时体积膨胀、密度减小的反常现象也可用氢键解释:在水蒸气中水以单个的水分子形式存在;在液态水中,通常是几个水分子通过氢键结合,形成(H2O)n小集团;在固态水(冰)中,水分子大范围地以氢键互相连接,成为疏松的晶体,因此在冰的结构中有许多空隙,造成体积膨胀,密度减小。
④分子内氢键与分子间氢键对物质性质的不同影响:氢键既可以存在于分子内部的原子之间,也可以存在于分子间的原子之间,只不过这两种情况对物质性质的影响程度是不一样的。例如,邻羟基苯甲醛存在分子内氢键:熔点为2℃,沸点为196. 5℃;对羟基苯甲醛存在分子间氢键:熔点为 115℃,沸点为250℃。由此可见,分子间氢键使物质的熔、沸点更高。
6)存在:水、醇、羧酸、酰胺、氨基酸、蛋白质、结晶水合物等物质中都能存在;生命体中许多大分子内也存在氢键,如氢键是蛋白质具有生物活性的高级结构的重要原因,DNA双螺旋的两个螺旋链也是以氢键相互结合的。
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