本试题 “氮元素可以形成多种化合物。回答以下问题:(1)基态氮原子的价电子排布式是_________________。(2)C、N、O三种元素第一电离能从大到小的顺序是___________...” 主要考查您对电子排布式
杂化轨道理论(中心原子杂化方式)
电离能
配位键
共价键
离子键
范德华力
氢键
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电子排布式:
①简化电子排布式
为了避免电子排布式书写过于繁琐,把内层电子达到稀有气体元素原子结构的部分以相应稀有气体的冗素符号外加方括号表示,即为简化电子排布式,如K 的简化电子排布式为
②特殊电子排布式
有个别元素的基态原子的电子排布对于构造原理有1个电子的反常。因为能量相同的原子轨道在全充满()、半充满()和全空()状态时,体系的能量较低,原子较稳定。
(2)电子排布图:用方框表示一个原子轨道,用箭头“↑”或“↓”来区别自旋状态不同的电子。
构造原理:
多电子原子的核外电子排布总是按照能量最低原理,由低能级逐步填充到高能级。绝大多数元素的原子核外电子的排布遵循下图所示的排布顺序,这种排布顺序被称为构造原理。
点拨:构造原理中的排布顺序,其实质是各能级的能量高低顺序,可由下列公式得出ns<(n一2)f< (n一1)d<np(n表示能层序数)。常用的重要的能级交错顺序有:
核外电子排布式一构造原理的应用:
根据构造原理,按照能级顺序,用能级符号右上角的数字表示该能级上电子数的式子,叫做电子排布式。例如,
分子的构型与杂化类型的关系:
电离能:
(1)概念
气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量叫做第一电离能。
(2)元素第一电离能的意义:可以衡量元素的原子在气态时失去一个电子的难易程度。第一电离能数值越小,在气态时原子越容易失去一个电子;第一电离能数值越大,在气态时原子越难失去一个电子。
(3)电离能的变化规律
①随核电荷数递增,元素的第一电离能呈周期性变化。
②同一周期内,随着原子序数的增加,原子半径逐渐变小(稀有气体除外),原子核对外层电子的吸引越来越强,元素的原子越来越难失电子,因此元素的第一电离能呈增大的趋势。同一周期内,碱金属元素的第一电离能最小,稀有气体元素的第一电离能最大。
③同一主族,从上到下,随着原子序数的增加,电子层数逐渐增多,原子半径逐渐增大,原子核对外层电子的吸引越来越弱,元素的原子越来越易失电子,故同一主族,随着电子层数的增加,元素的第一电离能逐渐减小。注意通常ⅡA族元素的第一电离能大于ⅢA 族元素、VA族元素的第一电离能大于ⅥA族元素。这是由于ⅡA、VA族元素原子的价电子排布分别为 是较稳定的全充满或半充满状态,因而失去电子所需的能量较高。
共价键:
1.本质原子之间形成共用电子对(或电子云重叠),使得电子出现在核间的概率增大。
2.特征
具有方向性与饱和性。
(1)共价键的饱和性一个原子中的一个未成对电子与另一个原子中的一个未成对电子配对成键后,一般来说就不能再与其他原子的未成对电子配对成键了,即每个原子所能形成共价键的总数或以单键连接的原子数目是一定的,这称为共价键的饱和性。
例如,氯原子中只有一个未成对电子,所以两个氯原子之间可以形成一个共价键,结合成氯分子,表示为氮原子中有三个未成对电子,两个氮原子之间能够以共价三键结合成氮分子,表示为一个氮原子也可与_二个氢原子以三个共价键结合成氨分子,表示为
(2)共价键的方向性
共价键将尽可能沿着电子出现概率最大的方向形成,这就是共价键的方向性。除s轨道是球形对称外,其他原子轨道都具有一定的空间分布。在形成共价键时,原子轨道重叠得越多,电子在核间出现的概率越大,所形成的共价键就越牢固。
例如,硫原子的价电子排布是有两个未成对电子,如果它们分布在互相垂直的轨道中,那么当硫原子和氢原子结合生成硫化氢分子时,一个氢原子的1s轨道上的电子能与硫原子的轨道上的电子配对成键,另一个氢原子的1s轨道上的电子只能与硫原子的轨道上的电子配对成键。
说明:
①共价键的饱和性决定着各种原子形成分子时相互结合的数量关系。如一个氢分子只能由两个氢原子构成,一个水分子只能由两个氢原子和一个氧原子构成。
②共价键的方向性决定着分子的空间构型。
3.分类
(1)按成键原子是否相同或共用电子对是否偏移分
(2)按成键方式分
(3)按共用电子对数分
离子键和共价键:
定义:
使阴阳离子结合成化合物的静电作用叫离子键。
成键元素:
活泼金属(或NH4+)与活泼的非金属或酸根离子、OH-
静电作用:
指静电吸引和静电排斥的作用
范德华力:
(1)概念:分子之间普遍存在的一种把分子聚集在一起的相互作用力。范德华力的作用能通常比化学键的键能小得多,一般只有2~20kJ/mol,主要影响物质的物理性质(熔、沸点和溶解度等)。
(2)规律:组成和结构相似的由分子构成的物质,相对分子质量越大,范德华力越大,物质的熔、沸点越高。
范德华力 | 氢键 | |
概念 | 把分子聚集在一起的作用力 | 分子中与氢原子形成共价键的非金属元素原子如果吸引电子的能力很强,原子半径很小,则使氢原子几乎成为“裸露”的质子,带部分正电荷,这样的分子之间氢核与带部分负电荷的非金属元素原子相互吸引,这种静电作用就是氢键 |
存在范围 | 分子之间 | 某些含强极性键的氢化物分子间(如 HF、H2O、NH3)等 |
强弱比较 | 比化学键弱得多 | 比化学键弱,但比范德华力强 |
影响因素 | 组成和结构相似的由分子组成的物质,相对分子质量越大,范德华力越大 | 形成氢键的除H外的非金属元素原子吸引电子的能力越强,半径越小,则氢键越强 |
对物质性质的影响 | 影响物质的熔沸点、溶解度等物理性质。一般来说,组成和结构相似的由分子组成的物质,随相对分子质量的增大,物质的熔沸点升高,如熔沸点: |
分子间氢键的存在,使物质的熔沸点升高,在水中的溶解度增大,如熔沸点:H2O |
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。
与“氮元素可以形成多种化合物。回答以下问题:(1)基态氮原子的...”考查相似的试题有: