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1、分子结构与性质第二章 “ %! 学!习 札记! #“配位键是共价键! 因此共价键的形成条件是 原子有 未成对电子或孤电子对“ $“四氨合铜的结构 “ C A C A C A C C A C A CA C !例#!气态氯化铝$ C#A C% 是具有 配位键的化合物! 分子中原子间成键关系 如右所示“请将右边你认为是配位键的 斜线上加上箭头“ !解 析 配位键是指成键双方一方提供空轨道! 另一方提 供孤电子对! 氯元素最外层有,个电子通过!对共用电子对 就可以形成0电子稳定结构$所以氯化铝 # %! 思考和回答下列 问题“ !“以下双原子分子中哪些是极性分子! 哪些是非极性 分子+ #!7#!A
2、C#!A C #“以下非金属单质分子中! 哪个是极性分子! 哪个是非 极性分子+ / ,! 结合分子的结构特点! 你能得 出什么结论+ % 总结归纳 2 范德华! 荷兰物理学家! 青年时代家 境贫寒! 无力入学读书“在工作之余! 刻 苦钻研! 自学成材“! 0 , $年! 他的论文 3 论液态和气态的连续性4 引起了学术界 的关注! 并获得了莱顿大学的博士学位“ 在这篇论文中范德华提出了自己的连续 性思想“他认为! 尽管人们在确定压强 时除了考虑分子的运动外! 还要考虑其 他因素! 但是在物质的气态和液态之间 并没有本质区别! 需要考虑的一个重要 因素是分子之间的吸引力和这些分子所 占的体积!
3、 而这两点在理想气体中都被忽略了“从以上考虑 出发! 范德华在理想气体状态方程中引入两个参量! 分别表 示分子的大小和分子间引力! 得到了一个能较好地描述在较 高压力下实际气体的范德华方程“ 范德华还研究了毛细作用! 对附着力进行了计算“他在 研究物体三态$ 气# 液# 固% 相互转化的条件时! 推导出临界点 的计算公式! 计算结果与实际结果相符“ ! 0 , $年范德华最先假设了原子间和分子间分子存在一 种吸引力! 这种力现在被命名为范德华力“ 由于范德华在气态和液态方程方面的杰出贡献! 获得了 ! 2 ! 3年度诺贝尔物理学奖“ 第#课时!物质的溶解性!分子的 !手性!无机含氧酸的酸性 学
4、习目标 !“从分子结构的角度认识) 相似相溶* 规律“ #“了解) 手性分子* 在生命科学方面的应用“ $“能用分子结构的知识解释无机含氧酸分子的酸性“ 预习探究 !“) 相似相溶* 规律 非极性溶剂一般能溶解! 极性溶剂一般能溶解!“ #“具有!的一对 分子! 如同左手与右手一样互为镜像! 却在三维空间里不能 ! 互 称 为 手 性 异 构 体“ 有 手 性 异 构 体 的 分 子 叫!“ $“对同一种元素的含氧酸来说! 该元素的! 其 含氧酸的!“ 合作探究 !“ 合作探究!# 物质的溶解性 % 探究! ! 3所示“甲# 乙在三维空间里不能重叠! 互称手性异构 体! 又叫对映异构体# 光学
5、异构体“有手性异构体的分子 叫做手性分子“ 图# ; ! 3 #“手性碳原子 如果一个碳原子连有四个不同的原子或原子团! 我们称 该碳原子为手性碳原子! 常用;A表示! 如O! ; *A O / # O*$ O / ! !“其中一种手性异构体$ 右旋% 是有效的镇静剂! 而另一种异构体$ 左旋% 则对胚胎有很强的 致畸作用“所以有选择性地生产手性异构体以及分离出单 一的$ 左旋或右旋% 异构体! 将对人类的健康生 活 有 重 要 意义“ 图# ; ! ! # 3 3 !年! 诺贝尔化学奖授予三位用手性催化剂生产手 性药物的化学家“用他们的合成方法! 可以只得到一种或者 主要只得到一种手性分子#
6、 不得到或基本上不得到它的手性 异构分子! 这种独特的合成方法就称为手性合成“这为药物 生产带来巨大的经济效益“手性催化剂只催化或者主要催 化一种手性分子的合成! 可以比喻成握手/ / /手性催化剂就 像迎客的主人伸出右手! 被催化合成的手性分子像客人! 总 是伸出右手去握手“如图# ; ! #所示“手性合成是当代化学 的热点之一! 是# !世纪科学研究的重要领域“ 图# ; ! # 例# !$ ;氯; # ;丁 氨酸的结构简式为 *A7 7 A - / # *A / A C A* $ ! 则一个$ ;氯; # ;丁氨酸分子中含 有!个手性碳原子“其中一对对映异构体用简单的 投影式表示为 A#
7、*- / A 7 7 * / * *AA C A / $ 和 *A / A 7 7 -* # / * *AA C A / $ ! 则另一对 对映异构体的简单投影式为 A#*- / A 7 7 * / * *AA C A / $ 和$!% “ 解 析 根据手性碳原子周围连接四个不同的基团或原子 这一规律可以判断出该物质的手性碳原子个数“ 参照例子可 以知道对映体的关系就像我们照镜子一样! 其另一种异构体 就是其在镜子中的) 镜像* $ 答案) #!*A / A 7 7 -* # / * *AA C A / $ 分子结构与性质第二章 “ )! 学!习 札记! 变式训练#!用);* 标记出下面有机化
8、合物中的手性 碳原子 *A / / * A 7 * *7A / / * * *A F / ? / * *A7 / * A 7 * “ 合作探究“# 无机含氧酸的酸性 % 探究“ G 7 / 就是根据诺尔斯的研究成果制造出来 的“野依良治则在威廉(诺尔斯的基础上进行了深入而广 泛地研究! 并开发出了性能更为优异的手性催化剂“这些催 化剂用于氢化反应! 能使反应过程更经济! 同时大大减少产 生的有害废弃物! 有利于环境保护“这些工作对手性氢化催化 新新学案高中化学选修“$ $ $物质结构与性质 人教实验版( # *! 学 习 札记 剂在工业上的应用起到极大的推动作用“目前! 很多化学制品% 药物和
9、新材料的制造! 都得益于野依良治的研究“巴里(夏普 莱斯的成就是开发出了用于氧化反应的手性催化剂“ 瑞典皇家科学院评价说! 上述三位获奖者为合成具有新 特性的分子和物质开创了一个全新的研究领域“现在! 像抗 生素% 消炎药和心脏病药物等许多药物! 都是根据他们的研 究成果制造出来的“ 章章末末综综合合提提高高 回顾概括 !&本章知识框架 分 子 的 结 构 与 性 质 共价键 4键与5键 键参数 键能 键长 + , -键角 + , -等电子原理 分子结构 分子的立体构型 价层电子对互斥理论 杂化轨道理论 + , -配位键和配位化合物 分子的性质 分子的极性 极性分子 0 非极性分子 范德华力对
10、物质性质的影响 氢键对物质性质的影响 分子内氢键 0 分子间氢键 溶解性 手性 + , - + , - 无机含氧酸分子的酸性 !“&本章知识要点 一! 共价键的特征 !“饱和性 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“ #“方向性 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! 因此共价 键将尽可能沿着电子概率出现最大的方向形成! 所以共价键 具有方向性“ 二! 4键和“键 4键和“键都属于共价键!4键的特征是以形成化学键 的两原子核的连线为轴作旋转操作! 共价键电子云的图形不 变, “键的特征是原子轨道以) 肩并肩* 方式重
11、叠“ 三! 键参数与分子的性质 键能越大! 意味 着 化 学 键 越 稳 定! 分 子 越 稳 定, 键 长 越短! 键能越大! 共价键越稳定“因此键能和键长是衡量 共价键稳定性的参数! 键角是描述分子立体构型的重要 参数“ 四! 价层电子对互斥理论 价层电子对互斥理论是预测分子立体结构的重要依据! 其基本方法是分子中的价电子对/ / /成键电子对和孤电子 对尽可能趋向彼此远离“ 五! 杂化轨道理论 !“杂化类型 ( 杂化 杂化轨道 一个轨道 一个( 0 轨道 杂化轨道间的夹角! 0 3 a + , -分子的立体构型为直线形 ( #杂化 杂化轨道 一个轨道 两个( 0 轨道 杂化轨道间的夹角!
12、 # 3 a + , -分子的立体构型为平面三角形 ( $杂化 杂化轨道 一个轨道 三个( 0 轨道 杂化轨道间的夹角! 3 2 a # 0 c + , -分子的立体构型为四面体形 #“杂化轨道数:4键数目J孤电子对数“ 六! 配合物 !“配位键的形成条件是 $!% 一方是能够提供孤电子对的原 子, $ #% 另一方是具有能够接受孤电子对的空轨道的原子“ #“配合物的组成 = $-$%-. # J ( (! 中 心 原 子 ! 配 位 体 ! 配 位 数 ! $“配位键的表示方法)*F$提供孤电子对与F共用% &“配合物的结构式! 如-A E$-$%&. #J的结构式为 七! 分子的极性 分子
13、有极性分子和非极性分子之分! 判断分子是否为极 性分子的方法是#用正电中心与负电中心是否重合来判 断“$利用对称性判断“ 八! 氢键和范德华力 !“氢键和范德华力主要影响物质的物理性质“ #“存在氢键的分子间也存在范德华力! 但存在范德华力 的分子间不一定有氢键“ $“常见的分子间有氢键的物质是水# 醇# 羧酸# 胺# 无机 酸# 水合物# 氨合物等“ 九! 溶解性 影响物质溶解性的因素有 $!% 物质本身性质, $#% 溶质 分子的极性, $% 溶剂的极性, $&% 氢键, $+% 温度和压强也是 影响物质溶解性的因素“ 十! 手性 !“手性分子是指四个不同的原子或原子团连接在同一 个碳原子上的分子“ #“手性碳原 子 有 机 物 分 子 中 的 饱 和 碳 原 子 上 连 着 四个不同的原子或原子团时! 该饱和碳原子称为 手 性 碳 原子“如AF ? A C D“具有手性碳原子的有机物存在对映 异构体“ 专题盘点 专题一!价层电子对互斥理论与分子的立体构型 !“根据分子中心原子的成键电子对数和孤电子对数可 以确定较稳定的分子的几何构型! 总结如下