化学选择性必修二——微粒间的相互作用与物质的性质

高中化学选修二超全面大制作！历时两天。覆盖了微粒间的相互作用和物质性质部分的所有内容！因为当时看到网上并没有做的很全面而且很有逻辑的化学思维导图，所以就想着自己来制作一份，希望能够帮助到大家，欢迎大家参考啦~ （其他化学以及生物的思维导图都可以在我的主页中找到，绝对要比网上其他的作品更加全面且有逻辑，希望能够得到大家的认可！）

• 微粒间的相互作用
  • 分子的结构与性质
    • 共价键模型
      • 共价键
        • 定义：是原子间通过共用电子对所形成的强烈相互作用
        • 形成：先形成共用电子对，由于共用电子对同时受到两个原子核的吸引作用，即对两个原子核都有一定“黏结”作用，从而使体系的能量最低，处于稳定状态，因此原子间可以通过共用电子对的方式形成稳定的共价键
          • ps：共用电子对的形成：当成键原子相互靠近时，它们核外自旋状态不同的未成对电子所处的原子轨道相互重叠，进而形成共用电子对
        • 特征
          • 饱和性
            • 定义：每个原子所能形成共价键的总数或以共价键连接的原子数目是一定的
            • 原因：因为每个原子所能提供的未成对电子的数目是一定的
            • 决定了分子的组成
          • 方向性
            • 定义：共价键沿一定方向形成
            • 原因：要形成稳定的共价键，必须尽可能使电子云重叠程度大一些，所以在成键时，要尽可能沿着电子云密度最大的方向发生重叠。例如H2O中，氢原子的1s电子云沿着氧原子的2Px、2Py电子云的空间伸展方向的重叠，才能达到电子云重叠程度最大，形成稳定的共价键，因此共价键具有方向性。
            • 特例：2个s轨道重叠形成共价键时无方向性，如H-H键。因为s轨道是球形的。
        • 分类
          • σ键
            • 形成：“头碰头”重叠形成
            • 特点
              • 轴对称
                • 以形成化学键的两原子核的连线为轴旋转，共价键的电子云图形不变
              • 键的强度&活泼性：强度大，不活泼
            • 类型
              • s-s σ键
                • 形成：由两个s轨道重叠形成
                • 例如：H₂
              • s-p σ键
                • 形成：由一个s轨道和一个p轨道重叠形成
                • 例如：HCl
              • p-p σ键
                • 形成：由两个p轨道头碰头重叠形成
                • 例如：Cl₂
          • π键
            • 形成：“肩并肩”重叠形成
            • 特点
              • 镜面对称
                • 每个π键的电子云由两部分组成，互为镜像
              • 键的强度&活泼性：强度小，活泼
            • 类型：p-p π键
              • 由两个p轨道肩并肩重叠形成
          • 联系
            • 区别：强度不同，活泼性不同
            • 成键判断规律
              • 1.共价单键都是σ键
              • 2.共价双键中含有1个σ键和1个π键
              • 3.共价三键中含有1个σ键和2个π键
        • 稳定性的判断方法
          • 1.半径越小，共用电子对越多，稳定性越强
          • 2.键能越大，破坏共价键所需能量就越多，稳定性越强
          • 3.键长越短，稳定性越强
          • 4.元素的电负性越大，对共用电子对的吸引力越大，形成的共价键稳定性越强
      • 键参数
        • 键能
          • 作用
            • 1.衡量共价键的强弱
            • 2.估算化学反应热效应
        • 键长
          • 定义：指气气态分子中1mol化学键解离成气态原子所吸收的能量
          • 定义：构成化学键的两个原子的原子核之间的距离
          • 作用：与键能有关。键长越大，键能越小。
        • 键角
          • 定义：两个相邻共价键之间的夹角
          • 作用：用于描述、决定分子的空间结构
      • 共价键的极性
        • 键的极性
          • 极性键
            • 表象：不同元素之间形成的共价键为极性键
            • 原因：电子对发生偏移
          • 非极性键
            • 表象：同种元素之间形成的共价键为非极性键
            • 原因：电子对发生偏移
          • 本质：不同原子核对电子的吸引力（电负性）不同
        • 分子的极性
          • 分类
            • 极性分子
              • 正负电荷中心不重合
            • 非极性分子
              • 正负电荷中心重合
          • 预测
            • 根据键的种类
              • 分子中只有非极性键
                • 非极性分子
              • 分子中有极性键
                • 分子空间结构不对称
                  • 非极性分子
                • 分子空间结构对称
                  • 直线形
                  • 正三角形
                  • 正四面体形
                  • ......
                  • 极性分子
            • 根据化学键极性的向量和
              • 向量和为0
                • 非极性分子
              • 向量和不为0
                • 极性分子
    • 共价键与分子的空间结构
      • 分子结构的测定（不常考，了解即可）
        • 早年：靠物质的化学性质进行总结得出规律后推测的
        • 现代
          • 红外光谱仪
            • 测定分子的官能团
          • 核磁共振氢谱
            • 测定相对分子质量
          • 晶体X射线衍射
            • 测定分子的空间结构，以及晶体的内部空间结构
      • 杂化轨道理论
        • 观点：原子内部能量相近的原子轨道在外界条件的影响下，发生重新组合形成新的原子轨道，这个过程叫作原子轨道的杂化，组合后形成的一组新的原子轨道叫作杂化轨道。
        • 要点
          • 1.轨道杂化发生在中心原子中能量相近的轨道
          • 2.结果
            • 轨道的成分、能量、形状、方向都发生改变
            • 但原子轨道的数目不发生变化
        • 杂化轨道的作用：用于形成σ键或用于容纳未成键的孤电子对（未参与杂化的p轨道以肩并肩的形式重叠形成π键）
        • 杂化轨道的类型
          • sp杂化
            • 1条s轨道和1条p轨道杂化
              • 直线形
          • sp²杂化
            • 1条s轨道和2条p轨道杂化
              • 平面三角形
          • sp³杂化
            • 1条s轨道和3条p轨道杂化
              • 四面体形
          • 判断方法
            • 1.根据中心原子的价电子对数（杂化轨道数判断），如图：
            • 2.根据杂化轨道的空间分布判断
              • 呈四面体形
                • sp³杂化
              • 呈平面三角形
                • sp²杂化
              • 呈直线形
                • sp杂化
        • 计算：杂化轨道数=中心原子的价电子对数=孤电子对数+中心原子的σ键电子对数
      • 价电子对互斥理论
        • 观点：分子的空间结构是中心原子的价电子对相互排斥的结果
        • 价电子对
          • =分子中的中心原子与结合原子之间形成的σ键电子对+中心原子上的孤电子对
        • 对于ABx型分子，确定其孤电子对数的方法
          • 公式：孤电子对数=1/2（a-xb）
            • a：中心原子的价电子数
              • 若为阳离子
                • 中心原子的价电子数-离子所带电荷数
              • 若为阴离子
                • 中心原子的价电子数+离子所带电荷数的绝对值
            • x：与中心原子结合的原子数
            • b：与中心原子结合的原子最多能接受的电子数
              • H为1
              • 其他原子为“8-该原子的价电子数”
        • VSEPR模型
          • 定义：是价电子对的空间结构模型，而分子或离子的空间结构为成键电子对的空间结构，不包括孤电子对。
          • 价电子对数
            • 2
              • 直线形
            • 3
              • 平面三角形
            • 4
              • 四面体形
      • 分子的手性
        • 手性分子
          • 定义：在形成有机分子时，仅通过单键连接其他原子，所连接的四个原子或基团均不相同的碳原子为不对称碳原子，含有不对称碳原子的分子为手性分子。
          • 性质
            • 手性分子具有对映异构体
            • 不对称碳原子都是sp³杂化
        • 对映异构体
          • 互为对映异构体的两个分子的组成和空间结构相同，但原子在三维空间的排列和性质不同
        • 应用
          • 生命科学
          • 药物生产
    • 离子键
      • 本质：阴、阳离子间的静电作用力
      • 形成条件：一般认为，当成键原子元素的电负性差值大于1.7时，原子间才有可能形成离子键
      • 特点：无方向性和饱和性
        • 原因：阴阳离子在各个方向都可以与带相反电荷的离子产生静电作用，因此无方向性；只要空间条件允许，一个离子可以同时吸引多个带相反电荷的离子，因此无饱和性。
    • 配位键
      • 本质：是一种特殊共价键，都是通过共用电子对形成的，但形成过程不同。
      • 形成：一方提供孤电子对（配体），另一方提供接受孤电子对的空轨道（中心原子或中心离子）
      • 配位化合物（配合物）
        • 定义：组成中含有配位键的物质称为配位化合物
        • 组成
          • 中心粒子：能提供空轨道接受孤电子对的原子或金属离子。常见的是过渡金属元素的原子或离子。
          • 配体：含有孤电子对的原子、分子或阴离子
          • 配位数：指直接同中心粒子配位的配体的数目
    • 金属键
      • 本质：金属阳离子和自由电子间的静电作用
      • 特点：无方向性和饱和性
        • 因为金属晶体中的自由电子无专属性，而是均匀地分布在整块晶体中
      • 对金属的影响
        • 延展性：由于金属键无方向性，所以在外力的作用下各原子层会发生相对滑动，但不会改变原来的排列方式，因此金属在外力作用下会发生形变，但不会断裂，具有良好的延展性
        • 导电性：金属中的自由电子发生定向移动形成电流，因此金属具有良好的导电性
        • 导热性：由于金属晶体中的自由电子在加热条件下与金属原子频繁碰撞，传递热量
  • 分子间的作用力
    • 范德华力
      • 定义：是一种微弱的分子间作用力。实质是分子之间的一种很弱的静电作用。
      • 特点
        • 大小：范德华力不属于化学键，比化学键弱得多
        • 范德华力无方向性和饱和性
          • 原因：只要分子周围空间条件允许，分子总是尽可能多地吸引其他分子
      • 形成条件：分子间充分接近，距离小的时候才存在
      • 影响因素
        • 相对分子质量：分子结构和组成相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越强
        • 分子极性：相对分子质量相近的分子，分子极性越强，范德华力越强
      • 对物质性质的影响
        • 对于由分子构成的物质，范德华力主要影响物质的物理性质
        • 熔沸点：范德华力越强，物质的熔沸点越高
    • 氢键
      • 形成条件
        • 1.H原子必须与电负性很大的X原子形成强的极性键
        • 2.与氢原子形成氢键的Y原子的电负性必须也很大
        • 3.X和Y的原子半径要小，以减小形成氢键的阻碍
        • 形成氢键的元素一般为N、O、F三种
      • 特点
        • 大小：不属于化学键，作用力比化学键小，比范德华力大
        • 氢键具有方向性和饱和性
      • 表示：X-H···Y
      • 影响因素
        • X、Y的电负性
        • X、Y的原子半径
        • X、Y原子的电负性越大，原子半径越小，形成的氢键越强
      • 对物质性质的影响
        • 氢键也主要影响物质的物理性质
        • 熔沸点：对于组成、结构相似的物质，若分子间存在氢键，则可以使物质的熔沸点明显升高
        • 溶解度：若溶质与溶剂之间能形成氢键，则溶质的溶解度增大
  • 物质溶解性的判断与比较
    • 1.根据外部条件
      • 气体物质
        • 压强一定时，温度越高，溶解度越小
        • 温度一定时，压强越大，溶解度越大
      • 固体和液体
        • 温度越高，物质溶解度越大（例外：氢氧化钙的溶解度随温度升高而减小）
    • 2.根据溶质与溶剂能否发生反应
      • 溶质与溶剂能发生反应时可以增大其溶解度
    • 3.相似相溶原理
      • （1）非极性溶质一般易溶于非极性溶剂，难溶于极性溶剂；极性溶质一般易溶于极性溶剂，难溶于非极性溶剂
      • （2）溶质与溶剂分子结构的相似度越大，溶质的溶解度越大
    • 4.根据溶质与溶剂是否能形成氢键
      • 若溶质与溶剂之间能形成氢键，则溶质的溶解度增大