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第14章DNA的生物合成读书笔记
物质结构与性质
1. 原子结构与性质
原子结构
能层与能级
能层:K L M……
能级:1s 2s 2p ……
基态与激发态
基态:处于最低能量状态的原子
激发态:基态原子吸收能量电子跃迁到较高能级
构造原理与电子排布式
构造原理(理想化):随核电荷数增加,新增电子填入能级的顺序
电子排布式:1s² 2s² ……
电子云与原子轨道
规律
电子轨道表达式(电子排布图):H↑(1s) O ↑↓(1s) ↑↓(2s) ↑↓↑↓(2p)
泡利原理:在一个原子轨道里,最多容纳2个电子,它们的自旋相反
洪特规则:基态原子中,填入简并轨道的电子总是先单独分占,且自旋平行
能量最低原理:在构建基态原子时,电子将尽可能地占据能量最低的原子轨道使原子能量最低
原子性质
元素周期律:序列中的元素性质随原子序数递增发生周期性的重复
原子半径:层数越多半径越大,核电荷数越多半径越小(同一层)
电离能:同周期随原子序数增大递增,同主族随原子序数增大递减(特殊点:Be,N,Mg,P)
电负性:越靠近F电负性越大,越靠近Cs电负性越小
元素周期系:元素随原子核电荷数递增的排列顺序
元素周期表:s区,p区,d区,ds区 ,f区
2. 分子结构与性质
共价键
σ键:头碰头
π键:肩并肩
键参数
键能:共价键强弱(键长越小键能越大)
键长:构成化学键两个原子的核间距
键角:两个相邻共价键之间的尖角
数值可通过X射线衍射实验获得
分子空间结构
分子结构测定:红外光谱,X射线衍射……
VSEPR:σ键+½(a-xb)
杂化轨道理论
分子结构与物质性质
共价键极性
键的极性(影响化学性质eg:有机酸)
极性键:不同原子形成
非极性键:相同原子形成
分子的极性
化学键极性向量和是否为0判断(正四面体向量和为0)
根据分子正电中心和负电中心是否重合判断
分子间作用力
范德华力:相对分子质量越大范德华力越大,分子极性越大范德华力越大(结构相似)
氢键
普遍存在于N,O,F eg:X—H···Y(X,Y为N,O,F)
具有饱和性方向性
氢键>范德华力
分子间氢键eg:对羟苯甲基
分子内氢键eg:邻羟苯甲基
氢键强度和氢键数目影响
熔沸点
溶解度
密度
溶解性:相似相溶
分子的手性:左右手
手性碳原子:四个取代基不同
3. 晶体结构与性质
物质聚集状态
固态
液态
气态
等离子体(第四态)
由电子,阳离子和电中性粒子组成在整体上呈电中性的物质聚集状态
性质
导电性
流动性
应用
等离子体显示器
化学合成
核聚变
液晶
介于液态和晶态之间的物质状态
粘度
形变性
导热性
光学性质
液晶显示器
合成高强度液晶纤维
晶体
晶体与非晶体
获得途径
熔融态物质凝固
气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)
溶质从溶液中析出
有自范性(能自发呈现多面体外形) 原子在三维空间里呈周期性有序排列 在许多物理性质(强度,导热性,光学性质等)表现出各向异性
非晶体
无自范性(不能自发呈现多面体外形) 原子排列相对无序
鉴别
熔沸点(晶体有固定熔沸点,非晶体无)
X射线衍射(最可靠)
晶胞:晶体结构的基本单元(无隙并置,均摊法)
晶体结构
原子距离
晶体类型
分子晶体
作用力:分子间作用力(范德华力,氢键)
性质:低熔沸点,分子密堆积(在作用力只是范德华力的条件下,若以一个分子为中心其周围最多可以有12个紧邻的分子)
典型
所有非金属氢化物(水,硫化氢,氨……)
部分非金属单质(卤素,氧气,碳60……)
部分非金属氧化物(CO₂……)
几乎所有的酸
绝大多数有机物
共价晶体
作用力:共价键
性质:硬度大,熔点高
某些单质(B Si Ge Sn……)
某些非金属(SiC S3N4)
离子晶体
作用力:离子键
性质:硬度较大难以压缩,破坏离子键需要较高的能量
金属晶体
作用力:金属键
延展性
光泽
过度晶体
混合晶体(C)
配合物
配位键:电子对给予——接受
颜色变化
增加溶解性
配位键越强越稳定
实验
铜铵实验
银铵实验
硫氰化铁
超分子(分子聚合体)
分离C60和C70
冠醚识别碱金属
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