导图社区 高中化学 选修二物质的微观结构
高中阶段对物质微观粒子结构的大致描述,主要介绍了原子结构、分子结构和晶体三部分内容,需要的看看。
编辑于2022-04-10 16:57:58本思维导图包含了高等数学第五版上册有关一元函数的大部分相关知识,欢迎大家借鉴参考!
数学上,立体几何(Solid geometry)是3维欧氏空间的几何的传统名称—因为实际上这大致上就是我们生活的空间。一般作为平面几何的后续课程。立体测绘(Stereometry)处理不同形体的体积的测量问题:圆柱,圆锥,锥台,球,棱柱,楔,瓶盖等等。毕达哥拉斯学派就处理过球和正多面体,但是棱锥,棱柱,圆锥和圆柱在柏拉图学派着手处理之前人们所知甚少。尤得塞斯(Eudoxus)建立了它们的测量法,证明锥是等底等高的柱体积的三分之一,可能也是第一个证明球体积和其半径的立方成正比的。
化学的基础在于各种物质的性质,了解各种物质的性质便可解决大多数问题,本导图将为大家整理比较各种物质的性质。
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本思维导图包含了高等数学第五版上册有关一元函数的大部分相关知识,欢迎大家借鉴参考!
数学上,立体几何(Solid geometry)是3维欧氏空间的几何的传统名称—因为实际上这大致上就是我们生活的空间。一般作为平面几何的后续课程。立体测绘(Stereometry)处理不同形体的体积的测量问题:圆柱,圆锥,锥台,球,棱柱,楔,瓶盖等等。毕达哥拉斯学派就处理过球和正多面体,但是棱锥,棱柱,圆锥和圆柱在柏拉图学派着手处理之前人们所知甚少。尤得塞斯(Eudoxus)建立了它们的测量法,证明锥是等底等高的柱体积的三分之一,可能也是第一个证明球体积和其半径的立方成正比的。
化学的基础在于各种物质的性质,了解各种物质的性质便可解决大多数问题,本导图将为大家整理比较各种物质的性质。
物质的微观结构
原子结构
电子排布
能层:L、K、M、N、O、P、Q
能级:s、p、d、f、g、h、i
构造原理
ns>(n-1)p>(n-2)d>(n-3)f
电子跃迁(焰色反应的原理)
原子光谱
吸收光谱
基态→激发态
发射光谱
激发态→基态
性质
物理变化
排布规律
遵循泡利原理
一个原子轨道内最多容纳两个自旋相反的电子
遵循洪特规则
填入简并轨道(能量相同的原子轨道)的原子总是先单独分站,且自旋平行
遵循能量最低原理
核外电子排布表示
价电子排布式
简化电子排布式
电子排布式
原子结构示意图
电子云轮廓图
s能级
球形
p能级
哑铃形
原子半径
元素周期表中,从左到右,从上倒下依次减小
一般比较顺序
电子层数→核电荷数→最外层电子数
对元素性质的影响
原子半径越大
元素的金属性(还原性)越弱
金属性(还原性)代表元素的失电子能力 非金属性(氧化性)代表元素的得电子能力
非金属性(氧化性)越强
电负性越大
第一电离能越大
各元素性质在元素周期表中的变化规律
从上到下
半径增大
电负性减小
第一电离能减小
金属性(还原性)增强
非金属性(氧化性)减弱
从左到右
半径减小
电负性减小
金属性(还原性)减小
非金属性(氧化性)增强
第一电离能呈上升趋势
第ⅡA族第一电离能>第ⅢA族电离能
原因
第ⅡA族的价电子层中,p能级的轨道为全空状态,能量较低,失去一个电子需要吸收更多的能量
第ⅤA族电离能>第ⅥA族电离能
原因
第ⅤA族的价电子层中,p能级的轨道为半满状态,能量较低,失去一个电子需要吸收更多的能量
元素周期表的不同区域
一般来说,最后一个电子在哪个轨道上就属于哪个区(最后一个电子在次外层的d轨道上的原子在ds区)
s区
p区
d区
ds区
f区
分子结构
化学键
离子键
成键原子间的电负性差值一般大于1.7
强弱比较
两离子的半径大小
两离子所带电荷量
共价键
成键原子间的电负性一般小于1.7
分类
按极性分类
非极性键
极性键
按成键方式分类
肩碰肩
π键
p-pπ键
头碰头
σ键
s-sσ键
s-pσ键
p-pσ键
按成键电子对的归属分类
由一个原子(离子)提供孤电子对,另一个原子(离子)提供空轨道
形成配位键
结构
配体
功能
提供孤电子对
分类
分子
离子
中心离子(原子)
功能
提供空轨道
配位数
与中心粒子结合的配体的个数
一般为最高化合价的两倍
配位化合物(配合物)
定义
一些金属离子或原子与某些分子或离子以配位键的形式结合形成的化合物
特点
结构相对稳定,配离子不易发生电离
实验
有关离子方程式
操作
现象
先产生白色沉淀,然后沉淀溶解
有关离子方程式
操作
现象
溶液变为血红色
有关离子方程式
操作
现象
先产生白色沉淀,后溶解
强度
过渡金属形成的配合物配位键强度较大
内轨配合物比外轨配合物稳定 内轨配合物:(n-1)d和最外层ns、np轨道进行杂化成键
原因
过渡金属有d轨道(粗略解释)
结果
过渡金属配合物远比主族金属配合物多
由两个原子分别提供一个电子形成电子对
形成普通共价键
强弱比较
依据
键长(即:两原子核间的半径长度)
通常比较两原子的半径大小
键长越短,强度越大
空间结构
价层电子对互斥理论(VSEPR模型)
价层电子对数=σ键数+孤电子对数
VSEPR模型
数字代表价层电子对数
直线型
2
平面三角形
3
四面体型
4
三角双锥形
5
八面体型
6
空间结构
前面的数字代表σ键数,后面的的数字代表孤电子对数
直线型
1+0/1/2/3
2+0
V形
2+1
2+2
平面三角形
3+0
四面体型
4+0
三角锥形
3+1
杂化电子轨道理论
特点
杂化后的轨道能量相同
杂化类型
分子的极性
分类
极性分子
极性向量和不为零
非极性分子
极性向量和为零
通常不含孤电子对
中心原子的化合价为最高价态
对物质性质的影响
极性越大,分子间作用力越大
分子间作用力
分类
范德华力
氢键
类型
分子间氢键
分子内氢键
基本结构
X--H······Y(X、Y为N、O、F)
通常存在与液体和固体中
本质
静电作用
物质熔沸点的影响因素
分子间作用力越大,物质的熔沸点越高
一般情况下,有机物支链越多,沸点越低
有机物支链越多,其分子间的距离越大,范德华力越小
影响大小的因素
由一到三的顺序比较
1、分子间含(不含)氢键(尤其是分子间氢键)
2、分子的相对分子质量
3、分子是(不是)极性分子
物质溶解度的影响因素
是否含有氢键,以及氢键作用力的大小
物质是否能与溶剂反应
相似相溶
极性溶质易溶于极性溶剂
非极性溶质易溶于非极性溶剂
等电子体
价电子数和原子数均相同的一对分子
如:
特点
分子的空间结构相似
手性分子
在空间中镜面对称,但无法重合的一对分子
手性异构体
手性催化剂
通常是一个碳原子周围连着四个不同的原子(基团)
该碳原子称为手性碳原子
超分子
定义
由两种或两种以上的分子通过分子间相互作用形成的分子聚集体
子主题
特性
分子识别
应用
识别碱金属离子
工具
冠醚
原理
不同碱金属离子的半径大小不同
空腔大小一定的冠醚能结合特定大小的碱金属离子
工具
“杯酚”
甲苯溶剂
氯仿
原理
杯酚溶于氯仿
流程
先加入杯酚再加入甲苯溶剂
加入氯仿
杯酚溶解
过滤沉淀
自组装
结构特点
有的有限,有的无限伸展
晶体
晶体类型
四类典型晶体
金属晶体
粒子间作用力
金属键
大小比较
根据
电荷量越大,金属键越强
金属离子半径越大,金属键越强
特点
金属阳离子和自由电子之间形成的强烈相互作用力
无方向性和饱和性
本质
一种静电作用
引力
斥力
组成微粒
金属阳离子
电子
性质
硬度大
原因
金属键较为稳定
延展性良好
不易碎
原因
金属原子间存在“电子气”充当润滑剂
易导电
原因
金属原子间存在自由移动的电子
在外加电场的作用下,电子会发生定向移动
易导热
原因
金属原子间的自由电子后频繁移动发生碰撞,导致产生更多热量
受热后电阻率增大
原因
加热后自由电子频繁碰撞
电子的定向移动减少
共价晶体
粒子间作用力
共价键
组成微粒
原子
性质
熔沸点高
原因
粒子间的作用力为共价键,共价键的强度较大
硬度大
原因
共价键强度大
难导电
原因
没有可以自由移动的电荷
延展性差
原因
共价键具有方向性差
分类
按元素分类
部分氧化物
部分单质
金属
Ge
非金属
C(金刚石)、Si、B、Sn(灰锡)等
部分非金属化合物
SiC(金刚砂)、
举例
金刚石
结构
共价键三维骨架结构
最小环
六元环
特点
熔沸点高、硬度大、延展性差
二氧化硅(晶体)
二氧化硅也有非晶体,如玻璃
特点
自然界含量最高的固态二元氧化物
具有手性
用途
是制作水泥、玻璃、单晶硅、硅光电池、芯片和光导纤维的原料
最小环
六元环
化学式
表示原子个数之比
分子晶体
作用力
分子内部作用力
共价键
粒子间作用力
范德华力
氢键
特点
具有方向性和饱和性
组成微粒
分子(包括单原子分子)
性质
熔沸点低
原因
分子间作用力较小
硬度小
原因
同上
固体和熔融态都不导电
原因
没有自由移动的电荷
分类
按元素组成
部分非金属单质
部分非金属氧化物
所有非金属氢化物
几乎所有的酸
绝大多数有机物
按分子间作用力
含氢键
特点
熔沸点相对较高
一个分子周围的紧邻分子少于12个
分子间非密堆积
举例
特点
固体密度小于液体密度
氢键具有方向性和饱和性
不含氢键
特点
熔沸点相对较低
一个分子周围紧邻的分子数为12个
分子间密堆积
化学式
表示分子式
离子晶体
粒子间作用力
离子键
性质
熔沸点一般较高
原因
离子键强度大
硬度大
原因
离子键强度大
在熔融状态下或溶于水中均可导电
原因
熔融状态下或溶于水后产生自由移动的电荷
难挥发
原因
离子键较为稳定
延展性差
多数易溶于极性溶剂,难溶于非极性溶剂
原因
相似相溶
分类
元素
大多数盐
金属氧化物、过氧化物
碱
性质
元素的电负性差值大于1.7
组成微粒
离子
化学式
表示一个晶胞内离子个数之比
本质
静电作用
引力
斥力
判断依据
离子键百分数大于50%
依据元素电负性差值计算
含有离子键
元素的电负性差值大于1.7
混合型晶体
判断依据
含有两种或以上不同的典型晶体的特征
举例
石墨
特点
质软
易导电
过渡晶体
晶胞
结构
多数为平行六面体
有少数为六棱柱
粒子计数
均摊法
若粒子被n个晶胞所共用,则该粒子的1/n属于这个晶胞
坐标轴法
对于一个形状为平行六面体的晶胞,以其左下角顶点为原点建立空间直角坐标系,晶胞内粒子的个数就等于坐标轴面上与晶胞内的粒子数量之和(同一套棱上的原子不用重复计数)
特点(与非晶体的区别)
自范性
能自发形成多面体外形
各向异性
一些物理性质因方向不同而产生差异
导热性
强度
光学性质
有固定的熔点
“无隙并置”
无隙
晶胞间没有空隙
并置
所有晶胞并列排置
测定方法
X射线衍射实验
仪器
X射线衍射仪