高中化学·人教版·物质结构与性质

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物质结构与性质

晶体

概念

内部微粒(分子、原理、离子)在微观空间里呈现 周期性有序排列而构成的具有规则几何外形的固体

性质

自范性

自发呈现多面体外形

物理性质的各向异性

制取途径

凝固

凝华

结晶

区分途径

X-射线衍射实验

晶胞

描述晶体结构的基本单元

分类

分子晶体

定义

只含分子的晶体

举例

所有非金属氢化物

部分非金属单质

部分非金属氧化物

几乎所有的酸

绝大多数有机物的晶体（不包括有机盐）

结构特征

分子密堆积

一个分子周围有12个紧邻的分子

其他特殊结构（非密堆积）

如水周围仅有4个

原子晶体

定义

所有原子一共价键相互结合，呈现三维共价键 网状结构（即其结构特征）。又称共价晶体

举例

非金属化合物如碳化硅(金刚砂)、氮化硼

某些单质如硼硅锗灰锡

极少数金属氧化物如刚玉（阿尔法氧化铝）

注意

硅三氮四、硅氧二只是化学式，并非分子式

典型研究

金刚石

六元环

碳原子数与碳碳单键数之比为1:2

二氧化硅

十二元环

硅原子数与氧原子数比为1:2

特例比较

熔点、硬度：金刚石>碳化硅>硅>锗

金属晶体

定义

金属原子通过金属键形成的晶体

举例

金属单质或合金的晶体

结构/原子堆积模型

二维

非密置层

配位数为4

密置层

配位数为6

三维

六方最密堆积的晶胞是平行六面体，底面 边长与高不等，且胞内原子不在晶胞中心

重要概念

紧密堆积

空间利用率

原子总体积/晶胞总体积

配位数

相关理论与概念

电子气理论

金属键是金属原子脱落下来的价电子形成 遍布整块晶体的电子气，为所有原子所共用

对金属材料性质的解释

颜色

整块

银灰色、银白色

粉末

黑色、暗灰色

导电性

导热性

延展性

熔沸点

金属键

定义

金属阳离子与自由电子 间存在的较强的相互作用

性质

无饱和性、方向性

强弱

金属阳离子半径越小，越强

价电子数越多，越强

构成微粒

金属阳离子

自由电子

离子晶体

定义

由阴阳离子通过离子键结合而成的晶体

举例

强碱、大多数盐

活泼金属氧化物、过氧化物

结构特征

影响因素

几何因素（正负离子半径比）

越大，配位数越大

电荷因素（阳阴电荷比）

键性因素（离子键的纯粹程度）

性质表征

晶格能

定义

气态离子形成一摩尔离子晶体释放的能量，正值

决定因素

阴阳离子核间距越小离子键越强晶格能越大

电荷乘积越大晶格能越大

石墨

混合晶体

sp2杂化（共价键），含大π键（金属键）

配位数为3

各层平面间靠范德华力维系

性质比较

密度计算

分子

结构

内部

化学键

定义

使离子或原子相结合的作用力

分类

离子键

离子化合物

只含离子键

定义

带相反电荷离子之间的相互作用

既有吸引，也有排斥

判断

只要含一主、二主的金属元素或铵根离子，就含有离子键

共价键

定义

原子间通过共用电子对形成的相互作用

分类

①极性

极性键

共用的电子对不偏移

非极性键

共用的电子对偏移

②重叠方式

头对头σ

以形成化学键的两原子核的连线为轴旋转，共价键电子云的图形不变（轴对称）

肩并肩π

以包含原子核的平面为镜面，共价键电子云的两部分互为镜像（镜面对称）

共价化合物

只含共价键

性质

饱和性

方向性

配位键

定义

电子对给予-接受键

配位化合物

定义

金属离子/原子与某些分子或离子（配体）以配位键结合形成

注意

过渡金属配合物较多

相关概念

见附页③

铜实验

操作

向硫酸铜溶液中加入氨水

现象

先生成蓝色沉淀，后沉淀溶解，溶液变为深蓝色

原理

应用

硫氰化铁用于仿血液

合成新物质

溶解沉淀

制银氨溶液

其他

无机含氧酸常含配位键

键参数

键能

键长

键长越短，键能往往越大

键角

构型理论

等电子原理

含义

原子总数相同，价电子总数相同的分子（即等电子体）具有相似的化学键特征

应用

判断新物质的立体构型

举例

见附页②

立体构型分类

直线形

V形

水 105°

平面三角形

三角锥形

氨气 107°

正四面体形

109°28′

VSEPR价层电子对互斥理论

含义

分子中价层电子对互斥形成立体构型

应用

推测ABn形分子/离子立体构型

理论

①计算

a=σ键数+孤电子对数b

b=[价电子数c-n(8-c)]/2

②斥力大小

孤电子对间斥力>孤与成键斥力>成键间斥力

杂化轨道

缘由

甲烷模型的疑问

定义

原子在相互结合成键时，能量相近的原子 轨道重新组合，形成新的原子轨道的过程

限制

仅用于形成σ键或容纳未参与成键的孤电子对

间

范德华力/分子间作用力

强弱

半径越大（分子间距）越弱

组成、结构相似时，相对分子质量越大，越强

单位

千焦每摩尔

氢键

定义

已经与电负性很大的原子形成共价键的氢原子 与另一个电负性很大的原子之间的作用力

存在

N、O、F

性质

饱和性

方向性

比较

化学键>氢键>范德华力

性质

极性

判断

分子中极性键的极性的向量和

范德华力影响下的熔沸点

范德华力越强，熔沸点越大

氢键影响下的溶解度

溶质溶剂间存在氢键则溶解度较大

低级醇、醛、酮易溶于水

氢键影响下的沸点

分子间存在氢键则沸点上升

相似相溶

极性相似

分子结构相似

手性

极性影响下无机含氧酸分子的酸性

表示

性质

n越大，酸性越强

n=0 弱酸

n=1 中强酸

n=2 强酸

n=3 超强酸

原子

相关概念

核素

具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子

同位素

定义

质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子的互称

性质

物理性质有差异，化学性质一致

天然同位素存在一定的比例

应用

碳十四考古

氘氚制氢弹

育种

治疗肿瘤

相对原子质量

该元素各种核素相对原子质量的平均值

结构

剖分

原子核

中子

质子

电子

对电子的描述

概念

能层

原子核外表示能量不同的区域的简化模型

KLMNOPQ（1-7，为主量子数n）

第n个能层容纳的最大电子数

第n个能层有n个从s开始的能级

能级

能层的细分

spdf……（仅学习1-4，为角量子数l）

第n个能级容纳的最大电子数2n

基态、激发态

处于最低能量的原子为基态原子

基态原子吸收能量后成为激发态原子

激发态原子核外电子可跃迁释放能量

电子云

处于一定空间运动状态的电子在原子核外 空间的概率密度分布的形象化描述

概率密度分布图

P为电子在某处出现的概率

V为该处的体积

ρ=P/V，为概率密度

电子云轮廓图

表示电子云轮廓的形状，便于形象化描述核外电子

绘图时需标准一致，如常取电子在核外空间出现概率P=90%的空间

同一原子的同一能级，能层越高，占据空间越大

s级轨道为球形

p级轨道为哑铃型

有三种伸展方向

原子轨道

电子在原子核外的空间运动状态

运动状态

原子轨道

自旋

光谱

发射光谱

暗色背景下的明亮谱线

吸收光谱

明亮背景下的暗色谱线

原则

构造原理

特例较多，体现为能级交错

原因

屏蔽效应

由于其他电子对某一电子的排斥作用而抵消了一部分核电荷 ，使有效电荷数降低，削弱了核电荷对核外电子的吸引

钻穿效应

见附页③

能量最低原理

原子的电子排布尽可能使整个原子的能量处于最低状态

轨道能

相关因素

核电荷数

电子数

电子状态

大小判断

①n+0.7l

②ns<(n-2)f<(n-1)d<np

泡利原理

同一原子轨道里最多只能容纳2个电子，且自旋状态相反

洪特规则

基态原子中的电子优先占据同一能级的不同轨道，且自旋状态相同

半满、全满能量相对较低，为洪特特例

方式

轨道排布式=电子排布图

电子排布式

核外

简化式

方括号内加稀有气体元素的部分称为“原子实”

完整式

价=外围

见附页④

性质

元素周期表

原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数

18个纵行，(7个主族，7个副族，1个Ⅷ族，1个0族)，(3个短周期，4个长周期)

质量数=质子数+中子数

详见附页①

元素周期律

原子半径

从上向下变大

从左向右变小

金属性非金属性

见附页②

电离能

第一电离能

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

规律

半径越大，第一电离能越小

特例

二主、五主、六副

电负性

定义

美·鲍林：不同元素原子对键合电子吸引力的大小

原子中形成化学键的电子为键合电子

不描述稀有气体元素

举例

金属一般小于1.8，非金属大于1.8

氢为2.1

规律

半径越小，电负性越小（氢除外）

对角线规则

某些主族元素与右下方的主族元素的有些性质是相似的

如三角区

一般，二元化合物中元素电负性差值大于1.7为离子化合物，小于1.7为共价

特例：氟化氢为共价化合物

例：碱金属

除铯外均为银白色；均为软金属，有延展性；密度小，熔点低；导热性、导电性好

应用

金属非金属分界处寻找半导体材料

农药材料向氟、氯、硫磷靠近

过渡元素中寻找催化剂与耐高温、耐腐蚀的合金材料