2.3分子结构与物质的性质 第1课时(28张PPT)

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名称 2.3分子结构与物质的性质 第1课时(28张PPT)
格式 pptx
文件大小 16.3MB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 化学
更新时间 2023-10-09 15:41:39

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(共28张PPT)
第三节 分子结构与物质的性质
第二章 分子结构与性质
一、共价键的极性
共价键
极性共价键
非极性共价键
由不同原子形成的共价键,电子对会发生偏移,极性键中的两个键合电子,一个呈正电性(δ+),另一个呈负电性(δ-)。(电荷分布不均匀)
由相同原子形成的共价键,共用电子对不发生偏移(电荷分布均匀)
由于共用电子对发生偏移时,使化学键产生了呈正电性 (δ+)和呈负电性(δ-)的两极。
1、键的极性和分子的极性
(1)共价键的极性
①定义:
②分类:
③共价键的极性表示方法——极性向量:
极性向量可形象地描述极性键的电荷分布情况,极性向量指向的一端,说明该处负电荷更为集中。
δ+
δ-
方向由正电中心指向负电中心
非极性键无极性向量,说明在非极性键里,正负电荷的中心是重合的。
2)电负性差值越大的两原子形成的共价键的极性越强。
3)共用电子对偏移程度越大,键的极性越强。
共价键的极性只取决于成键原子的元素种类或电负性的差异,与其他因素无关。
1)同种非金属元素原子间形成的共价键是非极性键(O3除外,臭氧当中是极性键), 不同种非金属元素原子间形成的共价键是极性键。
④共价键的极性影响因素
【课堂练习1】指出下列物质中的共价键类型
【键的极性判断方法】
O2
CH4
CO2
H2O2
NH3
BF3
非极性键
极性键
极性键
极性键 非极性键
极性键
极性键
电子云密度大
电子云密度小
水分子的表面静电势图
颜色表示静电势的数值:
越接近红色,代表电子云密度越大
越接近蓝色,代表电子云密度越小
结论:水分子存在带正电荷的正极和带负电荷的负极。四氯化碳分子中无正极和负极之分
(2)分子的极性:
1、极性分子:分子中的正电中心和负电中心不重合,使分子的某一个部分呈正电性(δ+),另一部分呈负电性(δ-)的分子是极性分子。
2、非极性分子:分子中的正电中心和负电中心重合的分子是非极性分子。
H2O
δ+
δ+
δ-
δ+
+ -
正电中心和负电中心不重合,极性分子
δ+
δ-
δ-
CO2
±
正电中心和负电中心重合,非极性分子
①分类:
常见的极性分子和非极性分子
如何判断分子的极性?
非极性 非极性 非极性 极性
极性 极性 非极性 非极性 极性
【思考与讨论】
(1)以下双原子分子中,哪些是极性分子,哪些是非极性分子
H2 O2 Cl2 HCl
双原子分子中,单质是非极性分子;化合物是极性分子。
H2 O2、 Cl2 是非极性分子;HCl是极性分子
(2)P4和C60是极性分子还是非极性分子
只含非极性键的分子一定是非极性分子。
都是非极性分子
化合物分子中,分子空间结构对称的是非极性分子,如对称的直线形,平面正三角形,正四面体形;分子空间结构不对称的是极性分子 ,如不对称的直线形,V形,三角锥形。
(3)以下化合物分子中,哪些是极性分子,哪些是非极性分子
CO2 HCN H2O NH3 BF3 CH4 CH3Cl
CO2、BF3、CH4都是非极性分子,HCN、H2O、NH3、CH3Cl都是极性分子
方法一: 根据正电中心和负电中心是否重合来判断。
若正电中心和负电中心不重合
—极性分子
若正电中心和负电中心重合
—非极性分子
②分子极性的判断方法:
若分子中各个键的极性的向量和等于零, 则为非极性分子(极性抵消)
若分子中各个键的极性的向量和不等于零, 则为极性分子(极性不抵消)
方法二:根据化学键的极性的向量和是否为0来判断:
δ+
δ-
δ-
δ-
δ+
δ-
δ-
δ+
δ+
δ+
δ+
δ-
C=O键是极性键,CO2是直线形、结构对称,两个C=O的极性互相抵消,所以整个分子没有极性,电荷分布均匀,是非极性分子。
平面三角形,结构对称,键的极性互相抵消 ,是非极性分子
正四面体形 ,结构对称,键的极性互相抵消,是非极性分子
若正电中心和负电中心重合(分子空间结构对称),为非极性分子。
δ+
δ-
δ+
δ-
δ+
δ+
δ-
δ-
δ+
δ+
δ+
若正电中心和负电中心不重合(分子空间结构不对称),则为极性分子。
O-H键是极性键,分子是V形不对称分子,两个O-H键的极性不能抵消,整个分子电荷分布不均匀,是极性分子。
三角锥形, 不对称分子,键的极性不能抵消,是极性分子。
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方法三:根据分子中心原子有无孤电子对来判断来判断:
若中心原子有孤电子对或无孤电子对但键长不同,则为极性分子。
注意:单质双原子分子是非极性分子,非单质双原子分子是极性分子。
多原子分子
(原子数≥3)
若中心原子无孤电子对且键长均相等,则为非极性分子;
如:CH4 、BF3
如: NH3 ( 有孤电子对) 、 CH3CI(无孤电子对但键长不同)
方法四:根据分子的空间结构是否对称来判断:
若对称,则为非极性分子
若不对称,则为极性分子
直线形
平面正三角形
正四面体
V形
三角锥形
四面体
空间结构
分子类型 价电子对数 空间结构 键的极性 分子极性 代表物
A2 直线形 非极性键 非极性分子 O2、H2
极性键 AB 极性分子 HF、CO
AB2 2+0 直线形 极性键 非极性分子 CO2、CS2
2+1 V形 极性键 极性分子 SO2
2+2 V形 极性键 极性分子 H2O、H2S
AB3 3+0 平面三角形 非极性键 非极性分子 BF3、AlCl3
3+1 三角锥 极性键 极性分子 NH3、PCl3
AB4 4+0 正四面体 极性键 非极性分子 CH4、CCl4
分子 BF3 CO2 PCl5 SO3 H2O NH3 SO2
化合价绝对值
价电子数
分子极性
3
3
4
4
5
5
6
6
2
6
3
5
4
6
非极性
非极性
非极性
非极性
极性
极性
极性
如:
方法五:根据中心原子的化合价来判断
对于ABn型分子
中心原子化合价的绝对值
该元素的价电子数
=
该分子为非极性分子
中心原子化合价的绝对值
该元素的价电子数
该分子为极性分子

臭氧是极性分子
①了解臭氧的作用
②了解臭氧的空间结构
δ+
δ-
δ-
【资料卡片】
臭氧是一种重要物质。大气高空的臭氧层;保护了地球生物的生存;空气质量预报中臭氧含量是空气质量的重要指标;它还是有机合成的氧化剂、替代氯气的净水剂……
臭氧分子的空间结构与水相似,其分子有极性,但很弱。臭氧分子中共价键是极性键,中心氧原子呈正电性,而端位的两个氧原子呈负电性,由于臭氧的极性很弱,它在四氯化碳中的溶解度高于在水中的溶解度。
臭氧有强氧化性,臭氧是比氧气更强的氧化剂,它随着温度升高,分解速度加快。常用于用作强氧化剂、漂白剂、消毒杀菌剂。臭氧存在于大气中由于臭氧层是可以吸收太阳光对人体有害的短波光线的,因此就能达到防止它射到地面,以避免人类受紫外线的伤害,减少各种皮肤病以及癌症率。
O3分子结构为V形(如图),根据VSEPR模型,中心氧原子的价层电子对数为3,得出VSEPR模型为平面三角形,中心氧原子为sp2杂化,和2个端位氧原子形成两个σ键,还有1对未参与杂化的孤电子对垂直于该平面,并与两个键合氧原子各提供的1个电子形成离域π键— (如下图),所以中心氧原子和两个端位的氧原子之间的共用电子对会发生偏移,因此为极性键。
试分析为什么O3分子中共价键是极性键
判断分子的极性可依据分子中化学键的极性的向量和。O3分子中化学键为极性键,分子结构为V形,所以键的极性的向量和不为0,即分子为极性分子。
综上所述:O3是含有极性键的极性分子。
物质极性的判断不能根据化学式判断,要根据立体结构判断;
因为H2O2不是平面结构;它是半开书页型的,两个O在书轴上,两个氢分别和两个O相连,但不在同一平面上,正负电荷中心不重合,所以为极性分子。
还可以根据相似相容原理来粗略判断物质极性,H2O2极易溶于水,水是极性分子,所以过氧化氢也是极性分子。
试分析为什么H2O2分子是极性分子
①稀有气体分子是非极性分子,但不含共价键
②臭氧(O3)是极性分子,共价键为极性键
③H2O2是由极性键和非极性键构成的极性分子
特别提示:
表面活性剂在水中会形成亲水基团向外,疏水基团向内的胶束,由于油渍等污垢是疏水的,会被包裹在胶束内腔,在摩擦力的作用下油渍脱离,达到去污目的。
②什么是单分子膜?双分子膜?举例说明。
③为什么双分子膜以头向外而尾向内的方向排列?
表面活性剂分散在水表面形成一层疏水基团朝空气的单分子层。细胞和细胞膜是双分子膜,由大量两性分子组装而成。
由于细胞膜两侧都是水溶液,水是极性分子,而构成膜两性分子的头基是极性基团而尾基是非极性基团 。
①简要回答表面活性剂的去污原理
表面活性剂和细胞膜
【科学 技术 社会】
2、键的极性对化学性质的影响
羧酸 pKa
丙酸(C2H5COOH) 4.88
乙酸(CH3COOH) 4.76
甲酸(HCOOH) 3.75
氯乙酸(CH2ClCOOH) 2.86
二氯乙酸(CHCl2COOH) 1.29
三氯乙酸(CCl3COOH) 0.65
三氟乙酸(CF3COOH) 0.23
羧酸是一大类含羧基(—COOH)的有机酸,羧基可电离出H+而呈酸性。羧酸的酸性可用pKa的大小来衡量,pKa越小,酸性越强。
(1)键的极性对物质的化学性质有重要影响
Ka越大,酸性越强
pKa越小,酸性越强
pKa= - lgKa
+ H+
由于不同的成键原子间电负性的差异,共用电子对会发生偏移,若电负性越大,电子偏移的程度就越大,即共价键的极性越强,在反应中越容易断裂。
(2)羧基的酸性大小与分子组成和结构的关系
①含卤素原子的一元羧酸的酸性
a: 含相同个数的不同卤素原子的羧酸,卤素原子的电负性数值越大,羧酸的酸性越强。
如酸性: CF3COOH>CCl3COOH(电负性数值越大,酸性越强。)
原因是: 氟的电负性大于氯的电负性,F—C的极性大于Cl—C的极性,使F3C—的极性大于Cl3C—的极性,导致三氟乙酸的羧基中的羟基的极性更大,更易电离出氢离子。
b: 含不同数目的同种卤素原子的羧酸,卤素原子的数目越多,羧酸的酸性越强。
如酸性: CCl3COOH>CHCl2COOH>CH2ClCOOH
②只含烷基的一元羧酸,烷基越长,酸性越小
酸性: 甲酸>乙酸
原因是:烷基(R—)是推电子基团,烷基越长推电子效应越大,使羧基中的O-H键的极性减弱,所以羧酸的酸性越弱。
③只含烷基的多元羧酸的酸性
烷基所含碳原子数越少,羧基个数越多,酸性越强。
思考:甲酸和乙酸哪个酸性强?原因是什么?
吸电子基团与推电子基团(给电子基团)
卤素—X(F、CI、Br、I)
如硝基(-NO2)
羧基(-COOH)
醛基(-CHO)
对于一个基团-RX:
(1)如果R的电负性大于X,那么它就是推电子基团(给电子基团)
如烷基(-CH3)
羟基(-OH)
烷氧基(-OCH3)
氨基(-NH2)
(2)如果R的电负性小于X,那么它就是吸电子基团
若分子连有吸电子基团,键的极性越强,越易断裂
物质酸性就越强
如酸性:F-COOH H-COOH
若分子连有推电子基团,键的极性越弱,越不易断裂
(推电子基团越多)物质酸性就越弱
如酸性:H-CH2COOH CH3-CH2COOH


【拓展延伸】
(1)键的极性对羧酸酸性大小的影响实质是通过改变羧基中羟基的极性而实现的,羧基中羟基的极性越大,越容易电离出H+,则羧酸的酸性越大。
(2)与羧基相邻的共价键的极性越大,通过传导作用使羧基中羟基的极性越大,则羧酸的酸性越大。
(3)烃基是推电子基团,即将电子推向羟基,从而减小羟基的极性,导致羧酸的酸性减小。一般地,烃基越长,推电子效应越大,羧酸的酸性越小。
【归纳小结】——键的极性对有机羧酸酸性的影响
分子结构修饰与分子的性质
不改变分子的主体骨架,保持分子的基本结构不变,仅改变分子结构中的某些基团而得到新的分子,分子被修饰后,其性质也可以发生显著的变化
布诺芬的成酯修饰
甜度增加600倍
提高药物疗效、降低毒副作用等
【科学 技术 社会】
共价键
极性键
非极性键
空间不对称
极性分子
双原子分子:HCl、NO、CO
V型分子:H2O、H2S、SO2
三角锥形分子:NH3、PH3
非正四面体:CHCl3
特殊:H2O2、O3
非极性分子
单质分子:Cl2、N2、P4、O2
直线形分子:CO2、CS2、C2H2
正三角形:SO3、BF3
平面形:苯、乙烯
正四面体:CH4、CCl4、SiF4
空间对称
课堂小结
键的极性对化学性质的影响——有机羧酸的酸性