物质的组成与结构课件.pptVIP

*************************************范德华力范德华力的本质分子间的弱相互作用力1偶极-偶极力永久偶极矩间的相互作用2诱导偶极力永久偶极诱导非极性分子产生的力3分散力(伦敦力)瞬时偶极矩引起的普遍存在的力4范德华力是分子间较弱的相互作用力，源于分子内电荷分布的相互影响。它包括三种类型：永久偶极矩之间的偶极-偶极力；永久偶极矩与诱导偶极矩之间的相互作用；以及源于电子云瞬时不对称分布的分散力（伦敦力）。分散力普遍存在于所有分子之间，是惰性气体等非极性物质凝聚态的主要作用力。范德华力的强度随分子量增加而增强，这解释了同系物（如烷烃）沸点随碳链增长而升高的趋势。范德华力虽然单个较弱，但在大分子中的累积效应可以非常显著，例如壁虎脚掌上数百万根微毛产生的范德华力使其能攀爬光滑表面。第五部分：分子结构1分子构型与性质关系三维结构决定物质性质2分子几何形状与极性电子对分布决定分子极性3分子表示方法分子式与结构式表示化学信息4分子的基本概念由原子通过化学键连接形成的微粒分子结构是理解物质性质和反应行为的关键。每个分子都具有特定的三维空间结构，这一结构决定了分子的物理性质、化学反应性、以及在生物体系中的功能。通过研究分子的组成、原子间的连接方式、电子分布和几何构型，我们能够预测和解释各种物质的性质与行为。本部分将学习分子的定义、分子式和结构式的表示方法、分子的空间构型、分子极性，以及决定分子几何形状的理论，如VSEPR理论和杂化轨道理论。这些知识是有机化学、生物化学、材料科学等领域的基础。分子的定义1基本定义分子是由两个或多个原子通过化学键连接形成的具有独立存在能力的微粒。它是具有确定组成和结构的物质的基本单位，保持着组成原子的化学性质。分子是最小的能够表现出该物质特性的粒子。2分子与原子的区别原子是元素的基本单位，而分子是化合物（有时也是元素）的基本单位。分子由原子组成，比原子更复杂。一个分子可以由相同元素的原子组成（如O?、P?），也可以由不同元素的原子组成（如H?O、CO?）。3分子物质的特点分子物质通常是气体、液体或低熔点固体。分子间通过弱的分子间力（如范德华力、氢键）相互作用。由于这些相互作用相对较弱，分子物质通常具有较低的熔点和沸点，不导电，溶解性取决于相似相溶原则。4分子在化学中的意义分子是化学反应的基本参与单位。化学反应实质上是分子之间的相互作用，涉及化学键的断裂和形成。了解分子的结构对理解化学反应机理、预测物质性质和设计新物质至关重要。分子式分子式的定义分子式是用元素符号和数字下标表示分子中所含原子种类和数目的化学式。它提供了分子的化学组成信息，但不显示原子间的连接方式。例如，水的分子式是H?O，表示一个水分子由两个氢原子和一个氧原子组成。分子式的类型实验式（最简式）：表示化合物中各元素原子的最简单整数比，如乙烯的实验式为CH?。分子式：表示分子中各元素原子的实际数目，如乙烯的分子式为C?H?。同分异构体：具有相同分子式但结构不同的化合物，如C?H??可以是正丁烷或异丁烷。分子式的确定分子式可以通过元素分析（确定元素组成百分比）和摩尔质量测定来确定。首先通过元素分析计算实验式，然后利用摩尔质量确定分子式与实验式的倍数关系。现代分析技术如质谱法可以直接测定分子的相对分子质量，从而辅助确定分子式。结构式结构式的定义与类型结构式是表示分子中原子排列方式及化学键连接情况的化学式。根据表示详细程度的不同，结构式可分为简式结构式（不显示键但保留拓扑结构）、显性结构式（显示所有原子和键）、缩写结构式（某些基团用缩写表示）等。以乙醇为例的不同表示方法乙醇可以用分子式C?H?O表示，但这不能区分它与二甲醚（也是C?H?O）。简式结构式CH?CH?OH显示了原子连接顺序。显性结构式则清楚展示所有原子间的键合情况。此外，还有球棍模型和空间填充模型等立体表示方法。结构式与官能团结构式能够清晰展示分子中的官能团，这些特定原子组合决定了分子的化学性质。常见的官能团包括羟基(-OH)、羰基(C=O)、羧基(-COOH)、氨基(-NH?)等。识别官能团有助于预测分子的物理性质和化学反应性。分子的空间构型分子的空间构型是指分子中原子在三维空间的排列方式。它由化学键的长度、键角和二面角等参数决定。分子的空间构型直接影响其物理性质（如沸点、密度）和化学反应性。分子构型的基本类型包括：线型（如CO?、乙炔）、弯曲型（如H?O、SO?）、平面三角形（如BF?）、四面体（如CH?）、三角双锥（如PCl?）、八面体（如SF?）等。此外，有机分子