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教材分析(物质结构与性质):分子结构与物质的性质

键的极性和分子的极性会物质的物理性质和化学性质。

一、共价键的极性

1、键的极性和分子的极性

(1)共价键分为极性键和非极性键。

极性键:组成键的两个原子不相同,共用电子对会发生偏移,偏离的原子显正电性,偏向的原子显负电性,整个键显极性。

Hδ+  : Clδ-

非极性键:组成键的两个原子相同,共用电子对不会发生偏移,两个原子都不显电性,整个键没有极性。

H : H                     

教材分析(物质结构与性质):分子结构与物质的性质 

(2)分子分为极性分子和非极性分子。

极性分子:分子的正电中心和负电中心不重合,使分子的某一部分呈正电性,另一部分呈负电性,整个分子显极性。

如HCl、H2O、NH3等。

非极性分子:分子无正电中心和负电中心,或分子的正电中心和负电中心相互重合,整个分子不显极性。

如Cl2、CO2、CH4、BF3等。

注意:O3是极性分子。

2、键的极性对化学性质的影响

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(1)FCH2COOH的酸性大于CH3COOH的原因

F的电负性大,得电子能力强,对共用电子对的拥有能力强,使各原子之间的共用电子对发生了如图所示的移动,导致OH键的极性增强,H更容易电离为H+,酸性增强。

F←CH2←CO←O←H

(2)CH3COOH的酸性小于HCOOH的原因

CH3-是推电子基团,

教材分析(物质结构与性质):分子结构与物质的性质

比H的推电子能力强,使各原子之间的共用电子对发生了如图所示的移动,导致OH键的极性减弱,H不容易电离为H+,酸性减弱。

CH3→CO→O→H

烃基越长,推电子能力越强,与羧基相连形成的酸的酸性越弱。 

二、分子间的作用力

由分子组成的液态物质或固态物质中,分子和分子之间有分子间作用力。

在高中阶段,分子间的作用力主要区分为范德华力和氢键两种。

1、范德华力及其对物质的性质的影响

因为分子的质量、极性等而形成的作用力属于范德化力。

(1)相对分子质量越大,范德化力越大。

下表是卤素单质的熔点和沸点

单质

熔点(/℃)

沸点(/℃)

F2

-219.6

-188.1

Cl2

-101

-34.6

Br2

-7.2

58.78

I2

113.5

184.4

F2、Cl2、Br2、I2,随着相对分子质量的增大,分子之间的作用力变大,对应固体的熔点和液体的沸点都在升高。

(2)分子的极性越大,范德化力越大。

下表是F2和HCl的熔点和沸点

物质

熔点(/℃)

沸点(/℃)

F2

-219.6

-188.1

HCl

-114.2

-85.1

虽然HCl的相对分子质量比F2小,但熔点和沸点高。这是因为HCl的极性比F2要大。

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极性分子之间的相互作用

2、氢键及其对物质的性质的影响

(1)氢键是另一种分子间作用力,由已经与电负性很大的原子形成共价键的H与另一个电负性很大的原子(F、O、N)之间形成的作用力。

一般表示为X-H…Y-。

液态或固态的水分子和水分子之间有氢键。

氢键增大了分子之间的作用力。

下表是CH4和H2O的熔点和沸点

物质

熔点(/℃)

沸点(/℃)

CH4

-182.6

-161.4

H2O

0

100

CH4的相对分子质量与H2O的相差不大,但熔点和沸点比H2O的低很多,原因是液态或固态的H2O之间有氢键。

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水的氢键

H2O之间的氢键还导致了水形成冰时,结构上有了方向感,使冰的密度小于水的密度。

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冰的结构

H2O、NH3、HF相互之间也会形成氢键。

(2)氢键也存在于分子内。

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邻羟基苯甲醛因为在分子内形成了氢键,所以在分子间无法形成氢键。而对羟基苯甲醛无法在分子内形成氢键,能在分子间形成氢键。邻羟基苯甲醛的沸点小于对羟基苯甲醛的沸点。

 3、溶解性

物质相互溶解存在“相似相溶”的规律。

(1)极性相似相溶

HCl易溶于水,HCl和水都是极性分子。

I2易溶于苯和CCl4,I2、苯和CCl4都是非极性分子。

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左侧碘溶于苯,右侧碘溶于CCl4

(2)有氢键的相溶

HF、NH3易溶于水,HF、NH3和水都能形成氢键。

(3)分子结构相似相溶

CH3OH易溶于水,CH3OH和水的结构相似。 

三、分子的手性

1、手性:

像左手和右手一样互为镜像,却在三维空间里不能叠合。

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手性异构:具有完全相同的组成和原子排列的一对分子,但空间结构上具有手性关系,这种异构互称手性异构。

手性异构体:具有手性异构的一对分子互称为手性异构体。

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上图中的中心碳原子为手性碳原子。手性碳原子的特征是连结手性碳原子的四个原子或原子团各不相同。

2、研究手性异构的意义:

手性异构体之间的性质不完全相同。

有些药物的某种手性异构体有药效,而另一种没有药效,使用只具有药效的手性异构体可以减少用药量,减少毒副作用,提高药物专一性。

手性合成是当代化学的热点之一。

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手性催化


(责任编辑:化学自习室)
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