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第二章 分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
第3節(jié) 分子結(jié)構(gòu)和物質(zhì)的性質(zhì)
第1課時(shí) 共價(jià)鍵的極性
通電
微波就是一種電磁波，微波爐中微波，振蕩頻率是2.45G赫茲，即1秒鐘內(nèi)，微波爐中的電場(chǎng)要振蕩變化24.5億次，當(dāng)微波遇到食物中的水分子時(shí)，相應(yīng)地，水分子在來回變化的電場(chǎng)下快速地掉頭、轉(zhuǎn)圈。水分子在微波的作用下每秒鐘20幾億次地振蕩，同時(shí)摩擦周圍的其他食物分子，摩擦生熱，這也會(huì)讓其他分子變熱。于是，食物就這樣被加熱了。
問題：水分子為什么會(huì)在電場(chǎng)作用下快速掉頭、轉(zhuǎn)圈？
任務(wù)一 鍵的極性與分子的極性
1.共價(jià)鍵的分類
同種原子
非極性鍵
不同原子
非極性鍵
任務(wù)一 鍵的極性與分子的極性
2.共價(jià)鍵的極性
成鍵雙方吸引電子能力相同，共用電子對(duì)不發(fā)生偏移,電荷分布均勻——非極性共價(jià)鍵
成鍵雙方吸引電子的能力不相同，共用電子對(duì)發(fā)生偏移，電荷分布不均勻——極性共價(jià)鍵
H
H
H
Cl
X
δ+
δ-
實(shí)質(zhì)：鍵和原子對(duì)鍵合電子的吸引力不同，即電負(fù)性不同。
一般：電負(fù)性差值＜1.7為共價(jià)鍵，且電負(fù)性差值越大，共用電子對(duì)偏移程度越大，鍵的極性越大。如：H-F > H-Cl> H-Br > H-I。
任務(wù)一 鍵的極性與分子的極性
2.共價(jià)鍵的極性
鍵的極性的表示方法——極性向量：極性向量可形象地描述極性鍵的電荷分布情況，極性向量指向的一端，說明該處負(fù)電荷更為集中。非極性鍵無極性向量，說明在非極性鍵里，正負(fù)電荷的中心是重合的。
H
H
H
Cl
X
δ+
δ-
電負(fù)性： 2.1 3.0
H—Cl
任務(wù)一 鍵的極性與分子的極性
3.分子的極性
δ-
δ+
δ-
δ+
δ-
δ+
①極性分子：分子中的正電中心和負(fù)電中心不重合，使分子的某一個(gè)部分呈正電性(δ+)，另一部分呈負(fù)電性(δ-)的分子是極性分子。
②非極性分子：分子中的正電中心和負(fù)電中心重合的分子是非極性分子。
H2O
δ-
δ+
δ+
δ+
+ -
δ+
δ-
δ-
CO2
±
任務(wù)一 鍵的極性與分子的極性
4.分子的極性判斷方法
①單原子分子
（稀有氣體）——非極性分子
②雙原子分子
AB（以極性鍵結(jié)合）——極性分子
A2（以非極性鍵結(jié)合）——非極性分子
③ABn型分子
方法一：向量和法(合外力法)
方法二：空間結(jié)構(gòu)對(duì)稱法
方法三：中心原子的化合價(jià)法
任務(wù)一 鍵的極性與分子的極性
4.分子的極性判斷方法
方法一：向量和法(合外力法)
F合=0，為非極性分子（極性抵消），F(xiàn)合≠0，為極性分子（極性不抵消）
極性向量和為0
非極性分子
極性向量和為0
非極性分子
極性向量和不為0
極性分子
直線形
平面正三角形
V形
任務(wù)一 鍵的極性與分子的極性
4.分子的極性判斷方法
方法二：空間結(jié)構(gòu)對(duì)稱法
分子類型 價(jià)電子對(duì)數(shù) 空間結(jié)構(gòu) 分子極性 代表物
A2
AB AB2
AB3
AB4
2+0
2+1
2+2
直線形
V形
V形
非極性分子
極性分子
極性分子
CO2、CS2
SO2、
H2O、H2S
3+0
3+1
平面正三角形
三角錐
非極性分子
極性分子
BF3、AlCl3
NH3、PCl3
4+0
正四面體
非極性分子
CH4、CCl4
直線形
非極性分子
極性分子
O2、H2
HF、CO
經(jīng)驗(yàn)規(guī)律：若中心原子有孤對(duì)電子，則為極性分子；若無孤對(duì)電子，則為非極性分子。HCN，CHnX4-n等中心原子孤電子對(duì)數(shù)為0但屬于極性分子(類別與上表不同，上述方法不適用)。
空間結(jié)構(gòu)
中心對(duì)稱
中心不對(duì)稱
非極性分子
極性分子
任務(wù)一 鍵的極性與分子的極性
4.分子的極性判斷方法
方法三：中心原子的化合價(jià)法
化學(xué)式 BF3 CO2 PCl5 SO3 H2O NH3 SO2
中心原子化合價(jià)的絕對(duì)值
中心原子價(jià)層電子數(shù)
分子極性
非極性
非極性
非極性
非極性
極性
極性
極性
3
3
4
4
5
5
6
6
6
6
3
4
2
5
中心原子A的化合價(jià)的絕對(duì)值
≠價(jià)電子數(shù)
極性分子
=價(jià)電子數(shù)
非極性分子
課堂練習(xí)
O3
H2O2
O3分子中的共價(jià)鍵是___________，是V形分子，其空間結(jié)構(gòu)不對(duì)稱，故O3為__________分子。
極性
δ+
δ-
δ-
H2O2分子不是直線形分子，兩個(gè)H原子猶如在半展開的書的兩面上，即空間結(jié)構(gòu)不對(duì)稱，為 分子。
極性鍵
極性
任務(wù)二 鍵的極性對(duì)化學(xué)性質(zhì)的影響
鍵的極性與成鍵原子電負(fù)性有關(guān)：不同的成鍵原子間電負(fù)性的差異越大，共用電子對(duì)偏移的程度越大，即共價(jià)鍵的極性越強(qiáng)，在反應(yīng)中越容易斷裂。
-NO2 >-CN >-F >-Cl >-Br >-I > C C >-OCH3 >-OH >-C6H5 >-C=C >-H
常見的吸電子基團(tuán)：
常見的推電子基團(tuán)：
(CH3)3C-> (CH3)2C-> CH3CH2-> CH3->H-
鍵的極性還與相鄰基團(tuán)有關(guān)：
硝基使O—H共用電子對(duì)靠近硝基，像硝基這樣的基團(tuán)稱為吸電子基團(tuán)。
甲基使O—H共用電子對(duì)遠(yuǎn)離甲基，像甲基這樣的基團(tuán)稱為推(給)電子基團(tuán)。
任務(wù)二 鍵的極性對(duì)化學(xué)性質(zhì)的影響
例：有機(jī)酸的酸性比較
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
問題：比較丙酸、乙酸、甲酸的酸性強(qiáng)弱，你能分析原因嗎？
pKa越小，
酸性越強(qiáng)
甲酸>乙酸>丙酸
烴基是推電子基團(tuán)，烴基越長(zhǎng)，推電子效應(yīng)越大，使羧基中的羥基的極性越小，羧酸的酸性越弱。
任務(wù)二 鍵的極性對(duì)化學(xué)性質(zhì)的影響
例：有機(jī)酸的酸性比較
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
問題：比較氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸的酸性強(qiáng)弱，你能分析原因嗎？
三氯乙酸>二氯乙酸>氯乙酸
pKa越小，
酸性越強(qiáng)
Cl的電負(fù)性大于H，吸電子基團(tuán)，Cl原子越多，-CX3的極性越大，使羧基中的羥基極性越大，越容易電離出H+。
任務(wù)二 鍵的極性對(duì)化學(xué)性質(zhì)的影響
例：有機(jī)酸的酸性比較
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
問題：比較三氯乙酸、三氟乙酸的酸性強(qiáng)弱，你能分析原因嗎？
三氟乙酸>三氯乙酸
pKa越小，
酸性越強(qiáng)
F、Cl是吸電子基團(tuán)，F(xiàn)的電負(fù)性大于Cl ,F的吸電子能力大于Cl，-CF3的極性大于-CCl3，使羧基中的羥基極性更大，更容易電離出H+。
任務(wù)二 鍵的極性對(duì)化學(xué)性質(zhì)的影響
有機(jī)酸的酸性比較規(guī)律
①只含烴基的一元羧酸的酸性：烴基是推電子基團(tuán)，即將電子推向羥基，從而減小羥基的極性，導(dǎo)致羧酸的酸性減弱。隨著烴基加長(zhǎng)，推電子效應(yīng)越大，羧酸的酸性越弱。
補(bǔ)充：只含烴基的多元羧酸的酸性：烴基所含碳原子數(shù)越少，羧基個(gè)數(shù)越多，酸性越強(qiáng)。
②含鹵素原子的一元羧酸的酸性：與羧基相鄰的共價(jià)鍵的極性越大，通過傳導(dǎo)作用使羧基中羥基的極性越大，則羧酸的酸性越強(qiáng)。
a.含不同數(shù)目的同種鹵素原子，鹵素原子的數(shù)目越多，羧酸的酸性越強(qiáng)。
b.含相同個(gè)數(shù)的不同鹵素原子，鹵素原子的電負(fù)性數(shù)值越大，酸性越強(qiáng)。
課堂練習(xí)
問題：HCl、CH3CH2OH、H2O分別與鈉反應(yīng)，哪個(gè)反應(yīng)更劇烈？試從鍵的極性角度解釋原因。
HCl極性比水強(qiáng)，在水中可以電離出H+，故鈉和鹽酸的反應(yīng)比水劇烈。乙醇分子中的C2H5—是推電子基團(tuán)，即將電子推向羥基，羥基的極性比水分子中的小，因而鈉和乙醇的反應(yīng)不如鈉和水的劇烈。
鈉和水的反應(yīng)
鈉和乙醇的反應(yīng)
鈉和鹽酸的反應(yīng)
任務(wù)二 鍵的極性對(duì)化學(xué)性質(zhì)的影響
補(bǔ)充：無機(jī)酸含氧的結(jié)構(gòu)
S
O
O
OH
HO
H2SO4
S
O
OH
HO
H2SO3
HClO4
Cl
O
O
O
HO
HClO3
Cl
O
O
HO
HClO2
Cl
O
HO
HClO
Cl
HO
H3PO4
P
OH
O
OH
HO
HNO2
HNO3
N
O
HO
N
O
HO
O
(HO)Cl
(HO)ClO
(HO)ClO2
(HO)ClO3
(HO)NO
(HO)NO2
(HO)2SO2
(HO)2SO
(HO)3PO
通式：(HO)mROn
任務(wù)二 鍵的極性對(duì)化學(xué)性質(zhì)的影響
補(bǔ)充：無機(jī)含氧酸的酸性比較
(HO)mROn，如果成酸元素R相同，則n值越大， R的正電性越高，導(dǎo)致R-O-H中O的電子向R偏移，因而在水分子的作用下，也就越容易電離出H＋，即酸性越強(qiáng)。
如：酸性H2SO3②當(dāng)中心原子的電負(fù)性大、原子半徑小、氧化數(shù)高時(shí)，使O－H鍵減弱，酸性增強(qiáng)。
①無機(jī)含氧酸的強(qiáng)度取決于中心原子的電負(fù)性、原子半徑、氧化數(shù)。
任務(wù)二 鍵的極性對(duì)化學(xué)性質(zhì)的影響
補(bǔ)充：分子結(jié)構(gòu)修飾與分子的性質(zhì)
不改變分子的主體骨架，保持分子的基本結(jié)構(gòu)不變，僅改變分子結(jié)構(gòu)中的某些基團(tuán)而得到新的分子，分子被修飾后，其性質(zhì)也可以發(fā)生顯著的變化。
布諾芬的成酯修飾
甜度增加600倍，熱量值極低，可供糖尿病患者食用
提高藥物療效、降低對(duì)胃、腸道的刺激性

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