资源简介

(共45张PPT)
第二章 分子结构与性质
第三节 分子结构与物质的性质
第一课时 共价键的极性
什么是
“极性”？
“极性”是一个电学概念。度量极性的物理量叫做偶极矩(μ)。
偶极矩是一个矢量，其方向是由正电荷中心指向负电荷中心。
为什么H与Cl所带电荷电性不一样？
由于两元素的电负性不同，使得共用电子对发生偏移，正、负电荷重心不重合，μ≠0
→
正电荷重心
负电荷重心
由于两元素的电负性相同，使得共用电子对不发生偏移，正、负电荷重心重合，μ=0
德拜
电负性小的原子显_________，电负性大的原子显_________。
正电性(δ+)
负电性(δ-)
1. 键的极性
由相同原子形成的共价键，成键双方吸引电子能力相同，电子对不发生偏移。
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，成键双方吸引电子能力不同，电子对会发生偏移。
·
·
H H
H Cl
·
·
·
·
·
·
·
×
例外：臭氧 O3
2. 键的极性判断方法
[注意]
电负性差值越大的两原子形成的共价键的极性越强;
共用电子对偏移程度越大，键的极性越强;
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。
H一Cl H一F
电负性
H
2.1
Cl
3.0
F
4.0
＜
练习：指出下列物质中的共价键类型
【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
共价键有非极性键与极性键之分。
由共价键构成的分子有非极性分子与极性分子之分。
非极性分子：正、负电荷重心重合，μ=0
极性分子：正、负电荷重心不重合，μ≠0
化学键的极性 分子的极性
H2
O2
HF
对于双原子分子来说，分子的极性等于键的极性
2. 分子的极性
2.1
3.0
3.0
3.0
H:Cl:
: :
:Cl:
: :
:Cl
: :
电负性相同
共用电子对不偏移
电荷分布均匀
非极性键
电负性不同
共用电子对偏移
电荷分布不均匀
极性键
电子云
密度大
电子云
密度小
颜色表示静电势的数值
一方显正电性δ+，一方显负电性δ-
H—Cl
δ+
δ-
P4
C60
μ=0，非极性分子
μ=0，非极性分子
完全由非极性键组成的多原子分子一定是非极性分子。
μ≠0，极性分子
μ=0，非极性分子
偶极矩是一个矢量，矢量加和需遵循平行四边形定则
分子的极性是通过分子中各共价键极性的向量和是否为零来判断
O
H H
δ-
δ+
δ+
V 形
O C O
δ-
δ-
δ+
直线形
CO2
C＝O键是极性键，但从分子总体而言CO2是直线型分子，两个C＝O键是对称排列的，两键的极性互相抵消( F合＝0)，所以整个分子没有极性，电荷分布均匀，是非极性分子。
H2O
+
中心原子上的孤电子对，由于没有被共用，电子云概率密度大，因此极性的向量方向始终是由原子指向孤电子对。
向量和不为零，H2O是极性分子。
试判断以下分子的极性？
CO2
HCN
NH3
BF3
CH4
CH3Cl
μ=0，非极性分子
μ≠0，极性分子
μ≠0，极性分子
μ=0，非极性分子
μ≠0，极性分子
μ=0，非极性分子
共价键的极性和分子的极性之间有必然的联系吗？
问题探究
δ-
δ+
H2O
极性共价键
正电中心和负电中心
不重合
正电中心和负电中心
重合
极性分子
非极性分子
δ-
δ+
δ-
CO2
分子极性的判断
（1）单原子分子
——非极性分子
(稀有气体)
（2）双原子分子
: 成键原子之间的共价键是否有极性
如：H2、O2、Cl2
如：HF、HCl
含非极性键的双原子分子——非极性分子
含极性键的双原子分子——极性分子
完全由非极性键组成的多原子分子一定是非极性分子。
V形、三角锥，四面体
a.极性的向量和是否等于零
（3）多原子分子
2、分子极性的判断
②含极性键的多原子分子
向量和=0
: 非极性分子
向量和≠0
: 极性分子
分子空间结构是否对称
对称
不对称
直线形、平面正三角形
正四面体、正八面体
→ 非极性分子
→ 极性分子
空间结构与分子的极性有什么关系？
对于多原子分子来说，只含非极性键的分子一定为非极性分子
空间结构对称（无孤电子对）的分子一般为非极性分子
因此，判断多原子分子极性时一般先依据VSEPR判断空间构型，
是否有孤电子对，再判断分子的极性。
如果在分子中能找到2个轴，绕轴旋转180度，分子能重合则此分子是非极性分子。
你学会了吗？
判断下列分子的极性：
PCl3
CS2
H2S
SO2
水流发生偏转
四氯化碳液流
无明显变化
对于多原子分子的极性如何判断呢？
四氯化碳分子中
无正极与负极之分
水分子中存在正极与负极
非极性分子
极性分子
水分子有两极，一个氧原子和两个氢原子构成了水分子，由于氧原子核带有8个正电荷，而氢原子核只带有一个正电荷，数量悬殊，导致水分子中的电子会偏向氧原子那一端，于是，水分子中，氧原子那一头带负电，氢原子那一端带正电，这就是水分子的两极，故能夠被吸引。
微波炉加热原理
水是极性分子，正电中心和负电中心不重合，众多的水分子随电磁场定向转动，微波炉内的微波场以几亿的高频改变电场的方向，水分子间因频繁相互摩擦产生热能。
+
通电
-
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。
臭氧是极性分子
资料卡片
特殊的物质
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。
试分析为什么O3、H2O2是极性分子？
因为臭氧分子中，氧分子是呈折线型的，三个氧原子形成角形，或者是V形，这样就会导致正负电荷中心不重合，所以它们的合力不为氧分子，因此臭氧是为极性分子。
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。
①只含非极性键的分子一定是非极性分子。
②含有极性键的分子，如果分子中各个键的极性的向量和等于零，则为非极性分子，否则为极性分子。
③极性分子中一定有极性键，非极性分子中不一定含有非极性键。例如CH4是非极性分子，只含有极性键。
含有非极性键的分子不一定为非极性分子，如H2O2是含有非极性键的极性分子。
总结
1.回答下列问题。
①H2　②O2　③HCl　④P4　⑤C60　⑥CO2
⑦CH2==CH2　⑧HCN　⑨H2O　⑩NH3　 BF3
CH4　 SO3　 CH3Cl　 Ar　 H2O2
(1)只含非极性键的是_________(填序号，下同)；，既含极性键又含非极性键的是______。
(2)属于非极性分子的是______________________，属于极性分子的是_____________。
①②④⑤
⑦
①②④⑤⑥⑦
③⑧⑨⑩
2.在构成下列物质的微粒中：
A．氨气 B．氯化钡 C．氯化铵 D．干冰 E．苛性钠 F．氢气 G．氦
① 只有非极性键的是____
② 只有离子键的是____
③ 只有极性键的是______
④ 既有离子键又有极性健的是____
⑤ 属非极性分子的是_______；极性分子的是____。
F
B
AD
CE
DFG
A
（1）以极性键结合的具有三角锥形结构的极性分子是___________。
（2）以极性键结合的具有sp3杂化轨道结构的分子是___________________。
（3）以极性键结合的具有sp2杂化轨道结构的分子是___________。
NH3
NH3、H2O、CH4
BF3
3.在N2、HF、H2O、NH3、CS2、CH4、BF3分子中：
4.正误判断
(1)以非极性键结合的双原子分子一定是非极性分子( )
(2)以极性键结合的双原子分子一定是极性分子( )
(3)以极性键结合的分子一定是极性分子( )
(4)非极性分子只能是双原子单质分子( )
(5)非极性分子中一定含有非极性共价键( )
(6)由同种元素组成的非金属单质分子一定是非极性分子( )
(7)空间结构对称的ABn型分子为非极性分子( )
√
√
×
×
×
×
√
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
小结:
表面活性剂的去污原理
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。
科学 技术 社会
表面活性剂：
有机分子，一端有极性(亲水基团)，另一端非极性(疏水基团)
细胞膜是双分子膜，为什么双分子膜以头向外而尾向内的方式排列？
科学 技术 社会
细胞膜的两侧都是水溶液，水是极性分子，而构成膜的两性分子的头基是极性基团，尾基是非极性基 。
科学·技术·社会
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。
图2-21 蔗糖和三氯蔗糖结构式
三氯蔗糖
甜度高，热量值低，安全性好，可供糖尿病患者食用。
科学·技术·社会
分子结构修饰与分子的性质
分子结构修饰在药物设计与合成中有广泛的应用。为提高药物的治疗效果，降低毒副作用等，可将药物分子的结构进行修饰。例如，布洛芬具有抗炎、镇痛、解热作用，但口服该药对胃、肠道有刺激，可以对该分子进行如图所示的成酯修饰。
结构决定性质
分子的极性的应用
1、相似相溶
极性分子易溶于极性溶剂中，非极性分子易溶于非极性溶剂中。
水是极性溶剂，CCl4和苯是非极性溶剂，所以极性分子NH3易溶于水，难溶于CCl4和苯；
CCl4和苯能互溶。
2、键的极性对化学性质的影响（酸性）
键的极性对物质的化学性质有重要影响。例如，羧酸是一大类含羧基的有机酸。羧酸的酸性可用pKa的大小来衡量，pKa越小，酸性越强。
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
pKa=-lgKa
补充知识：吸电子基团与推电子基团（给电子基团）
2.键的极性对化学性质的影响
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
＞
＞
分析表格中pKa数据的变化规律及原因
羧酸 pKa
丙酸（C2H5COOH） 4.88
乙酸（CH3COOH） 4.76
甲酸（HCOOH） 3.75
酸
性
增
强
CH3
O
H
δ+
δ-
O
C
C2H5
O
H
δ+
δ-
O
C
H
O
H
δ+
δ-
O
C
烃基是推电子基团，烃基越长，推电子效应越大，使羧基中的羟基的极性越小，羧酸的酸性越弱。
分析表格中pKa数据的变化规律及原因
羧酸 pKa
乙酸（CH3COOH） 4.76
氯乙酸（CH2ClCOOH） 2.86
二氯乙酸（CHCl2COOH） 1.29
三氯乙酸（CCl3COOH） 0.65
酸
性
增
强
δ+
δ-
O
Cl—CH2—C—O—H
δ+
δ-
O
CH3—C—O—H
Cl
δ+
δ-
O
Cl—CH —C—O—H
Cl
δ+
δ-
O
Cl—C —C—O—H
Cl
由于氯的电负性较大，极性：Cl3C- ＞ Cl2CH- ＞ ClCH2-，导致三氯乙酸中的羧基的极性最大，更易电离出氢离子。
预测三氟乙酸和三氯乙酸的酸性相对强弱
羧酸 pKa
三氯乙酸（CCl3COOH） 0.65
三氟乙酸（CF3COOH）
由于氟的电负性大于氯的电负性，极性：F3C- ＞ Cl3C-
导致三氟乙酸中的羧基的极性更大，更易电离出氢离子
分子结构
化学键的极性
物质的化学性质
0.23
观察与思考
钠和水的反应
钠和乙醇的反应
为什么反应的剧烈程度不同呢？
水、乙醇的反应
2H2O＋2Na＝2NaOH＋H2↑
2C2H5OH＋2Na＝2C2H5ONa＋H2↑
问题探究
水、乙醇分子中，哪个OH键易断裂？
分子结构
化学键的极性
物质的化学性质
总结：
乙基是
推电子基
水与钠反应更剧烈，由于烷基是推电子基团，使醇分子中的O-H键的极性小于水分子中的氢氧键的极性，相较于水，乙醇分子中的O-H键不容易断裂。
1.键的极性对化学性质的影响
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。
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。
1.键的极性对化学性质的影响
羧基的酸性大小与分子组成和结构的关系
思考：甲酸和乙酸哪个酸性强？原因是什么？
1.下列各组分子中，按共价键极性由强到弱排序正确的是( )
A.CH4　NH3　H2O　HF
B.HF　H2O　NH3　CH4
C.H2O　HF　CH4　NH3
D.HF　H2O　CH4　NH3
B
2.CH3COOH是一种弱酸，而氯乙酸(ClCH2COOH)的酸性强于CH3COOH，这是因为—Cl是一种强吸电子基团，能使—OH上的H原子具有更大的活泼性，有的基团属于推电子基团，能减弱—OH上H原子的活泼性；这些作用统称为“诱导效应”。试依据上述规律填空：
(1)HCOOH显酸性，而H2O显中性，这是由于HCOOH分子中存在____(填“吸”或“推”)电子基团，这种基团是________。
吸
—CHO
(2)CH3COOH的酸性弱于HCOOH，这是由于CH3COOH分子中存在______(填“吸”或“推”)电子基团，这种基团是_______。
推
—CH3
3、试比较下列有机酸的酸性强弱。
①CF3COOH　 ②CCl3COOH　 ③CHCl2COOH
④CH2ClCOOH 　⑤CH3COOH　 ⑥CH3CH2COOH
答案:_______________________________
①＞②＞③＞④＞⑤＞⑥

展开更多......

收起↑