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第二章 分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
第三節(jié) 分子結(jié)構(gòu)與物質(zhì)的性質(zhì) 課時(shí)1
臭氧是一種重要物質(zhì)。大氣高空的臭氧層；保護(hù)了地球生物的生存；空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)中臭氧含量是空氣質(zhì)量的重要指標(biāo)；它還是有機(jī)合成的氧化劑、替代氯氣的凈水劑……
臭氧分子的空間結(jié)構(gòu)與水分子的相似，其分子有極性，但很微弱，僅是水分子的極性的28%。臭氧分子中的共價(jià)鍵是極性鍵，其中心氧原子是呈正電性的，而端位的兩個(gè)氧原子是呈電負(fù)性的。
臭氧 O3
1.知道共價(jià)鍵的極性，能利用電負(fù)性判斷共價(jià)鍵的極性；
2.知道分子極性與分子中鍵的極性及分子空間結(jié)構(gòu)密切相關(guān)；
3.能根據(jù)分子結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和鍵的極性判斷分子的極性，并據(jù)此對(duì)
分子的一些典型性質(zhì)及其應(yīng)用作為解釋。
共價(jià)鍵的分類標(biāo)準(zhǔn) 類 型
原子軌道重疊方式
共用電子對(duì)是否偏移
極性鍵、非極性鍵
共用電子對(duì)數(shù)目
單鍵、雙鍵、三鍵
σ 鍵、 π 鍵
一、鍵的極性和分子極性
1. 鍵的極性
H—Cl
δ＋
δ－
由相同原子形成的共價(jià)鍵，成鍵雙方吸引電子能力相同，電子對(duì)不發(fā)生偏移。
共價(jià)鍵
極性共價(jià)鍵
非極性共價(jià)鍵
由不同原子形成的共價(jià)鍵，成鍵雙方吸引電子能力不同，電子對(duì)會(huì)發(fā)生偏移。
極性鍵中的兩個(gè)鍵合原子，一個(gè)呈正電性(δ＋)，另一個(gè)呈負(fù)電性(δ－)
·
·
H H
H Cl
·
·
·
·
·
·
·
×
[注意]
電負(fù)性差值越大的兩原子形成的共價(jià)鍵的極性越強(qiáng);
共用電子對(duì)偏移程度越大，鍵的極性越強(qiáng);
鍵的極性只取決于成鍵原子的元素種類或電負(fù)性的差異，與其他因素?zé)o關(guān)。
2. 鍵的極性判斷方法
H一Cl H一F
δ+
δ-
δ+
δ-
＜
電負(fù)性
H
2.1
Cl
3.0
F
4.0
3. 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 — Cl
δ＋
δ－
以共價(jià)鍵結(jié)合的分子是否也有極性分子、非極性分子之分呢？分子的極性又是根據(jù)什么來判定呢？
向量畫法：正電性原子→負(fù)電性原子
4. 分子的極性
(1)非極性分子:
正電中心與負(fù)電中心重合,分子一部分呈正電性(δ＋) ,
另一部分呈負(fù)電性(δ－)。
(2)極性分子:
正電中心與負(fù)電中心不重合。
[思考] 以下雙原子分子中，哪些是極性分子，哪些是非極性分子？
H2 O2 Cl2 HCl
極性分子
非極性分子
雙原子分子中分子的極性與鍵的極性一致。
取決于成鍵原子之間的共價(jià)鍵是否有極性
(3)分子極性的判斷方法:
思考與討論
根據(jù)下圖，思考和回答下列問題：
Ⅰ.P4和C60是極性分子還是非極性分子？
非極性分子
完全由非極性鍵組成的多原子分子一定是非極性分子。
Ⅱ.以下化合物分子中，哪些是極性分子，哪些是非極性分子？
CO2 HCN H2O NH3 BF3 CH4 CH3Cl
極性鍵構(gòu)成的多原子分子是否有極性取決于化學(xué)鍵極性的向量和。
O
H H
δ-
δ+
δ+
V 形
O C O
δ-
δ-
δ+
直線形
CO2
C＝O鍵是極性鍵，但從分子總體而言CO2是直線型分子，兩個(gè)C＝O鍵是對(duì)稱排列的，兩鍵的極性互相抵消( F合＝0)，所以整個(gè)分子沒有極性，電荷分布均勻，是非極性分子。
H2O
+
中心原子上的孤電子對(duì)，由于沒有被共用，電子云概率密度大，因此極性的向量方向始終是由原子指向孤電子對(duì)。
向量和不為零，H2O是極性分子。
NH3極性的向量和不為零，是極性分子
三角錐形
BF3的極性的向量和等于零,是非極性分子
NH3
CH4
平面三角形
BF3
4個(gè)C-H的極性的向量和等于零,是非極性分子
正四面體形
Ⅱ.以下化合物分子中，哪些是極性分子，哪些是非極性分子？
CO2 HCN H2O NH3 BF3 CH4 CH3Cl
非極性分子： CH4 BF3 CO2 極性分子： HCN H2O NH3 CH3Cl
分子 共價(jià)鍵的極性 分子中正電中 心和負(fù)電中心 結(jié)論 舉例
同種元素的 雙原子分子
不同種元素的雙原子分子
多原子分子 文字
小結(jié)：共價(jià)鍵極性與分子極性的關(guān)系
非極性鍵
極性鍵
分子中共價(jià)鍵的極性的向量和等于零
分子中共價(jià)鍵的極性的向量和不等于零
重合
不重合
重合
不重合
非極性分子
極性分子
非極性分子
極性分子
O2
CO
CH4
CH3Cl
二、鍵的極性對(duì)化學(xué)性質(zhì)的影響
鍵的極性對(duì)物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)有重要影響。例如，羧酸是一大類含羧基的有機(jī)酸。羧酸的酸性可用pKa的大小來衡量，pKa越小，酸性越強(qiáng)。
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
分析表格中pKa數(shù)據(jù)的變化規(guī)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
強(qiáng)
烴基是推電子基團(tuán)，烴基越長，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。
CH3
O
H
δ+
δ-
O
C
C2H5
O
H
δ+
δ-
O
C
H
O
H
δ+
δ-
O
C
分析表格中pKa數(shù)據(jù)的變化規(guī)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
強(qiáng)
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
由于氯的電負(fù)性較大，極性：Cl3C- ＞ Cl2CH- ＞ ClCH2-，導(dǎo)致三氯乙酸中的羧基的極性最大，更易電離出氫離子。
預(yù)測三氟乙酸和三氯乙酸的酸性相對(duì)強(qiáng)弱
羧酸 pKa
三氯乙酸（CCl3COOH） 0.65
三氟乙酸（CF3COOH）
由于氟的電負(fù)性大于氯的電負(fù)性，極性：F3C- ＞ Cl3C-
導(dǎo)致三氟乙酸中的羧基的極性更大，更易電離出氫離子
分子結(jié)構(gòu)
化學(xué)鍵的極性
物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)
0.23
科學(xué)·技術(shù)·社會(huì)
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。
圖2-21 蔗糖和三氯蔗糖結(jié)構(gòu)式
三氯蔗糖
甜度高，熱量值低，安全性好，可供糖尿病患者食用。
科學(xué)·技術(shù)·社會(huì)
分子結(jié)構(gòu)修飾與分子的性質(zhì)
分子結(jié)構(gòu)修飾在藥物設(shè)計(jì)與合成中有廣泛的應(yīng)用。為提高藥物的治療效果，降低毒副作用等，可將藥物分子的結(jié)構(gòu)進(jìn)行修飾。例如，布洛芬具有抗炎、鎮(zhèn)痛、解熱作用，但口服該藥對(duì)胃、腸道有刺激，可以對(duì)該分子進(jìn)行如圖所示的成酯修飾。
結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)
1.判斷正誤
①極性分子中不可能含有非極性鍵。 (　　)
②離子化合物中不可能含有非極性鍵。(　　)
③非極性分子中不可能含有極性鍵。(　　)
④極性分子中一定含有極性鍵。(　　)
⑤H2O、CO2、CH4都是非極性分子。(　　)
[練一練]
2.在下列物質(zhì)中,分子中電荷空間分布對(duì)稱的是(　　)
①CO2　 ②CCl4　 ③NH3 　④H2O 　⑤HBr
A.①②④ B.②④⑤ C.③⑤ D.①②
3.下列物質(zhì)：①BeCl2　②Ar　③白磷　④BF3　⑤NH3　⑥H2O2，其中含極性鍵的非極性分子是(　　)
A. ①④⑥ B. ②③⑥
C. ①④ D. ①③④⑤
C
D
4.下列關(guān)于粒子結(jié)構(gòu)的描述不正確的是(　　)
A.H2S和NH3均是價(jià)電子總數(shù)為8的極性分子
B.HS-和HCl均是含1個(gè)極性鍵的18電子粒子
C.CH2Cl2和CCl4均是空間結(jié)構(gòu)為四面體形的非極性分子
D.SO2和SO3中心原子的雜化軌道類型均為sp2,空間構(gòu)型分別為V形、平面三角形
C
共價(jià)鍵的極性
鍵的極性對(duì)分子性質(zhì)的影響
非極性共價(jià)鍵
非極性分子
極性共價(jià)鍵
空間對(duì)稱結(jié)構(gòu)
非極性分子
極性分子

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