共价键课件-新人教选修

共价键共价键是化学键的一种，由两个或多个非金属原子通过共享电子对而形成的化学键。共价键又可分为极性共价键和非极性共价键。什么是共价键原子之间共享电子共价键是原子间通过共享电子对形成的化学键。电子对被两个原子核吸引，形成一个稳定的键，使原子更稳定。例如，两个氢原子（H）可以与一个氧原子（O）共享电子对形成水分子（H2O）。共价键的特点11.方向性共价键有特定的方向，形成一定的空间结构。22.饱和性每个原子形成共价键的数量是有限的，取决于该原子最外层电子数。33.强度共价键是化学键中较强的化学键，需要较高的能量才能将其破坏。44.共用电子对共价键的形成是由于原子之间共享电子对，形成共用电子对。共价键的分类单键由一对共用电子对形成的共价键。例如，H2、Cl2、HCl等。双键由两对共用电子对形成的共价键。例如，O2、CO2等。三键由三对共用电子对形成的共价键。例如，N2、C2H2等。配位键由一方提供一对电子形成的共价键。例如，NH4+、H3O+等。单键共用电子对原子之间共享一对电子，形成单键。结构由一条直线表示，代表两个原子之间的共用电子对。旋转单键可以自由旋转，不影响分子的结构。双键乙烯乙烯分子中，两个碳原子之间共享了两对电子，形成一个双键。二氧化碳二氧化碳分子中，碳原子和两个氧原子之间各形成了一个双键。三键三个原子间共用三个电子对形成三键，是共价键的最高级形式。典型例子氮气分子，氮原子之间形成三键。稳定性三键拥有更高的键能，更稳定的结构。反应性三键较难断裂，导致反应性相对较低。稳定性单键单键由两个原子之间共用一对电子形成。双键双键由两个原子之间共用两对电子形成。三键三键由两个原子之间共用三对电子形成。单键的稳定性单键是最简单的共价键形式，由一对共用电子组成，化学性质相对稳定。与双键和三键相比，单键的键能较低，键长较长，更容易发生断裂。由于单键通常比双键和三键更稳定，因此在有机化学中，单键是最常见的键类型。例如，甲烷(CH4)中的C-H键是典型的单键，具有相对较高的稳定性。双键的稳定性双键比单键更稳定，这主要归因于双键的电子云分布和键能。双键包含一个σ键和一个π键。π键的电子云分布在原子核之间形成一个环状，并具有更大的电子密度，使得原子之间的吸引力更强。2键能1.5强度1.5反应性三键的稳定性单键双键三键相对较弱相对较强最强三键拥有最强的稳定性，是因为它拥有最强的键能，更难被破坏。极性共价键极性共价键的极性是指共价键中电子云偏向一方的情况。当两个原子形成共价键时，电子云会发生偏移，导致原子之间形成电荷分离。分子极性分子的极性是指整个分子在空间上的极性。分子极性由共价键极性和分子结构共同决定。极性方向电子云偏向一方的原子带负偏正，另一方带正偏正。极性共价键可以用一个箭头表示，箭头指向带负偏正的原子。极性的概念电负性差异极性共价键是指两个原子间电负性差异较大，导致电子对偏向电负性更大的原子，形成一个极性。偶极矩极性共价键的存在会导致分子出现一个电偶极矩，即正负电荷中心不重合。分子结构分子结构也是影响极性的重要因素，例如，非对称的分子结构可能导致偶极矩不为零，形成极性分子。极性的判断1电负性判断两个原子之间的电负性差异2极性电负性差异越大，极性越强3判断电负性差异大于0.4，则为极性共价键电负性是指原子吸引电子对的能力。通过比较电负性差异的大小，可以判断共价键的极性。极性分子和非极性分子极性分子极性分子是指分子中正负电荷中心不重合，具有永久偶极矩的分子。例如，水分子(H2O)由于氧原子对电子的吸引力大于氢原子，导致氧原子带部分负电荷，而氢原子带部分正电荷，形成一个极性分子。非极性分子非极性分子是指分子中正负电荷中心重合，没有永久偶极矩的分子。例如，二氧化碳分子(CO2)中，碳原子与两个氧原子形成线性结构，由于氧原子的吸引力相同，正负电荷中心重合，形成一个非极性分子。配位共价键配位共价键的形成配位共价键由两个原子共用电子对形成，其中一对电子是由其中一个原子提供的。一个原子提供一对电子，另一个原子接受电子对，形成配位键。形成配位共价键时，提供电子对的原子称为配位原子，接受电子对的原子称为受体原子。什么是配位共价键1共用电子对一种特殊的共价键，其中一对电子来自同一个原子。2配位原子提供电子对的原子被称为配位原子，通常是带有孤对电子的原子。3接受原子接受电子对的原子被称为接受原子，通常是缺少电子对的原子。配位共价键的形成1孤对电子一个原子提供一对孤对电子。2空轨道另一个原子提供一个空的原子轨道。3共用电子对这两个原子共享这一对电子，形成配位共价键。配位共价键的性质方向性配位共价键具有方向性，形成的分子有特定的空间结构。配位共价键的形成依赖于电子对的提供方向，因此键的形成有特定的空间指向。极性配位共价键通常是极性键，因为配位原子通常是电负性较高的原子，而提供电子对的原子则电负性较低。稳定性配位共价键的稳定性取决于参与键合的原子和电子对的性质，以及周围环境的条件。氢键氢键的形成氢键是分子间的一种特殊作用力，发生在含有极性键的分子之间，其中，氢原子与电负性较大的原子（如氧、氮、氟）之间形成较强的吸引力。氢键的特点氢键是一种比较弱的作用力，但氢键对物质的物理性质和化学性质有重要的影响，例如水的沸点和冰的熔点都比其他类似分子高。氢键在生物学中的作用氢键在生物体内起着至关重要的作用，例如，DNA双螺旋结构的稳定性就依赖于碱基之间的氢键，蛋白质的折叠和维持其三维结构也需要氢键的参与。什么是氢键氢键氢键是一种特殊类型的分子间作用力，存在于含有氢原子的极性分子之间。氢键的形成氢键的形成需要一个具有高电负性的原子，例如氧、氮或氟，连接到一个氢原子，并与另一个电负性原子发生相互作用。氢键的类型氢键可分为三种类型：OH-O，NH-O，FH-O，其中OH-O是最常见的类型。氢键的特点弱键氢键比共价键和离子键弱得多，键能小，不易断裂。方向性氢键是有方向性的，键的强度和方向都与氢键的形成有关。强吸引力氢键比范德华力强，能够在分子间产生较强的吸引力。氢键在生物中的作用稳定生物大分子结构氢键在蛋白质、DNA和RNA等生物大分子中起着至关重要的作用。它帮助维持这些分子的三维结构，从而保证其正常功能。影响物质性质水分子之间的氢键使得水具有较高的沸点、比热容和表面张力。这些性质对于生命活动至关重要。共价键的应用材料科学共价键在材料科学中扮演着重要角色，例如合成聚合物、半导体和陶瓷材料。生物学共价键维持生物大分子的结构，如蛋白质和核酸。化学反应共价键在各种化学反应中起着至关重要的作用，包括合成新物质和催化剂。在材料领域的应用11.高分子材料共价键在高分子材料中起着至关重要的作用，决定了材料的强度、韧性、耐热性和耐腐蚀性。22.纳米材料共价键应用于纳米材料的合成，创造具有特定功能的纳米结构。33.复合材料共价键结合不同材料，例如金属与陶瓷，形成具有优异性能的复合材料。44.新型材料共价键在开发新型材料，如石墨烯、碳纳米管和金属有机框架(MOFs)中发挥重要作用。在生物领域的应用核酸结构DNA和RNA的结构都是由共价键连接的。共价键将核苷酸连接成多核苷酸链。蛋白质结构共价键是蛋白质结构中的重要组成部分。肽键是连接氨基酸形成多肽链的共价键。酶与底物结合酶的活性位点通常包含共价键。这些共价键参与酶与底物的特异性结合。细胞膜结构共价键连接脂类分子形成细胞膜的磷脂双分子层。细胞膜上的蛋白质通过共价键与脂类分子连接。在化学反应中的应用共价键是化学反应的基础，决定了化学物质的性质和反应性。不同原子间形成的共价键决定了分子的结构和性质，进而影响化学反应的发生和过程。化学反应中，共价键的断裂和形成是关键步骤，决定了反应的速率和产物。通过改变共价键的性质，例如引入不同的原子