共價鍵課件-新人教選修

共價鍵共價鍵是化學(xué)鍵的一種，由兩個或多個非金屬原子通過共享電子對而形成的化學(xué)鍵。共價鍵又可分為極性共價鍵和非極性共價鍵。什么是共價鍵原子之間共享電子共價鍵是原子間通過共享電子對形成的化學(xué)鍵。電子對被兩個原子核吸引，形成一個穩(wěn)定的鍵，使原子更穩(wěn)定。例如，兩個氫原子（H）可以與一個氧原子（O）共享電子對形成水分子（H2O）。共價鍵的特點(diǎn)11.方向性共價鍵有特定的方向，形成一定的空間結(jié)構(gòu)。22.飽和性每個原子形成共價鍵的數(shù)量是有限的，取決于該原子最外層電子數(shù)。33.強(qiáng)度共價鍵是化學(xué)鍵中較強(qiáng)的化學(xué)鍵，需要較高的能量才能將其破壞。44.共用電子對共價鍵的形成是由于原子之間共享電子對，形成共用電子對。共價鍵的分類單鍵由一對共用電子對形成的共價鍵。例如，H2、Cl2、HCl等。雙鍵由兩對共用電子對形成的共價鍵。例如，O2、CO2等。三鍵由三對共用電子對形成的共價鍵。例如，N2、C2H2等。配位鍵由一方提供一對電子形成的共價鍵。例如，NH4+、H3O+等。單鍵共用電子對原子之間共享一對電子，形成單鍵。結(jié)構(gòu)由一條直線表示，代表兩個原子之間的共用電子對。旋轉(zhuǎn)單鍵可以自由旋轉(zhuǎn)，不影響分子的結(jié)構(gòu)。雙鍵乙烯乙烯分子中，兩個碳原子之間共享了兩對電子，形成一個雙鍵。二氧化碳二氧化碳分子中，碳原子和兩個氧原子之間各形成了一個雙鍵。三鍵三個原子間共用三個電子對形成三鍵，是共價鍵的最高級形式。典型例子氮?dú)夥肿樱又g形成三鍵。穩(wěn)定性三鍵擁有更高的鍵能，更穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。反應(yīng)性三鍵較難斷裂，導(dǎo)致反應(yīng)性相對較低。穩(wěn)定性單鍵單鍵由兩個原子之間共用一對電子形成。雙鍵雙鍵由兩個原子之間共用兩對電子形成。三鍵三鍵由兩個原子之間共用三對電子形成。單鍵的穩(wěn)定性單鍵是最簡單的共價鍵形式，由一對共用電子組成，化學(xué)性質(zhì)相對穩(wěn)定。與雙鍵和三鍵相比，單鍵的鍵能較低，鍵長較長，更容易發(fā)生斷裂。由于單鍵通常比雙鍵和三鍵更穩(wěn)定，因此在有機(jī)化學(xué)中，單鍵是最常見的鍵類型。例如，甲烷(CH4)中的C-H鍵是典型的單鍵，具有相對較高的穩(wěn)定性。雙鍵的穩(wěn)定性雙鍵比單鍵更穩(wěn)定，這主要?dú)w因于雙鍵的電子云分布和鍵能。雙鍵包含一個σ鍵和一個π鍵。π鍵的電子云分布在原子核之間形成一個環(huán)狀，并具有更大的電子密度，使得原子之間的吸引力更強(qiáng)。2鍵能1.5強(qiáng)度1.5反應(yīng)性三鍵的穩(wěn)定性單鍵雙鍵三鍵相對較弱相對較強(qiáng)最強(qiáng)三鍵擁有最強(qiáng)的穩(wěn)定性，是因?yàn)樗鼡碛凶顝?qiáng)的鍵能，更難被破壞。極性共價鍵極性共價鍵的極性是指共價鍵中電子云偏向一方的情況。當(dāng)兩個原子形成共價鍵時，電子云會發(fā)生偏移，導(dǎo)致原子之間形成電荷分離。分子極性分子的極性是指整個分子在空間上的極性。分子極性由共價鍵極性和分子結(jié)構(gòu)共同決定。極性方向電子云偏向一方的原子帶負(fù)偏正，另一方帶正偏正。極性共價鍵可以用一個箭頭表示，箭頭指向帶負(fù)偏正的原子。極性的概念電負(fù)性差異極性共價鍵是指兩個原子間電負(fù)性差異較大，導(dǎo)致電子對偏向電負(fù)性更大的原子，形成一個極性。偶極矩極性共價鍵的存在會導(dǎo)致分子出現(xiàn)一個電偶極矩，即正負(fù)電荷中心不重合。分子結(jié)構(gòu)分子結(jié)構(gòu)也是影響極性的重要因素，例如，非對稱的分子結(jié)構(gòu)可能導(dǎo)致偶極矩不為零，形成極性分子。極性的判斷1電負(fù)性判斷兩個原子之間的電負(fù)性差異2極性電負(fù)性差異越大，極性越強(qiáng)3判斷電負(fù)性差異大于0.4，則為極性共價鍵電負(fù)性是指原子吸引電子對的能力。通過比較電負(fù)性差異的大小，可以判斷共價鍵的極性。極性分子和非極性分子極性分子極性分子是指分子中正負(fù)電荷中心不重合，具有永久偶極矩的分子。例如，水分子(H2O)由于氧原子對電子的吸引力大于氫原子，導(dǎo)致氧原子帶部分負(fù)電荷，而氫原子帶部分正電荷，形成一個極性分子。非極性分子非極性分子是指分子中正負(fù)電荷中心重合，沒有永久偶極矩的分子。例如，二氧化碳分子(CO2)中，碳原子與兩個氧原子形成線性結(jié)構(gòu)，由于氧原子的吸引力相同，正負(fù)電荷中心重合，形成一個非極性分子。配位共價鍵配位共價鍵的形成配位共價鍵由兩個原子共用電子對形成，其中一對電子是由其中一個原子提供的。一個原子提供一對電子，另一個原子接受電子對，形成配位鍵。形成配位共價鍵時，提供電子對的原子稱為配位原子，接受電子對的原子稱為受體原子。什么是配位共價鍵1共用電子對一種特殊的共價鍵，其中一對電子來自同一個原子。2配位原子提供電子對的原子被稱為配位原子，通常是帶有孤對電子的原子。3接受原子接受電子對的原子被稱為接受原子，通常是缺少電子對的原子。配位共價鍵的形成1孤對電子一個原子提供一對孤對電子。2空軌道另一個原子提供一個空的原子軌道。3共用電子對這兩個原子共享這一對電子，形成配位共價鍵。配位共價鍵的性質(zhì)方向性配位共價鍵具有方向性，形成的分子有特定的空間結(jié)構(gòu)。配位共價鍵的形成依賴于電子對的提供方向，因此鍵的形成有特定的空間指向。極性配位共價鍵通常是極性鍵，因?yàn)榕湮辉油ǔＪ请娯?fù)性較高的原子，而提供電子對的原子則電負(fù)性較低。穩(wěn)定性配位共價鍵的穩(wěn)定性取決于參與鍵合的原子和電子對的性質(zhì)，以及周圍環(huán)境的條件。氫鍵氫鍵的形成氫鍵是分子間的一種特殊作用力，發(fā)生在含有極性鍵的分子之間，其中，氫原子與電負(fù)性較大的原子（如氧、氮、氟）之間形成較強(qiáng)的吸引力。氫鍵的特點(diǎn)氫鍵是一種比較弱的作用力，但氫鍵對物質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)有重要的影響，例如水的沸點(diǎn)和冰的熔點(diǎn)都比其他類似分子高。氫鍵在生物學(xué)中的作用氫鍵在生物體內(nèi)起著至關(guān)重要的作用，例如，DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性就依賴于堿基之間的氫鍵，蛋白質(zhì)的折疊和維持其三維結(jié)構(gòu)也需要?dú)滏I的參與。什么是氫鍵氫鍵氫鍵是一種特殊類型的分子間作用力，存在于含有氫原子的極性分子之間。氫鍵的形成氫鍵的形成需要一個具有高電負(fù)性的原子，例如氧、氮或氟，連接到一個氫原子，并與另一個電負(fù)性原子發(fā)生相互作用。氫鍵的類型氫鍵可分為三種類型：OH-O，NH-O，F(xiàn)H-O，其中OH-O是最常見的類型。氫鍵的特點(diǎn)弱鍵氫鍵比共價鍵和離子鍵弱得多，鍵能小，不易斷裂。方向性氫鍵是有方向性的，鍵的強(qiáng)度和方向都與氫鍵的形成有關(guān)。強(qiáng)吸引力氫鍵比范德華力強(qiáng)，能夠在分子間產(chǎn)生較強(qiáng)的吸引力。氫鍵在生物中的作用穩(wěn)定生物大分子結(jié)構(gòu)氫鍵在蛋白質(zhì)、DNA和RNA等生物大分子中起著至關(guān)重要的作用。它幫助維持這些分子的三維結(jié)構(gòu)，從而保證其正常功能。影響物質(zhì)性質(zhì)水分子之間的氫鍵使得水具有較高的沸點(diǎn)、比熱容和表面張力。這些性質(zhì)對于生命活動至關(guān)重要。共價鍵的應(yīng)用材料科學(xué)共價鍵在材料科學(xué)中扮演著重要角色，例如合成聚合物、半導(dǎo)體和陶瓷材料。生物學(xué)共價鍵維持生物大分子的結(jié)構(gòu)，如蛋白質(zhì)和核酸?；瘜W(xué)反應(yīng)共價鍵在各種化學(xué)反應(yīng)中起著至關(guān)重要的作用，包括合成新物質(zhì)和催化劑。在材料領(lǐng)域的應(yīng)用11.高分子材料共價鍵在高分子材料中起著至關(guān)重要的作用，決定了材料的強(qiáng)度、韌性、耐熱性和耐腐蝕性。22.納米材料共價鍵應(yīng)用于納米材料的合成，創(chuàng)造具有特定功能的納米結(jié)構(gòu)。33.復(fù)合材料共價鍵結(jié)合不同材料，例如金屬與陶瓷，形成具有優(yōu)異性能的復(fù)合材料。44.新型材料共價鍵在開發(fā)新型材料，如石墨烯、碳納米管和金屬有機(jī)框架(MOFs)中發(fā)揮重要作用。在生物領(lǐng)域的應(yīng)用核酸結(jié)構(gòu)DNA和RNA的結(jié)構(gòu)都是由共價鍵連接的。共價鍵將核苷酸連接成多核苷酸鏈。蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)共價鍵是蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中的重要組成部分。肽鍵是連接氨基酸形成多肽鏈的共價鍵。酶與底物結(jié)合酶的活性位點(diǎn)通常包含共價鍵。這些共價鍵參與酶與底物的特異性結(jié)合。細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)共價鍵連接脂類分子形成細(xì)胞膜的磷脂雙分子層。細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)通過共價鍵與脂類分子連接。在化學(xué)反應(yīng)中的應(yīng)用共價鍵是化學(xué)反應(yīng)的基礎(chǔ)，決定了化學(xué)物質(zhì)的性質(zhì)和反應(yīng)性。不同原子間形成的共價鍵決定了分子的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，進(jìn)而影響化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生和過程?；瘜W(xué)反應(yīng)中，共價鍵的斷裂和形成是關(guān)鍵步驟，決定了反應(yīng)的速率和產(chǎn)物。通過改變共價鍵的性質(zhì)，例如引入不同的原子