《共价键σ键π键》课件

共价键、键和键σπ在化学键中共价键是最常见和最重要的键类型之一共价键可以进一步划分为,σ键和键这些键对化合物的性质和反应性都有重要影响π,化学键的分类离子键共价键12由金属元素和非金属元素之间由两个非金属元素之间通过共电子完全转移而形成的化学键享电子对而形成的化学键氢键金属键34由氢原子与氟、氧、氮等强电由金属原子之间通过自由电子负性元素之间的特殊相互作用的相互渗透而形成的化学键而形成的化学键共价键的定义共价键是指两个原子之间通过共享电子对而形成的化学键这种键是由相互吸引的原子或离子之间的共享电子造成的它具有很强的结合力是保持许多化学物质结构稳定的重要因素之一,共价键的形成需要满足原子具有不同的电负性以及在轨道排布上能够形成稳定的电子对排布共价键最典型的特征是具有方向性能使原,,子以特定的几何构型排列共价键的特点稳定性强定向性电子对共享高度局域化共价键具有较高的结合能使共价键有明确的成键方向影共价键是由两个原子共享价电共价键电子对较强地限制在两,,得共价化合物通常比离子化合响了化合物的空间构型和分子子对形成的同时满足了两个个成键原子之间不易扩散,,物更稳定形状原子的价电子配对需求键的成键方式σ结合方式1通过头对头的共电子对键合成键轨道2由重叠的轨道构成σ键角3一般为°180分子几何构型4线型构型键是通过头对头的共电子对键合而形成的由重叠的轨道构成一般与分子的轴成°的键角因此具有线型的分子几何构型σ,σ,σ180,键的性质σ定向性强饱和性键成键过程中键轴与键长方向每个原子最多只能形成个键σ,2σ,一致具有明确的方向性这种饱和性决定了分子的稳定性,强度大键的键能较大所以键具有较高的稳定性和强度σ,σ键的成键方式π重叠轨道σ键是由两个轨道沿特定轴线发生重叠而形成的πp垂直重叠轨道是平行于键轴的它们垂直重叠形成了键p,π侧向重叠键的成键是通过轨道的侧向重叠而不是头对头的重叠πp,共轭体系多个键在一定条件下可以形成共轭体系增强了整体的稳定性π,键的性质π电子离域键中的电子在多个原子间均匀分布形成共轭体系提高了化合物的稳定性π,,平面结构含有键的分子通常具有平面结构使得电子能够更好地重叠π,共轭性键可以参与共轭形成复杂的共轭体系增加电子离域范围π,,键和键的区别σπ键的成键方式键的成键方式键能和键长σπ键是通过两个原子之间的头对头重叠形成键是通过两个原子之间的侧对侧重叠形成键的键能较大，键长较短而键的键能较σπσ,π的共价键，具有方向性强、强度大的特点的共价键，具有方向性较弱、强度较小的特小键长较长,点共价键的极性极性共价键非极性共价键当两个成键原子的电负性差异较大时键电子云会偏向电负性较大当两个成键原子的电负性差异很小时键电子云会均匀分布形成非,,,的原子形成极性共价键如中的键就是极性共价键极性共价键如、中的键就是非极性共价键,HCl H-Cl H2N2共价键的极性分类极性共价键非极性共价键电负性差异电负性差异大的原子形成的共价键，具有分电负性差异小的原子形成的共价键，不具有决定共价键极性的关键因素是原子间的电负子极性常见于水和氨等化分子极性常见于甲烷和二氧化碳性差异电负性相差越大，键极性越强H2O NH3CH4合物等化合物CO2电负差与极性10电负差原子间的电负性差异5K分子极性电负性差异引起的分子内不均等分布1电子云偏移原子间电负性差异导致电子云偏离中心电负性差异是决定分子极性的关键因素较大的电负差会引起电子云在分子内的不均匀分布导致分子两端产,生正负电荷分离形成永久性极性这种分子极性会影响化学性质和物理性质,极性共价键的特点不对称分布电子分子极性高熔点和沸点极性共价键中，电子在键间的分布并不均匀极性共价键形成的分子具有整体的极性呈极性共价键分子间存在较强的偶极子偶极,-呈现正负电荷偶极子结构现正负电荷偶极子特征子作用力使其具有较高的熔点和沸点,,非极性共价键的特点电负性差异小键合电子对均匀分布两种原子的电负性差异很小，没键合电子对在两个原子之间均匀有明显的电子偏移分布，没有明显的富电子端和缺电子端分子极性小分子间作用弱分子整体没有明显的极性，不会分子间只存在较弱的van der产生永久偶极矩力作用，不会形成强的分Waals子间力混合键定义特点混合键指同一个化合物内存在共混合键同时具有共价键和离子键价键和离子键两种不同类型的化的性质介于纯共价键和纯离子键,学键之间例子氯化钠、氯化钙等是典型的混合键化合物NaCl CaCl2共价键的方向性方向性确定方向12共价键具有明确的方向性键角共价键的方向由原子的电子排,也是固定的布和杂化轨道决定空间定位分子形状34共价键能使原子以特定的角度共价键的方向性决定了分子的和距离排列在空间中空间构型和几何形状共价键的饱和性电子对空间分布成键条件配位数共价键中的价电子占据四个等价的正四面体共价键的形成需要两个原子的价电子能够重每个原子周围的共价键数量即为其配位数,对称的空间分布位置这种饱和状态使得共叠并达到稳定的电子对配对状态满足这一一般饱和态下配位数最大这有助于原子达,,,价键非常稳定条件的键才是饱和状态到稳定的电子排布杂化轨道理论结构可预测1杂化轨道理论可以预测化合物的几何结构成键方式可解释2可解释共价键的成键方式和性质电子结构可分析3可分析分子的电子分布和键合特点杂化轨道理论是基于量子力学原理提出的一种成键理论它为我们理解原子如何形成共价键、分子的结构以及性质提供了重要的理论依据通过分析分子的电子结构和轨道排布情况可以解释共价键的成键方式并预测分子的几何构型,杂化轨道的类型根据杂化轨道理论，原子可以将其轨道和轨道进行组合混合形成新的混合轨s p道，称为杂化轨道杂化轨道的类型包括、和三种其中杂化轨道sp sp²sp³sp由个轨道和个轨道形成，杂化轨道由个轨道和个轨道形成，1s1p sp²1s2p sp³杂化轨道由个轨道和个轨道形成1s3p杂化轨道的类型混合轨道混合轨道混合轨道混合轨道的特点sp sp2sp3混合轨道由一个轨道和一混合轨道由一个轨道和混合轨道由一个轨道和混合轨道兼具轨道和轨道的sp s sp2s sp3ssp个轨道组合形成通常形成线两个轨道组合形成通常形成三个轨道组合形成通常形成性质使得形成的化学键更加p,p,p,,性或三角平面型分子结构三角平面型分子结构四面体型分子结构稳定和强大杂化轨道的特点定向性强能量较低杂化轨道与成键中心的角度和方向具有特定的几何构型能使化合物杂化轨道的能量通常比未杂化的原子轨道要低这使得杂化后的分子,,整体结构更加稳定更加稳定可重叠性好成键灵活杂化轨道具有良好的空间重叠能力有利于形成更强的共价键不同的杂化方式会产生不同的几何构型能满足化合物多样的成键需,,求杂化轨道的特点形状多样杂化轨道可以呈现不同的形状如、和等满足不同的空间排布要求,sp sp2sp3,能量较稳定杂化轨道的能量比未杂化轨道更加稳定有利于形成更牢固的共价键,具有定向性杂化轨道具有一定的定向性决定了原子间成键的角度和方向,氢键氢键是一种特殊的化学键它是由极性共价键的氢原子与另一个高电负性元素如,氮、氧、氟等之间的吸引力形成的弱相互作用氢键虽然较共价键和离子键弱,但在许多生物分子和化学过程中起着关键作用氢键的特点强烈吸引力定向性影响溶解度增强结构稳定性氢键是一种比范德华力强得多氢键的成键具有一定的方向性氢键能增加分子之间的相互作氢键的存在可以增强分子或晶,的特殊键能形成较强的分子间与成键原子之间的夹角常接近用力从而影响物质的溶解度和体结构的稳定性对生命过程有,,,吸引力度沸点等性质重要意义180共价键与离子键相互转换性电性强弱的区别12共价键和离子键可以相互转换具体取决于电负性差异的大共价键的电性一般较弱而离子键的电性较强,,小成键原理不同化合物性质差异34共价键是通过电子对共享离子键是通过电荷吸引共价键化合物一般具有较高的熔沸点而离子键化合物熔沸,,点较低共价键与离子键共价键离子键共价键是通过两个原子之间共享电子而形成的化学键它们具有离子键是由带正电的金属离子和带负电的非金属离子之间的静电定向性、饱和性和极性的特点共价键能量较高形成稳定的化合引力作用而形成的离子键没有定向性能量较低形成的化合物容,,,物易分解共价键的强度共价键的强度取决于多个因素包括原子间距离、结合电子对数量、电负性差异,等较短的键长和较多的键合电子对都会提高键的强度极性键通常比非极性键更强因为电负性差异导致了更强的吸引力,共价键的强度也会受到温度和压力的影响提高温度会增加原子热运动使键断,裂更容易增加压力则会缩短原子间距离键强度变大;,共价键断裂的条件加热1在高温环境下共价键变得更加活跃容易断裂,,受压2受到外力的压力作用下共价键会变得更加脆弱而断裂,反应3参与剧烈化学反应时共价键也容易被打断以产生新的化学物质,常见的共价键化合物水分子甲烷氨分子二氧化碳水分子由两个氢原子和一个氧甲烷是一种最简单的有氨分子由一个氮原子和二氧化碳由一个碳原子CH4NH3CO2原子通过共价键结合而成是最机共价键化合物由一个碳原子三个氢原子通过共价键形成是和两个氧原子通过共价键结合,,,常见的共价键化合物之一和四个氢原子通过共价键连接一种常见的无机共价键化合物而成是一种无机共价键化合物,而成共价键化合物的性质高稳定性分子形状多样共价键化合物因成键过程中原子共价键化合物可形成各种几何构参与电子的高度共享形成了十分型如线型、平面型、四面体型等,,,稳定的分子结构这些化合物通表现出丰富的分子构型常具有很高的熔点和沸点性质独特应用广泛共价键化合物根据元素组成和电共价键化合物广泛应用于工业、负差差异具有不同的化学性质如医药、农业等领域是现代化学工,,,酸碱性、氧化还原性、导电性等业的基础总结与展望共价键、键和键是化学键的重要组成部分通过理解它们的特性和成键机制σπ，我们可以更好地认识化学物质的结构和性质未来在这一领域仍有更多值得探索的奥秘。