[课件]高中化学-共价键

高中化学共价键-本课件将带您深入了解共价键的形成、性质和重要应用by课程目标了解共价键的概念掌握共价键的类型单键、双键、三键学习共价键的性质，包括极性和非极性共价键、氢键理解共价键形成的过程和特点什么是共价键共价键是化学键的一种，由两个或多个原子通过共享电子对形成的化学键共价键是化学中最重要的键类型之一，它在各种化合物中起着至关重要的作用，包括有机化合物、无机化合物和生物大分子共价键的特点方向性饱和性共价键的方向是由电子对的运动每个原子所能形成的共价键数目轨迹决定的是有限的强力共价键是化学键中强度较高的类型共价键的形成过程原子轨道重叠1两个原子之间相互接近，它们的外层电子轨道重叠电子云相互吸引2重叠的原子轨道上的电子云互相吸引，形成共用电子对共价键形成3共用电子对吸引两个原子核，使两个原子结合在一起形成共价键单键、双键和三键单键双键三键两个原子之间共享一对电子两个原子之间共享两对电子两个原子之间共享三对电子极性和非极性共价键非极性共价键极性共价键当两个原子核具有相同电负性时当两个原子核具有不同电负性时，它们之间形成的共价键称为非，它们之间形成的共价键称为极极性共价键例如，H₂和Cl₂分性共价键例如，HCl分子中的子中的共价键共价键电负性电负性是指原子吸引电子对的能力电负性越大的原子，吸引电子的能力越强氢键氢键是一种特殊的分子间作用力，存在于含有极性共价键的分子之间，例如水、氨气和氟化氢氢键的形成条件是，氢原子必须与电负性较大的原子（如氧、氮或氟）形成极性共价键，而这个电负性较大的原子又必须具有孤对电子离子键和共价键的比较离子键共价键通过电荷吸引形成的键,通常由金属和非金属原子之间形成通过原子之间共享电子形成的键,通常由非金属原子之间形成共价键的强度12强弱例如金刚石中碳原子之间形成的共例如卤素单质中卤素原子之间形成价键的共价键共价键长度影响共价键长度的因素原子半径键级电负性原子半径越大，共价键长度越长键级越高，共价键长度越短电负性差越大，共价键长度越短分子间力范德华力氢键范德华力是分子间最弱的吸引力，包括伦敦力、偶极-偶极力和偶氢键是一种较强的分子间吸引力，存在于含有氢键的物质中，例极-诱导力如水和氨共价键的电负性定义影响因素周期律123原子吸引电子对的能力，称为电负性原子核电荷数和电子层数影响电负性同一周期，电负性从左到右增大；同一主族，电负性从上到下减小共价键的极化电负性差异偶极矩当两种原子形成共价键时，如果它们极性共价键导致分子产生偶极矩，使的电负性差异较大，电子就会偏向电分子具有极性负性较大的原子，形成极性共价键共价键的成键轨道原子轨道原子中的电子分布在不同的能级和亚层，形成原子轨道例如，氢原子只有一个1s轨道，而碳原子有1s、2s和2p轨道成键轨道当两个原子形成共价键时，它们的原子轨道会重叠，形成新的称为成键轨道的分子轨道键合电子在成键轨道中共享，这使得两个原子相互吸引并形成共价键σ键σ键是由原子轨道沿键轴方向重叠形成的，是共价键中最常见的类型π键π键是由原子轨道在键轴方向相互垂直的平面上重叠形成的，比σ键弱共价键的混成sp混成sp²混成例如，在乙烯分子中，碳原子形例如，在甲烷分子中，碳原子形成一个sp混成轨道，它是由一个s成一个sp²混成轨道，它是由一个轨道和一个p轨道混合而成的这s轨道和两个p轨道混合而成的个sp混成轨道可以形成两个σ键，这个sp²混成轨道可以形成三个σ一个是与另一个碳原子形成的σ键键，它们分别与三个氢原子形成，另一个是与氢原子形成的σ键sp³混成例如，在乙炔分子中，碳原子形成一个sp³混成轨道，它是由一个s轨道和三个p轨道混合而成的这个sp³混成轨道可以形成四个σ键，它们分别与四个氢原子形成分子的形状分子的形状是指分子中原子在空间的排列方式分子的形状是由共价键的性质以及电子对之间的排斥作用决定的价层电子对互斥理论VSEPR是一种预测分子形状的理论，它指出原子周围的电子对，无论是成键电子对还是孤对电子，都会相互排斥，并尽可能地远离彼此因此，分子中原子之间的键角和分子形状都取决于电子对之间的排斥力共价键理论局限性复杂分子电子效应对于复杂分子，共价键理论无法共价键理论无法完全解释电子效准确预测其结构和性质例如，应，如诱导效应和共轭效应等苯的结构无法用简单的共价键理论解释金属键共价键理论无法解释金属键，即金属原子之间形成的化学键价键理论价键理论解释了共价键的形成机制，该理论认为共价键的形成是由于原子认为原子之间共用电子对形成共价键轨道重叠价键理论可以用来解释分子的形状和性质，并预测化学反应的产物分子轨道理论原子轨道分子轨道原子轨道是描述单个原子中电子运动空间的理论模型，用于解释原分子轨道是多个原子轨道在分子形成时线性组合的结果，用来描述子中电子的能级和空间分布分子中电子运动的空间，并解释分子结构和性质价键理论与分子轨道理论的关系互补性应用范围价键理论侧重于化学键的形成过价键理论适用于简单分子，而分程，而分子轨道理论则侧重于化子轨道理论可以解释更复杂的分学键的本质子结构和性质局限性两种理论都存在局限性，但它们共同构成了现代化学理论体系的重要组成部分分子的极性极性分子非极性分子当分子中各个原子对电子的吸引力不同时，电子就会偏向吸引力当分子中各个原子对电子的吸引力相同时，电子就会均匀分布，较强的原子，从而形成极性键如果分子中存在极性键，并且这不会形成极性键即使分子中存在极性键，但这些极性键的方向些极性键的方向不完全抵消，则该分子就具有极性完全抵消，则该分子也为非极性分子分子形状与极性的关系对称1对称分子通常是非极性的不对称2不对称分子通常是极性的极性键3即使是对称分子，如果含有极性键，则也可能是极性的共价键在日常生活中的应用水塑料水是由两个氢原子和一个氧原子通过塑料是由碳原子通过共价键连接形成共价键连接而成，是生命活动不可或的长链聚合物，广泛应用于各种工业缺的物质和生活中药物许多药物分子通过共价键连接特定官能团，以发挥特定的药理作用碳氢化合物定义种类由碳和氢两种元素组成的化合物称为碳氢化合物碳氢化合物可分为烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃等，根据碳原子间连接方式的不同，它们具有不同的性质卤代烃定义分类12卤代烃是指烃分子中一个或多卤代烃可根据卤素原子种类和个氢原子被卤素原子取代的化数目进行分类，如一卤代烃、合物二卤代烃、多卤代烃等性质应用34卤代烃一般具有较强的极性，卤代烃在有机合成、医药、农可溶于有机溶剂，沸点随卤素药等领域有着广泛的应用，但原子数目增加而升高有些卤代烃对环境有污染含氧有机化合物醇羧酸醛酮醇类含有羟基-OH基团常羧酸含有羧基-COOH基团醛类含有醛基-CHO基团甲酮类含有酮基-CO-基团丙见醇包括乙醇CH3CH2OH和醋酸CH3COOH是最常见的醛HCHO是最简单的醛酮CH3COCH3是一种常见的甲醇CH3OH羧酸之一酮氨基化合物结构性质氨基化合物包含至少一个氨基-氨基化合物通常呈碱性，可以与NH2基团酸反应生成盐应用氨基化合物广泛应用于医药、农业和工业生物大分子中的共价键蛋白质核酸肽键是蛋白质中的主要共价键，连接磷酸二酯键连接核苷酸形成核酸，如氨基酸形成长链DNA和RNA碳水化合物糖苷键是碳水化合物中的主要共价键，连接单糖形成多糖小结与拓展共价键的重要概念共价键理论的局限性12共价键是化学中重要的概念之需要注意的是，价键理论和分一，它可以帮助我们理解物质子轨道理论都只是对共价键的的结构、性质和反应一种解释，它们都有自己的局限性更深入的学习3在今后的学习中，我们可以进一步学习更复杂的共价键理论，例如杂化轨道理论、分子间作用力等。