共价键结构
有机化合物中的共价键
有机化合物中的共价键共价键是化学键的一种类型，通常存在于有机化合物中。
在有机化合物中，共价键的形成和断裂对于化学反应和分子结构具有重要影响。
本文将介绍有机化合物中共价键的形成、性质和应用。
一、共价键的概念及形成机制共价键是由两个非金属原子共享电子而形成的化学键。
共价键的形成依赖于原子之间的电子云重叠，并使得原子能量最低化。
电子云重叠的程度决定了共价键的强度和能量。
共价键通常可以分为单键、双键和三键。
二、共价键的性质及特点1. 强度和能量：共价键通常比离子键和金属键弱，但强于氢键和范德华力。
2. 方向性：共价键具有方向性，形成共价键的原子之间具有特定的空间排列方式。
3. 定向力：共价键具有定向力，会导致有机分子的立体构型和空间取向特异性。
4. 可能性：在有机化合物中，同一原子可以与不同原子形成不同数目的共价键。
三、共价键的应用1. 化学反应：共价键的形成和断裂是化学反应的基础。
在有机合成中，共价键的断裂和形成是合成目标分子的重要步骤。
2. 分子结构：共价键的性质决定了有机分子的结构和性质。
共价键的长度、键角和取向可以决定分子的立体构型和性质。
3. 化学性质：共价键的性质和能量关系着有机化合物的化学性质，如溶解性、稳定性和反应活性。
4. 扩展应用：共价键的概念和原理在材料科学、药物化学、生物化学等领域中得到了广泛的应用。
总结：共价键是有机化合物中常见的化学键类型，它通过电子云的共享来连接原子。
共价键具有强度和能量适中、方向性和定向性强的特点。
在化学反应、分子结构、化学性质和其他领域中，共价键都具有重要的应用价值。
深入理解有机化合物中的共价键性质和应用，对于有机化学研究和应用具有重要意义。
参考文献：1. Clayden, J., Greeves, N., & Warren, S. (2012). 张金凤,译. 有机化学. 高等教育出版社.2. Vollhardt, K. P. C., & Schore, N. E. (2014). 张玉珍,曹俊林,赵晓燕,译. 有机化学与生物化学. 高等教育出版社.3. Bruice, P. Y. (2004). 张世江,曹冲,吴镇纲,等,译. 有机化学. 高等教育出版社.。
11第十章共价键与分子结构
31
BeCl2 直线形
激发
2s sp 2p
Be 1s22s2 4 Cl [Ne]3s23p5 17
杂化
2s 2p
2Cl
2p sp-p 2p 直线形
图10-7 BeCl2分子的空间构型
32
CHCH 6C 直线形
2s sp H 2p 2p
22s22p2 1s
1H
1 1s
激发
2s p-p 2p
杂化
等性杂化：由原子轨道组合成的一组杂化轨道 中,s,p,d轨道成分相等
30
不等性杂化：组合构成的一组杂化轨道中,s,p,d轨 道成分不相等 sp ，sp2， sp3 s – p杂化类型：
(一) sp杂化轨道及有关分子的空间构型 1 个ns与 1 个np杂化，形成 2 个 sp 杂化轨道 1个ns+ 1 个np 2个 sp 特点： 1/2s，1/2p，180，直线形
43
三、d-s-p杂化轨道及有关分子的空间构型 d区元素： ns、np、(n-1)d或nd p区元素：ns、np、nd 1.(n-1)d 、ns、np杂化类型 dsp2、dsp3、d2sp3 sp3d 、sp3d2 2.ns、np、nd杂化类型 (一)dsp2杂化轨道及有关分子或离子的空间构型 1个(n-1)d+1个ns+2个np4个dsp2 ¼ d成分、¼ s成分、 ½p成分 四个dsp2杂化轨道在一个 平面上 ，夹角为90° 44 2-配离子 平面正方形 [Ni(CN)4]
图10-3 H原子的1s与Cl原子的3px轨道三种方向重叠示意图
5
三、共价键的类型
σ 键和π 键
键 头碰头 重叠大 稳定 重叠 方式 键 肩并肩 重叠小 不稳定
共价键
主要特点
饱和性
方向性
在共价键的形成过程中，因为每个原子所能提供的未成对电子数是一定的，一个原子的一个未成对电子与其 他原子的未成对电子配对后，就不能再与其它电子配对，即，每个原子能形成的共价键总数是一定的，这就是共 价键的饱和性。
共价键的饱和性决定了各种原子形成分子时相互结合的数量关系 ，是定比定律（law of definite proportion）的内在原因之一。
2、配位共价键（coordinate covalent bond）
配位共价键简称“配位键”是指两原子的成键电子全部由一个原子提供所形成的共价键，其中，提供所有成 键电子的称“配位体（简称配体）”、提供空轨道接纳电子的称“受体”。常见的配体有：氨气（氮原子）、一 氧化碳（碳原子）、氰根离子（碳原子）、水（氧原子）、氢氧根（氧原子）；受体是多种多样的：有氢离子、 以三氟化硼（硼原子）为代表的缺电子化合物、还有大量过渡金属元素。对配位化合物的研究已经发展为一门专 门的学科，配位化学。
历史
早期历史
近代史
图1在古希腊，化学还没有从自然哲学中分离的时代，原子论者对化学键有了最原始的设想，恩培多克勒 （Empedocles）认为，世界由“气、水、土、火”这四种元素组成，这四种元素在“爱”和“恨”的作用下分裂 并以新的排列重新组合时，物质就发生了质的变化。这种作用力可以被看成是最早的化学键思想。
2、非极性共价键（non-polar bond）
由同种元素的原子间形成的共价键，叫做非极性共价键。同种原子吸引共用电子对的能力相等，成键电子对 匀称地分布在两核之间，不偏向任何一个原子，成键的原子都不显电性。 非极性共价键存在于单质中，也存在 于某些化合物中，完全由非极性键构成的分子一定是非极性分子（但有的非极性分子中含有极性键）。
第二章 共价键理论和分子结构1
第二章共价键理论和分子结构两个或多个原子之所以能结合在一起形成稳定的分子（或晶体），是因为原子之间存在着某种强烈的相互作用，即化学键。
因此，化学所关心的就是化学键。
典型的化学键可归纳为共价键、离子键和金属键等三种，广义的化学键还包括范德华力（Van der Waals）和氢键。
其中，较主要的是共价键，因绝大多数分子，尤其是种类繁多的有机分子都含有共价键。
研究共价键的理论主要有价键（Valence bond，即VB）理论和分子轨道（Molecular orbital，即MO）理论，两者都是在20世纪30年代通过量子力学对H2分子的近似处理方法发展起来，其中，价键理论很重视化学图像，而MO理论中的分子轨道更具普遍的数学形式，因此，两者各有所长，有些概念和理念已相互采用。
又因MO理论能解释价键理论不能解释的一些实验现象，且较易程序化，故随着计算机的发展，已成为当今研究化学键理论的主流方法。
本章着重讨论MO理论及其在分子结构中的应用。
§2.1 价键理论要点价键理论强调电子配对，其要点如下：（1）原子A和原子B各有一未成对电子，且自旋相反，则可配对形成共价键。
若A和B原子各有两个或三个未成对电子，则可两两配对形成共价双键和共价三键。
若A原子有两个未成对电子而B原子只有一个，则A原子和两个B原子形成AB2型分子。
（2）两个原子的未成对电子配对后，就不能和第三个原子的单电子配对，即共价键具有饱和性。
（3）两个原子间的电子云重叠越多，所形成的共价键越稳定，这就是电子云的最大重叠原理，表明共价键具有方向性。
尽管价键理论可解释共价键的饱和性和方向性，但还是有些实验现象不能自然地解释。
如O原子的基组态为1s22s22p4，有两个未成对电子，当O原子结合形成O2后，O2分子中应不再有未成对电子，但磁化率测定结果表明O2是顺磁性的，即其分子中有单电子存在。
又如，C 原子的基组态为1s 22s 22p 2，也有两个未成对电子，与O 原子应形成双键，但按照CO 分子的键长及键能数据与有机物中的C -O 单键和C=O 双键比较结果（见表1），CO 中C 与O 应该是以叁键相结合。
共价键
共价键共价键（covalent bond），是化学键的一种，两个或多个原子共同使用它们的外层电子，在理想情况下达到电子饱和的状态，由此组成比较稳定的化学结构叫做共价键，或者说共价键是原子间通过共用电子对所形成的相互作用。
其本质是原子轨道重叠后，高概率地出现在两个原子核之间的电子与两个原子核之间的电性作用。
需要指出：氢键虽然存在轨道重叠，但通常不算作共价键，而属于分子间作用力。
共价键与离子键之间没有严格的界限，通常认为，两元素电负性差值大于1.7时，成离子键；小于1.7时，成共价键。
共价键与离子键不同的是进入共价键的原子向外不显示电荷，因为它们并没有获得或损失电子。
共价键的强度比氢键要强，与离子键差不太多或有些时候甚至比离子键强。
本质是在原子之间形成共用电子对。
同一种的元素的原子或不同元素的都可以通过共价键结合，一般共价键结合的产物是分子，在少数情况下也可以形成晶体。
吉尔伯特·牛顿·路易士于1916年最先提出共价键。
在简单的原子轨道模型中进入共价键的原子互相提供单一的电子形成电子对，这些电子对围绕进入共价键的原子而属它们共有。
在量子力学中，最早的共价键形成的解释是由电子的复合而构成完整的轨道来解释的。
第一个量子力学的共价键模型是1927年提出的，当时人们还只能计算最简单的共价键：氢气分子的共价键。
今天的计算表明，当原子相互之间的距离非常近时，它们的电子轨道会互相之间相互作用而形成整个分子共用的电子轨道。
1历史早期历史在古希腊，化学还没有从自然哲学中分离的时代，原子论者对化学键有了最原始的设想，恩培多克勒（Empedocles）认为，世界由“气、水、土、火”这四种元素组成，这四种元素在“爱”和“恨”的作用下分裂并以新的排列重新组合时，物质就发生了质的变化。
这种作用力可以被看成是最早的化学键思想。
随后，原子论者德谟克利特设想，原子与原子间，存在着一种“钩子”，也可以说是粗糙的表面，以致它们在相互碰撞时黏在一起，构成了一个稳定的聚集体。
共价键结构
共价键结构共价键结构是化学中一种重要的键结构，是指两个原子通过共用一对电子形成的化学键。
共价键是由两个非金属原子通过共用电子而形成的，是原子之间相互吸引的结果。
下面将从共价键的定义、特点、形成条件以及实际应用等方面进行介绍。
共价键的定义是指两个非金属原子通过共用一对电子形成的化学键。
在共价键中，两个原子通过电子共享的方式互相连接在一起。
共价键的形成是由于原子间存在的电子互相吸引的作用，使得它们共享电子以达到稳定的电子结构。
共价键具有以下几个特点。
首先，共价键是由非金属原子之间形成的。
非金属原子的电负性较高，使得它们更倾向于吸引电子而形成共价键。
其次，共价键的强度通常比离子键弱，但比金属键强。
共价键的强度取决于原子之间的电负性差异和电子云的重叠程度。
最后，共价键具有方向性，即电子云在共价键中有一定的方向性分布。
共价键的形成条件主要包括以下几个方面。
首先，原子之间的电负性差异较小。
当两个原子的电负性差异较小时，它们更容易通过共享电子而形成共价键。
其次，原子之间的电子云重叠程度较高。
电子云的重叠程度越高，共价键的强度越大。
最后，原子之间的价电子数目应适合形成共价键。
通常情况下，原子通过共享电子对来形成共价键。
共价键在化学中具有广泛的应用。
首先，共价键是有机化合物的基础。
有机化合物是由碳原子通过共价键连接而成的化合物，是生命存在的基础。
其次，共价键在化学反应中起着重要的作用。
许多化学反应都是通过共价键的形成和断裂来实现的，如酯化反应、加成反应等。
此外，共价键还在材料科学和能源领域有着广泛的应用。
例如，一些高分子材料和光伏材料的制备中，共价键的形成和断裂是关键步骤。
共价键是化学中重要的键结构，是由两个非金属原子通过共用一对电子形成的化学键。
共价键具有方向性、强度适中等特点，其形成取决于原子之间的电负性差异、电子云的重叠程度和价电子数目等条件。
共价键在有机化学、化学反应以及材料科学和能源领域都有着广泛的应用。
共价键及分子结构知识梳理
共价键及分子结构知识梳理】一、共价键1-1共价键的实质、特征和存在实质：原子间形成共用电子对特征：a．共价键的饱和性，共价键的饱和性决定共价分子的。
b．共价键的方向性，共价键的方向性决定分子的。
1-2共价键的类型σ键：s-sσ键、s-pσ键、p-pσ键，特征：轴对称。
π键：p-pπ键，特征：镜像对称【方法引领】σ键和π键的存在规律σ键成单键；π键成双键、三键。
共价单键为σ键；共价双键中有1个σ键、1个π键；共价三键中有1个σ键、2个π键。
对于开链有机分子：σ键数＝原子总数－1；π键数＝各原子成键数之和－σ键数（环状有机分子，σ键数要根据环的数目确定）原子形成共价分子时，首先形成σ键，两原子之间必有且只有1个σ键；σ键一般比π键牢固，π键是化学反应的积极参与者。
形成稳定的π键要求原子半径比较小，所以多数情况是在第二周期元素原子间形成。
如CO2分子中碳、氧原子之间以p-pσ键和p-pπ键相连，而SiO2的硅、氧原子之间就没有p-p π键。
【课堂练习1】（1）下列说法不正确的是A．乙烷分子中的6个C－H和1个C－C键都为σ键，不存在π键B．气体单质中，一定有σ键，可能有π键C．两个原子间共价键时，最多有一个σ键D．σ键与π键重叠程度不同，形成的共价键强度不同（2）有机物CH2＝CH－CH2－C≡CH分子中，C－Hσ键与C－Cσ键的数目之比为；σ键与π键的数目之比为。
二、键参数——键能、键长与键角2-1键能的意义和应用a．判断共价键的强弱b．判断分子的稳定性c．判断物质的反应活性d．通过键能大小比较，判断化学反应中的能量变化【思考】比较C－C和C＝C的键能，分析为什么乙烯的化学性质比乙烷活跃，容易发生加成反应？2-2键长的意义和应用键长越短，往往键能越大，表明共价越稳定。
（键长的长短可以通过成键原子半径大小来判断）2个原子间的叁键键长＜双键键长＜单键键长2-3键角的意义键角决定分子的空间构型，是共价键具有方向性的具体表现。
共价键
7.各种分子中键长的数值，大量地已通过晶体的X射线衍射法予以测定；为数较少的简单的气态分子和X-H键长已通过光谱法和中子衍射法测出。
化合价
化合价（英文：Valence）是由一定元素的原子构成的化学键的数量。一个原子是由原子核和外围的电子组成的，电子在原子核外围是分层运动的，不管是那种元素的原子最外层的电子数总是趋向达到2个或8个，这是最稳定的状态。但自然界中除了惰性气体外，没有一种元素的原子最外层电子数是2个或8个，所以如果最外层电子数少则趋向于丧失，多则趋向于夺取，以达到2个或8个。为达到2或8原子需要夺取或丧失的电子数就是化合价。化合物的各个原子是以和化合价同样多的化合键互相连接在一起的。化合键有两种：
在有机化合物中，通常把共价键以其共用的电子对数分为单键、双键以及三键。单键是一根σ键；双键和三键都含一根σ键，其余1根或2根是π键。
但无机化合物不用此法。原因是，无机化合物中经常出现的共轭体系（离域π键）使得某两个原子之间共用的电子对数很难确定，因此无机物中常取平均键级，作为键能的粗略标准。
极性共价键
离子键，如钠原子和氯原子互相结合成氯化钠（食盐），就是钠原子失去一个电子，使最外层电子数达到8，但也因此带一个正电荷，氯原子夺取一个电子，使最外层电子数达到8，但也因此带一个负电荷，两个带电荷的原子依靠电荷力联系在一起，形成新物质。所以氯是负1价，钠是正1价。这种键的结合力较弱，在电解质中，如水中，两种原子就会分离成离子，在水中溶解。
因为惰性气体最外层电子数已经达到了2个或8个，所以惰性气体一般不能和其他物质化合。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
共价键结构
共价键结构是化学中一种常见的化学键形式，它由两个原子之间共享电子而形成。
这种键结构在有机化学和无机化学中都有广泛的应用。
本文将从共价键的概念、特点、形成原理以及在化学反应中的应用等方面进行详细介绍。
一、概念
共价键是指两个原子通过共享电子而形成的化学键。
在共价键中，原子会通过共享电子来实现各自的稳定化学结构。
共价键的形成使得原子能够达到较低的能量状态，从而增加化学物质的稳定性。
二、特点
1. 共享电子：共价键的形成是通过原子之间的电子共享来实现的。
每个原子都通过共享自己的电子来形成共价键。
2. 方向性：共价键具有方向性，即共价键的电子云会集中在两个原子之间，而不是均匀分布在整个分子中。
3. 强度：共价键的强度通常比离子键和金属键要弱一些，但比范德华力要强。
4. 可变性：共价键的长度和强度可以根据原子之间的相互作用和环境条件而发生变化。
三、形成原理
共价键的形成是基于原子之间的电子云重叠原理。
当两个原子靠近时，它们的电子云开始重叠，形成一个共享电子区域。
这个共享电
子区域使得原子能够达到更稳定的能量状态，从而形成共价键。
四、应用
共价键在化学反应中起着重要的作用，主要体现在以下几个方面：1. 分子的稳定性：共价键的形成使得化学物质变得更加稳定，从而能够在一定的条件下长时间存在。
2. 化学反应：共价键的形成和断裂是化学反应中重要的步骤。
在化学反应中，原子之间的共价键会断裂，形成新的共价键，从而产生新的化学物质。
3. 分子的性质：共价键的形成会影响分子的性质，如分子的极性、分子的形状等。
这些性质对于分子的化学性质和物理性质都有重要的影响。
共价键结构是化学中常见的一种化学键形式，它通过原子之间的电子共享来实现化学键的形成。
共价键具有方向性、可变性和较弱的强度等特点。
共价键的形成原理是基于原子之间电子云的重叠，通过共享电子来实现原子的稳定化学结构。
共价键在化学反应中起着重要的作用，它能够增加化学物质的稳定性，参与化学反应并影响分子的性质。
共价键结构是化学中重要的一种化学键形式。
了解共价键的概念、特点、形成原理和应用对于理解化学反应和分子性质具有重要的意义。
通过研究共价键结构，人们能够更好地理解化学物质的性质和反应，为化学领域的发展做出贡献。