《共價(jià)鍵的極性》課件

共價(jià)鍵的極性歡迎來(lái)到關(guān)于共價(jià)鍵極性的深入探討。本課程將揭示分子結(jié)構(gòu)、電負(fù)性和化學(xué)鍵之間的奧秘，以及它們?nèi)绾斡绊懳镔|(zhì)的性質(zhì)。引言共價(jià)鍵的重要性共價(jià)鍵是化學(xué)世界的基礎(chǔ)，它決定了分子的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。極性的影響鍵的極性影響著分子間相互作用，進(jìn)而影響物質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)。學(xué)習(xí)目標(biāo)掌握共價(jià)鍵極性的概念，理解其對(duì)分子性質(zhì)的影響。分子結(jié)構(gòu)與鍵長(zhǎng)分子結(jié)構(gòu)分子結(jié)構(gòu)是指原子在空間中的排列方式，它決定了分子的幾何形狀。鍵長(zhǎng)鍵長(zhǎng)是指化學(xué)鍵中兩個(gè)原子核之間的平均距離，它反映了鍵的強(qiáng)度。結(jié)構(gòu)層次與成鍵方式1原子層次2分子層次3晶體層次4宏觀物質(zhì)層次不同層次的結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)著不同的成鍵方式，從離子鍵到共價(jià)鍵，再到分子間作用力。電負(fù)性概念定義電負(fù)性是原子吸引電子的能力，它決定了原子在化學(xué)鍵中的電子分布。影響因素原子核電荷、原子半徑和電子層結(jié)構(gòu)都會(huì)影響電負(fù)性。周期性元素周期表中，電負(fù)性從左到右增大，從上到下減小。電負(fù)性差值與鍵極性小電負(fù)性差形成非極性或弱極性共價(jià)鍵中等電負(fù)性差形成極性共價(jià)鍵大電負(fù)性差形成離子鍵共價(jià)鍵極性的判斷電負(fù)性差值大于0.4且小于1.7的電負(fù)性差值通常形成極性共價(jià)鍵。電子云偏移電子云向電負(fù)性較大的原子偏移。偶極矩極性鍵產(chǎn)生偶極矩，表示電荷分離的程度。雙原子分子的鍵極性1同核雙原子分子如H2、N2、O2，電子對(duì)稱(chēng)分布，非極性。2異核雙原子分子如HCl、CO，電子不對(duì)稱(chēng)分布，極性。3特殊情況如CO2，雖為異核但對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，非極性。三原子分子的鍵極性直線型如CO2，對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)導(dǎo)致分子非極性，盡管單個(gè)C=O鍵是極性的。彎曲型如H2O，鍵角導(dǎo)致偶極矩不能相互抵消，分子呈極性。四原子分子的鍵極性1正四面體結(jié)構(gòu)如CH4，對(duì)稱(chēng)性高，分子非極性。2平面正方形結(jié)構(gòu)如XeF4，對(duì)稱(chēng)性導(dǎo)致非極性。3不對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)如NH2Cl，不對(duì)稱(chēng)分布導(dǎo)致極性。分子極性的判斷1考慮分子幾何構(gòu)型2分析鍵極性3確定偶極矩方向4判斷偶極矩是否抵消分子間作用力范德華力包括色散力和偶極-偶極作用力，普遍存在于所有分子間。氫鍵特殊的強(qiáng)dipole-dipole相互作用，在含有N、O、F的化合物中常見(jiàn)。離子-偶極作用離子與極性分子之間的相互作用，如Na+與H2O。分子間作用力的影響沸點(diǎn)分子間作用力越強(qiáng)，沸點(diǎn)越高。熔點(diǎn)影響固體的熔點(diǎn)和結(jié)晶結(jié)構(gòu)。表面張力決定液體的表面張力大小。極性分子的沸點(diǎn)1非極性分子如CH4，沸點(diǎn)較低，因?yàn)橹挥腥醯姆兜氯A力。2弱極性分子如CO2，沸點(diǎn)稍高，因?yàn)榇嬖谖⑷醯呐紭O-偶極作用。3強(qiáng)極性分子如H2O，沸點(diǎn)高，因?yàn)榇嬖趶?qiáng)氫鍵。極性分子的溶解性相似相溶原理極性分子易溶于極性溶劑，非極性分子易溶于非極性溶劑。溶解過(guò)程溶質(zhì)分子與溶劑分子之間的相互作用力克服溶質(zhì)分子間的作用力。水分子的特殊性彎曲結(jié)構(gòu)導(dǎo)致水分子具有較大的偶極矩。強(qiáng)氫鍵使水具有異常高的沸點(diǎn)和熔點(diǎn)。極性溶劑水是優(yōu)秀的極性溶劑，可溶解多種極性物質(zhì)。水分子的電子云分布電子云分布氧原子附近電子云密度較大，呈現(xiàn)部分負(fù)電性。偶極矩由于電子云不對(duì)稱(chēng)分布，水分子具有顯著的偶極矩。氫鍵形成電子云分布導(dǎo)致水分子間容易形成氫鍵。水分子的氫鍵形成條件氫原子連接到電負(fù)性強(qiáng)的原子上。強(qiáng)度比普通分子間力強(qiáng)，但比共價(jià)鍵弱。影響決定水的許多獨(dú)特物理化學(xué)性質(zhì)。水的物理化學(xué)性質(zhì)高比熱容使水成為良好的溫度調(diào)節(jié)劑。高表面張力允許某些昆蟲(chóng)在水面行走。異常膨脹4°C時(shí)密度最大，冰浮在水面。水分子與生命活動(dòng)溶劑作用溶解并運(yùn)輸生命必需的物質(zhì)。結(jié)構(gòu)支撐維持細(xì)胞形態(tài)和生物大分子結(jié)構(gòu)。生化反應(yīng)參與多種生化反應(yīng)，如水解和縮合。溫度調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)生物體溫度，維持體內(nèi)平衡。水的污染與處理1污染源工業(yè)廢水、生活污水、農(nóng)業(yè)runoff等。2處理方法物理法、化學(xué)法、生物法等多種處理技術(shù)。3水質(zhì)監(jiān)測(cè)定期檢測(cè)水質(zhì)指標(biāo)，確保處理效果。分子間相互作用的應(yīng)用分子間作用在材料科學(xué)、藥物設(shè)計(jì)、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。分子內(nèi)成鍵與分子極性的關(guān)系對(duì)稱(chēng)分子如CH4，雖有極性鍵但分子整體非極性。不對(duì)稱(chēng)分子如NH3，極性鍵的矢量和不為零，分子極性。分子內(nèi)成鍵方式與鍵極性的關(guān)系1共價(jià)鍵2極性共價(jià)鍵3離子鍵從純共價(jià)鍵到離子鍵，鍵的極性逐漸增強(qiáng)，電子的共享程度減弱。共價(jià)鍵極性與分子結(jié)構(gòu)的綜合應(yīng)用分析分子結(jié)構(gòu)確定分子的幾何構(gòu)型。判斷鍵極性根據(jù)原子電負(fù)性差異判斷。考慮對(duì)稱(chēng)性評(píng)估極性鍵的空間分布。確定分子極性綜合考慮得出最終結(jié)論。電負(fù)性差值范圍與鍵極性的關(guān)系0-0.4非極性共價(jià)鍵電子均勻分布。0.4-1.7極性共價(jià)鍵電子不均勻分布。1.7+離子鍵電子完全轉(zhuǎn)移。極性分子與非極性分子的溶解性極性溶劑如水，易溶解極性物質(zhì)如糖、鹽。非極性溶劑如己烷，易溶解非極性物質(zhì)如油脂。分子極性與相互作用力的關(guān)系極性增強(qiáng)分子間作用力增強(qiáng)，沸點(diǎn)升高。氫鍵形成強(qiáng)極性分子間可能形成氫鍵。溶解性影響決定物質(zhì)在不同溶劑中的溶解度。水的特殊性與生命活動(dòng)的關(guān)系生物大分子穩(wěn)定水的氫鍵有助于維持蛋白質(zhì)、DNA結(jié)構(gòu)。細(xì)胞環(huán)境水為生化反應(yīng)提供