你有没有想过是什么让宇宙凝聚在一起？这里有一个提示：它不是工业大小的宇宙超级胶水罐。不，将事物保持在一起的秘诀是一种称为价键的化学键合过程 - 原子外壳中的电子相互键合形成分子。共价键是宇宙中最强大的键之一。
共价键之父——欧文·朗缪尔
化学科学界于 1919 年引入了共价原理。未来的诺贝尔奖获得者化学家欧文朗缪尔创造了这个术语来描述最外层电子形成的分子键或原子的化合价。 “共价键”一词于 1939 年首次使用。
美国化学家欧文·朗缪尔 (Irving Langmuir) 于 1881 年 1 月 31 日出生在纽约布鲁克林，是查尔斯·朗缪尔 (Charles Langmuir) 和赛迪·康宁 (Sadie Comings) 的四个儿子中的第三个。 Langmuir 于 1903 年毕业于哥伦比亚大学矿业学院，获得冶金工程师学位，并获得了硕士学位和博士学位。 1906 年获得化学博士学位。他在表面化学方面的工作将在 1932 年获得诺贝尔化学奖。
原子和分子——它们真的重要吗？
简而言之，没有原子，宇宙就不会存在。这是因为原子是物质的基本组成部分。物质究竟是什么意思？在物理和化学科学中，“物质”被定义为占据空间并拥有静止质量的物质，特别是与能量不同的物质。因此，概括地说，“物质”就是一切。
原子由三种基本的亚原子粒子组成：质子、中子和电子。质子是保持正电荷的亚原子粒子。中子是亚原子粒子，既没有正电荷也没有负电荷，即中性。质子和中子结合构成原子核。电子是最后一种亚原子粒子类型，它保持负电荷并像云一样围绕原子核运行。
那么什么是分子呢？分子只不过是被其他原子吸引到足以形成键的原子。价键。
分子键合 - 价键的类型
当原子相互结合形成分子时，该过程可以以几种不同的方式发生。原子键合的主要方式称为共价。术语共价是指键涉及共享一对或多对电子的事实。原子还可以通过其他方式形成价键，包括：
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- 离子键或键 当一个原子放弃一个或多个电子给另一个原子时形成。
- 金属键，化学类型 粘合 将金属原子结合在一起。 金属键是价电子和金属原子之间的强制吸引力。
共价分子键 - 元素与化合物
当原子之间发生价吸引时，它们形成分子键或化合物或元素的物质。虽然分子化合物和分子元素是共价键的结果，但两者之间也有重要区别。
化合物分子与元素分子的区别在于，在元素分子中，所有原子都是相同的。例如，在一个水分子（一种化合物）中，有一个氧原子和两个氢原子。但是在一个氧分子（一种元素）中，两个原子都是氧。
共价键化合物的例子
有许多具有共价键的化合物的例子，包括我们大气中的气体、常见的燃料和我们体内的大多数化合物。下面是三个例子。
甲烷分子 (CH4)
碳的电子排布式为 2,4。它的外壳还需要 4 个电子才能像惰性气体氖一样。为此，一个碳原子与来自四个氢原子的单个电子共享四个电子。甲烷分子有四个 C-H 单键。
水分子 (H2O)
一个氧原子与两个氢原子结合。水分子有两个O-H单键。
二氧化碳 (CO2)
一个碳原子与两个氧原子连接。二氧化碳分子有两个 C=O 键。
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共价键元素的例子
当相似的原子形成共价分子键时，结果是共价元素。元素周期表中的非金属共价元素包括：
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- 氢
- 碳
- 氮
- 磷
- 氧
- 硫和硒。
此外，所有卤素元素，包括：
- 氟
- 氯
- 溴
- 碘和砹，都是共价非金属元素。
极性和非极性共价键
与离子键不同，共价键通常在原子之间形成，其中一个原子无法通过失去或获得一两个电子而轻易获得惰性气体电子壳构型。 ... 因此，共价键的原子共享它们的电子以完成它们的价壳。
电负性差异越大，键越离子化。部分离子键是极性共价键。当两个原子的电负性相等时，会产生非极性共价键，键电子的共享相等。
极性共价键的例子
在极性共价键中，原子共享的电子平均花费更多的时间比氢核更靠近氧核。这是因为分子的几何形状以及氢原子和氧原子之间的巨大电负性差异。
水分子，缩写为 H2O，是极性共价键的一个例子。电子是不平等共享的，氧原子比氢原子花费更多的时间在电子上。由于电子与氧原子接触的时间更长，因此它带有部分负电荷。
非极性共价键的例子
非极性分子不太可能溶于水。非极性物质是一种没有偶极子的物质，这意味着它在其分子结构中具有公平的电子分布。例子包括二氧化碳、植物油和石油产品。
非极性共价键的一个例子是两个氢原子之间的键，因为它们平等地共享电子。非极性共价键的另一个例子是两个氯原子之间的键，因为它们也同样共享电子。
共价键 - 要记住的七件事
以下是一些关键要点，可帮助您记住刚刚学到的有关共价键的知识：
- 价键和共价键将原子连接在一起形成分子。
- 原子可以通过三种主要方式键合：共价键、离子键和金属键。
- 术语共价键描述了由于共享一对或多对电子而产生的化合物中的键。
- 离子键，即电子在原子之间转移的地方，发生在外壳中只有几个电子的原子将电子交给外壳中仅缺少几个电子的原子时。
- 在金属键中，大量原子失去电子。它们通过“自由”电子和正原子核之间的吸引力在晶格中保持在一起。
- 失去电子的原子带正电；获得电子的原子带负电，因此两个原子被相反的电引力吸引在一起。
- 因为它们带负电，所以共享的电子被平等地吸引到所涉及的两个原子的正原子核。原子通过每个原子核和共享电子之间的吸引力保持在一起。