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共价键
电负性差异甚大的原子间靠离子键结合成分子,电负性相近甚至相同的原子是靠原子共享电子,形成共价键而结合成分子的。此时两个氢原子的轨道发生了重叠,电子云密集在两核之间为两核共享,这就是共价键。正是通过这个共价键,两个氢原子形成了稳定的氢分子。氢分子的键能为436kJ·mol-1,键长为R0=74pm。
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陶瓷材料
陶瓷材料化学键的特点是以离子键及共价键为主要结合力;陶瓷材料一般具有耐高温、耐腐蚀、高硬度、高强度以及具有某些特殊性能(如:压电性、磁性、光学性能等),这主要是由材料的化学组成(包括杂质等)和结构状态(包括晶体的结构,化学键的种类以及晶体中的缺陷等)所决定的。表8-1列出电负性差与键性质的关系。
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价键理论
价键理论:随着物理学量子力学的发展,1927年Heitler和London用量子力学来处理H原子形成H2分子的过程,他们得到了H2分子能量(E)与两个H原子核间距(r)的关系曲线。按此推理,不同原子形成共价化合物时均有确定的原子比,如可以有HCl,H2S,NH3和CH4等共价化合物,但不可能有HCl2或H4S分子,这就是共价键的饱和性。
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原子晶体
由同种非金属元素或由异种元素的“无限”数目原子以共价键结合而成的晶体,叫做共价型原子晶体。由“无限”数目的原子形成的一个无限大分子,如果原子间的键型不纯属共价键,尚有范德华力等作用,则应归属于混合键型晶体(如石墨)。
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氢键
氢键是电负性原子和与另一个电负性原子共价结合的氢原子间形成的键,与电负性强的原子连接的氢原子趋向带部分正电。氢键的键能一般小于40kJ/mol,比共价键的键能小得多,比较接近分子间作用能。另外,H的原子半径比A和B小得多。由于一般的糖、蛋白质、脂肪中都含有氢键,因此氢键在生物化学中有特别重要的意义。
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单质碳
碳在周期表里位于第2周期ⅣA族(第14列),它有4个价电子,电负性中等,它不容易丢失电子成正离子,也不容获得电子成负离子,而容易形成各式各样的共价键。层间价电子活动比较自由,石墨的导电性、滑动性都与此结构状态有关。C60的结构,现在已由红外光谱、电子显微镜、X射线衍射和电子衍射等多种方法测定。
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极性键
由不同种元素的原子间形成的共价键,叫做极性键。不同种原子,它们的电负性必然不同,因此对成键电子的吸引能力不同,共用电子对必然偏向吸引电子能力强(即电负性大)的原子一方,使该原子带部分负电荷(δ-),而另一原子带部分正电荷(δ)。由此看来,非极性键、极性键、离子键之间是个渐变过程。
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共价化合物
主要以共价键结合形成的化合物,叫做共价化合物。不同种非金属元素的原子结合形成的化合物(如CO2、ClO2、B2H6、BF3、NCl3等)和大多数有机化合物,都属于共价化合物。在共价化合物中,一般有独立的分子(有名符其实的分子式)。有些共价化合物中局部区域也可能包含离子键的成分,例如苯酚钠等。
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键长
分子中两个成键原子的核间平均距离叫做键长。金属晶体的金属原子以密堆积方式形成晶体,用X射线结构分析测得它的晶胞参数,然后结合其点阵形式,算出紧邻金属原子间的距离,即为金属键长。共价晶体原子间以共价键结合,共价键长除了和原子的共价半径有关外,还和原子间的结合方式有关。
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能带理论
能带理论在固体金属内部构成其晶格结点上的粒子,是金属原子或正离子,由于金属原子的价电子的电离能较低,受外界环境的影响(包括热效应等),价电子可脱离原子,且不固定在某一离子附近,而可在晶格中自由运动,常称它们为自由电子。金属中为数不多的价电子不足以形成如此多的共价键。所以金属键不同于离子键;
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化学键
分子或晶体中相邻的两个或多个原子(离子)之间的强烈相互作用,叫做化学键。非邻近原子间虽也有作用但较弱,只是前者的百分之几。氢键的键能约在40kJ/mol以下。化学键的形成把原子按一定方式牢固地结合成分子,所以它是使分子或晶体能稳定存在的根本原因。化学键主要类型有离子键、共价键(包括配位键)和金属键等。
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高分子化合物
高分子化合物(又称高聚物)的分子比低分子有机化合物的分子大得多。同一种高分子化合物的分子链所含的链节数并不相同,所以高分子化合物实质上是由许多链节结构相同而聚合度不同的化合物所组成的混合物,其相对分子质量与聚合度都是平均值。通常将聚合反应分为加成聚合和缩合聚合两类,简称加聚和缩聚。
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电负性
电负性是原子在分子中吸引成键电子能力相对大小的量度。1934年,马利肯(RobertSandersonMulliken,1896—)采用电离能(I)和电子亲和势(EA)结合的方法求出电负性。元素的原子在不同分子中的价态、所带电荷量以及相应轨道杂化方式等因素都会影响原子吸引电子的能力,因此每一元素的电负性实际表现不是一成不变的。
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配位键
成键电子由成键原子一方单独提供形成的共价键,叫做配位键(曾用名:配价键)。又如BF3分子中,中心B原子是个缺电子原子,有空轨道,它可以接受乙醚分子中氧原子上的孤对电子,形成(C2H5)2O→BF3。许多无机含氧酸中都含有配位键结构。在配合物形成过程中,主要是配位键在发生作用。例如,在羰基配合物中有反配位π键。
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亲核反应
带有未共用电子对的负离子或中性分子(亲核试剂)进攻反应物中带有正电荷(或部分正电荷)的碳原子,由此引起的反应叫做亲核反应。亲电反应和亲核反应都是通过共价键异裂发生的反应,因此,都是离子型反应,而自由基反应是通过共价键均裂发生的反应。
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自由基反应
自由基参与的反应叫自由基反应。自由基是在光照、辐射、过氧化物或高温作用下,由分子中原子间的共价键的均裂产生的,有不成对价电子的原子或原子团,叫做自由基(曾用名:游离基),例如H·(氢自由基)、Cl·(氯自由基)、·CH3(甲基自由基)。另一类是自由基加成反应,如氯跟四氯乙烯的加成反应。
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极性分子
在以极性共价键结合的分子中,正、负电荷中心不重合而形成偶极,这样的分子叫做极性分子。以极性键结合的双原子分子或骨架结构不对称的多原子分子都形成极性分子。多原子分子的极性通常由键的极性和分子的空间构型两方面综合起来考虑。极性分子的极性大小用分子偶极矩μ(μ=q·d,单位为德拜D)来度量。
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三键
分子中两个原子之间由共用三对电子而形成的共价键,叫做三键(曾用名:叁键)。三键通常是由一个σ键和两个π键构成的。但三键不是三个单键或单键和双键的简单加和。例如,C—N、C=N和C≡N的键能分别是305KJ/mol、616KJ/mol和893KJ/mol。三键的主要化学特性是其中的两个π键容易断裂而跟其他原子或原子团发生加成反应。
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双键
分子中两个原子之间由共用两对电子而形成的共价键,叫做双键。双键通常由一个σ键和一个π键构成的,但它不是单键的简单加和。例如,乙烯分子中碳碳双键,键能是598KJ/mol,而乙烷分子中碳碳单键,键能是374KJ/mol。而丙酮分子中碳氧双键键能(750KJ/mol)大于甲醚分子中碳氧单键的键能(360KJ/mol)的两倍。
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单键
分子中两个原子之间由共用一对电子而形成的共价键,叫做单键。单键通常在代表两个原子的元素符号间画上一条短线表示。含有单键的有机物具有饱和性。单键通常是比较稳定的σ键。在环丙烷、环丁烷等张力较大的小环分子中的碳碳单键,不是以核间直线为对称轴的σ键,轨道重叠程度不及一般σ键,所以不稳定,容易断裂。
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固相抗体竞争法
试管固相抗体竞争法是一种新型检测反应模式,特别适宜半抗类小分子化合物的检测。首先将抗体IgG以共价键结合至聚苯乙烯管内,不必加分离剂及离心沉淀,简便快速。以测定血栓素B2(TXB2)为例,取固相抗体管,按下表程序加入样品和试剂。注意事项。本法固相抗体包被量要求匀一性,批内CV<5%。
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竞争性拮抗作用
竞争性拮抗作用为拮抗剂能和激动剂竞争同一受体而使激动剂作用减弱或消失。如果是不可逆的,即拮抗剂与受体形成螯合牢固的共价键而不易解离,则即使增加激动剂剂量,仍不能克服其拮抗作用,称为不可逆性竞争性拮抗作用(irreversiblecompetitiveantagonism)。
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胸腺嘧啶二聚体
胸腺嘧啶二聚体thyminedimer是嘧啶二聚体的一种。由于紫外线的作用,使DNA分子内主要在邻接的胸腺嘧啶碱基间形成共价键。通常5位和6位碳原子与此键有关。虽DNA的这个部分不能复制,并成为突变的原因,但已知细胞内具有在酶促作用下将这部分切除,而具有新的正常碱基填充的修复机制。
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蛋白聚糖
蛋白聚糖是蛋白质和糖胺聚糖用共价键连接所构成的复合糖,一般多糖含量多于蛋白蛋白聚糖的示意图质。它是结缔组织主要成分之一,由结缔组织特化细胞或纤维细胞和软骨细胞产生。其主要功能是作为结缔组织的纤维成分(胶原和弹性蛋白)埋置或被覆的基质,也可当作垫组织使关节滑润。
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多酶复合体
多种酶靠非共价键相互嵌合催化连续反应的体系,称为多酶复合体。连续反应体系中前一反应的产物为后一反应的底物,反应依次连接,构成一个代谢途径或代谢途径的一部分。在完整细胞内的许多多酶体系都具有自我调节能力。多酶复合体的相对分子量很高,例如脂肪酸合成酶复合体相对分子质量为2,200×103;
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取向力
取向力其实质是静电力。相同元素两原子间形成的共价键为非极性键,不同元素原子间形成的共价键为极性键。极性键中,共用的电子对偏向电负性大的原子,因此电负性大的原子带部分负电荷(δ-),而电负性小的原子则带部分正电荷(δ)。H2O中H—O是极性键,它是V型结构,键的极性不能抵消,因而H2O分子有极性,是极性分子。
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分子间作用力
分子间作用力是由分子之间很弱的静电引力所产生,物质的许多物理化学性质如沸点、熔点、粘度、表面张力等都与此有关。极性分子与非极性分子之间作用力则是由极性分子偶极电场使邻近的非极性分子发生电子云变形(或电荷位移)而相互作用产生的,如O2(或N2)溶于水中,O2和H2O分子间的作用力就是这种情况。
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非极性键
由同种元素的原子间形成的共价键,叫做非极性键。非极性键的键偶极矩为0。存在于非极性分子中的键并非都是非极性键。例如,碳单质有三类同素异形体:依靠C—C非极性键可以形成正四面体骨架型金刚石(原子晶体)、层型石墨(混合型晶体),也可以形成球型碳分子富勒烯C60(分子晶体)。
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原子
原子是组成单质和化合物分子的基本粒子。当原子间通过共价键结合而成无限分子的规整排列时,就构成原子晶体。在原子序数较大的元素原子中,内层电子运动速度达到可比拟的光速的数量级。为了使用方便,科学上一般不用原子的绝对质量,而是采用原子的相对质量。它是由各同位素的相对原子质量按丰度计算的平均值。
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角度分布图
角度分布图是将径向部分视为常量来考虑不同方位上ψ的相对大小,即角度函数Ylm(θ,)随ψ,变化的图像,这种分布图只与l,m有关,而与n无关。轨函在空间的正负值可用以方便地判断原子相互靠近时是否能有效成键。它反映了单位立体角dΩ内电子出现的几率(球面具有立体角Ω为4π)。
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非极性分子
以共价键结合,正、负电荷中心重合的分子,整个分子不显极性。在非极性分子中,整个分子的电子云分布是对称的。同种原子组成的双原子分子是非极性分子。多原子分子中,如果各极性键的空间取向对称,极性互相抵消,也会形成非极性分子。以非极性键结合形成的单质分子都是非极性分子。分子类型和空间构型对分子极性的影响。
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电子对
电子对(electronpair)是指两个原子之间的一对电子非极性联结,通常称为共价键。
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分子晶体
单原子分子或以共价键结合的有限分子靠范德华力凝聚而成的晶体,是典型的分子晶体。全部稀有元素单质、许多非金属单质、一些非极性氧化物和绝大部分有机化合物的晶体,都属于分子晶体。范德华力比化学键、氢键的结合力都弱,所以一般分子晶体的熔点低、硬度小。但它的致密程度尽量跟它们的不规则形状协调一致。
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σ键
由两个相同或不相同的原子轨道沿轨道对称轴方向相互重叠而形成的共价键,叫做σ键。根据分子轨道理论,两个原子轨道充分接近后,能通过原子轨道的线性组合,形成两个分子轨道。分子在基态时,构成化学键的电子通常处在成键轨道中,而让反键轨道空着。
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π键
成键原子的未杂化p轨道,通过平行、侧面重叠而形成的共价键,叫做π键。π键是由两个p轨道从侧面重叠而形成的,重叠程度比σ键小,所以π键不如σ键稳定。根据分子轨道理论,两个原子的p轨道线性组合能形成两个分子轨道。分子在基态时,两个p电子(π电子)处于成键轨道中,而让反键轨道空着。
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蛋白质的四级结构
像血红蛋白那样的蛋白质是由许多个三级结构的多肽链以非共价键聚合而成的一个蛋白质分子。此外,氢键、离子键也与四级结构有关。具有四级结构的蛋白质,除上述血红蛋白外,还有参与细胞内的代谢的各种酶,这对于代谢的调节,特别是变构性质的出现,蛋白质的四级结构被认为起着重要的作用。
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细胞色素b
广义的细胞色素b是指含有血红素的细胞色素的总称,是血红素和蛋白质之间无共价键的物质。所包含的血红素,还原型的吸收带为562、531、429毫微米,分子量约为3万。分离物与结构结合状态之间在自动氧化性、氧化还原电位上存在着差异。包含在线粒体的电子传递系统中。
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价层电子对互斥理论
价键理论可解释原子采用什么样的空间轨道去形成共价键,但不易预测分子的空间结构。凡多重键只计其σ键。对于带正、负电荷的离子,则在中心原子价电子数目中相应地减去、加上此电荷数;应注意,中心原子的价层电子对的空间分布是中心原子所采用的杂化的类型,这与分子几何构型不一定相同。
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蛋白质的三级结构
一条多肽链具有三维的立体结构的球状蛋白质。但是像胰岛素和r-球蛋白那样的,即使是由许多条肽链组成,但在其链间有象S-S键那样的共价键,这些链的集合体为三维立体结构,称为三级结构。其中包括上述的双硫键,酪氨酸和羧基之间的氢键,但起最重要作用的是疏水键。