chapter 1 第一节1、生物分子中的化学键
第一章 第三节 《化学键》教学课件图文
第三节 化学键
钠在氯气中燃烧
氯化钠的形成
一.离子键
1.定义： 使阴、阳离子结合成化合物的静电作用，叫离 子键
成键原因： 电子得失 成键粒子： 阴阳离子 成键本质： 静电作用（静电吸引和静电排斥） 成键元素： 活泼的金属元素（ⅠA，ⅡA）
和活泼的非金属元素（ⅥA，ⅦA）
子的最外层电子。这种式子叫做电子式。
① 原子的电子式： H × Na × ×Mg×
②阳离子的电子式：不要求画出离子最外层电子数，只要在 元素、符号右上角标出“n+”电荷字样。
H+
Na+
Mg2+
Ca2+
③阴离子的电子式:不但要画出最外层电子数，而且还应 用于括号“[ ]”括起来，并在右上角标出“n·-”电荷 字样。
资料搜集
课堂练习
5.（2011·江苏卷）下列有关化学用语表示正确的是(C. ) A.N2的电子式： B.S2-的结构示意图： C.质子数为53，中子数为78的碘原子： D.H2O的电子式为
H
:
..
O:
..
H
课堂练习
6.（2012·大纲版）下列关于化学键的叙述 ， 正确的一 项是(A) A． 离子化合物中一定含有离子键 B．单质分子中均不存在化学键 C．SiH4的沸点高于CH4，可推测pH3的 沸点高于NH3 D．含有共价键的化合物一定是共价化合物
－
C］l
Na ＋［O H ］ —
Na +［ O O］ 2- N+a
非极性共价键 离子键
H
[H
N
H][+ Cl
-
]
H
四、分子间作用力和氢键
化学键和分子课件
化学键和分子课件化学键和分子是化学中重要的概念和研究对象。
本课件将介绍化学键的定义、分类以及分子的构成和性质。
通过本课件的学习，你将对化学键和分子有更深入的理解和认识。
1. 化学键的定义化学键是指由电子的相互作用而形成的物质结构中的连接。
它是原子间、离子间或离子与共价键结合而形成的。
化学键的形成与原子外层电子的分布和能量有关。
2. 化学键的分类化学键分为共价键、离子键和金属键。
2.1 共价键共价键是以共享电子对为基础形成的键。
共价键的形成在电子云模型中可以理解为两个原子之间的电子云相互交叠形成一个共享电子对的区域。
共价键可以分为极性共价键和非极性共价键。
2.1.1 非极性共价键非极性共价键是指共享的电子对在空间中均匀分布，电子密度相等。
非极性共价键常见于相同或近似相同的原子之间，如氧气中的O=O键。
2.1.2 极性共价键极性共价键是指共享的电子对在空间中不均匀分布，电子密度不等。
极性共价键常见于不同或电负性不相等的原子之间，如水分子中的O-H键。
2.2 离子键离子键是由阴离子和阳离子之间的静电吸引力而形成的键。
离子键常见于金属与非金属之间的化合物，如氯化钠（NaCl）。
2.3 金属键金属键是由金属原子中自由移动的电子形成的键。
金属键常见于金属元素或金属合金中，如铁、铜等。
3. 分子的构成和性质分子是由两个或多个原子通过化学键连接而成的。
分子可以由相同或不同的原子组成，并且具有特定的结构和性质。
3.1 分子的组成分子由原子通过共价键连接而成。
分子中的原子按照一定的比例和方式连接在一起，形成不同的分子。
3.2 分子的性质分子的性质取决于构成分子的原子以及它们之间化学键的种类和强度。
分子的性质可以包括物理性质和化学性质。
3.2.1 物理性质分子的物理性质包括分子的分子量、熔点、沸点和溶解度等。
这些性质与分子中原子的种类、数量和相互作用有关。
3.2.2 化学性质分子的化学性质包括分子与其他物质的反应性。
(新)高一化学必修一化学化学键(按章节归纳)
(新)高一化学必修一化学化学键(按章节归纳)本文档将按照《高一化学必修一》课程章节归纳介绍化学键知识。
第一章化学键基础1.1 原子与离子的化学键1.1.1 金属键金属键通常形成于金属元素之间，是通过金属原子的电子互相共享而形成的。
1.1.2 离子键离子键是由正、负离子间的静电引力所形成的强力勾连。
1.1.3 共价键共价键是由原子间共用一对电子而互相吸引所形成的键。
1.2 化学键的强度强度的大小取决于元素的电负性和原子间距离的大小。
通过共价键组成的分子通常比离子键分子具有较低的沸点和融点。
第二章共价键和共价分子2.1 共价键简介2.1.1 共价键类型单共价键、双共价键和三共价键。
2.1.2 共价键的特点电子互相共享而形成一对电子形成的键称为单共价键，双共价键由两对电子形成，三共价键三对电子。
2.2 共价分子的成对电子成对电子指的是存在于化学键和孤对电子中的电子。
2.3 共价分子的构造共价分子由非金属元素通过共价键连接形成一个基本分子单位。
第三章分子离子共存的化学键3.1 非金属原子的电负性非金属原子的电负性随着对原子尺寸的影响而改变。
3.2 极性共价键和极性分子极性共价键是指化学键由电负性不同的两种非金属原子组成的共价键。
极性分子是由极性共价键连接起来的分子。
3.3 氢键氢键是指由一个非金属原子与氢原子形成的共价键。
第四章金属间的化学键4.1 金属元素金属是指具有金属光泽、导电性、热传导性等物理性质的元素。
4.2 金属结构与金属键金属晶体具有由金属离子和自由电子组成的晶体结构，金属键是由金属原子的自由电子共享形成的。
4.3 合金合金是由两种或两种以上不同金属原子混合而成的材料，其性质比单一金属材料更为优异。
该文档共介绍了化学键的基础知识、化学键的强度、共价分子、分子离子共存的化学键和金属间的化学键等方面，希望对您复习高一化学必修一课程有所帮助。
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2.（填一填）将H2、H2O2、CO2、NaCl、NaOH等 物质按以下要求填空：
（1）只存在离子键的是
。
（2）只存在非极性共价键的是
。
（3）既存在离子键，又存在共价键的是
。
（4）既存在极性共价键，又存在非共价键的
是
。
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（）
（2）共价化合物一定不含有离子键，一定含共价键
பைடு நூலகம்（）
（3）全部由非金属元素形成的化合物一定是共价化合物。 （）
（4）分子中只有共价键的化合物一定是共价化合物。
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2、下列说法正确的是（ ） A、 CO2和NaOH都含有共价键所以都是共价化合物。 B、 NH3和NH4Cl都由非金属组成所以都是共价化合物。 C、 HCl 是由极性共价键组成的共价化合物，H2O是由 非极性共价键组成的共价化合物。 D、 Na2O2是含有非极性共价键的离子化合物。
··
﹕﹕ ﹕﹕
氨
3 H ·＋
·N· → ·
H H ﹕N﹕
H
注意事项
1. 离子须注明电荷数； 2.相同的原子可以合并写，相同的离子要单个写； 3.阴离子要用方括号括起； 4.不能把 “→”写成 “ ==”
5.用箭头表明电子转移方向（也可不标）
[ 巩固练习] ⑴ 用电子式表示氧化钠的形成过程
(2)用电子式表示硫化氢的形成过程
结构式：在共价分子结构中用横线 表示共用电子对
请写出下列物质的结构式
单质：H2
N2
O2
人教版生物必修1《生物分子与化学基础》知识清单
人教版生物必修1《生物分子与化学基础》
知识清单
本文档旨在提供人教版生物必修1《生物分子与化学基础》的
知识清单，帮助学生们快速回顾研究内容。
1. 化学和生物学的关系
- 生物学研究的对象是生命现象和生命体的化学组成。
- 化学是生物学的基础，生物学和化学相辅相成。
2. 生物分子
- 生物分子是构成生命体的基本化学组成部分。
- 生物分子包括蛋白质、核酸、多糖和脂质。
3. 生物分子的特性
- 蛋白质是生物体内功能最为复杂多样的生物分子。
- 核酸是存储遗传信息和控制生物体生命活动的生物分子。
- 多糖是生物体内提供能量和构建细胞壁的生物分子。
- 脂质是构成细胞膜和储存能量的生物分子。
4. 生物分子的组成和结构
- 蛋白质由氨基酸组成，具有多级结构。
- 核酸由核苷酸组成，包括DNA和RNA。
- 多糖由单糖分子通过糖苷键连接而成。
- 脂质是由甘油和脂肪酸组成的。
5. 物质的转化与能量的转化
- 生物体内发生的化学反应是一种物质的转化过程。
- 物质的转化伴随着能量的转化。
6. 酶与酶促反应
- 酶是生物体内催化化学反应的蛋白质。
- 酶促反应具有高效、专一性和调控性等特点。
7. 物质在细胞内生成的途径和调控
- 物质在细胞内生成的途径包括合成途径和降解途径。
- 物质在细胞内生成受到酶和基因的调控。
此知识清单总结了人教版生物必修1《生物分子与化学基础》的关键知识点，帮助学生们进行复和梳理。
祝研究顺利！
(字数：239)。
生物化学ppt课件
05
生物化学实验技术
Chapter
分光光度法
总结词
基于物质对光的选择性吸收而建立的方法
详细描述
分光光度法是利用物质对光的吸收特性来测定物质浓度的一种方法。通过测量物质在特定波长下的吸光度值，可 以计算出物质的浓度。该方法具有操作简便、准确度高、适用范围广等优点，是生物化学实验中常用的定量分析 方法之一。
分子性质
分子的性质由其组成原子的性质 和分子结构决定，包括极性、溶 解度、挥发性等。
化学键与分子间作用力
化学键
化学键是原子间力的一种表现，主要有共价键、离子键和金 属键。
分子间作用力
分子间作用力是影响物质物理性质的重要因素，包括范德华 力、氢键等。
化学反应与能量转化
化学反应
化学反应是分子间的转化，遵循质量 守恒和能量守恒定律。
生物化学的应用领域
医学
生物化学在医学领域的应用广泛 ，如疾病诊断、治疗和药物研发
等。
农业
通过研究植物的生理生化过程，改 良作物品种，提高农业生产效率。
工业
生物化学在食品、制药、环保等领 域有广泛应用，如发酵工程、酶工 程等。
02
生物化学基础知识
Chapter
分子结构与性质
分子结构
分子由原子组成，通过共价键连 接，具有固定的空间排列。
蛋白质的结构
蛋白质具有一级、二级、 三级和四级结构，这些结 构决定了蛋白质的功能。
蛋白质的功能
蛋白质在生物体内发挥着 多种功能，如酶、运输、 结构等。
核酸的结构与功能
核酸的组成
核酸的功能
核酸由核苷酸组成，包括脱氧核糖核 酸（DNA）和核糖核酸（RNA）。
DNA携带遗传信息，RNA在转录和翻 译过程中起关键作用。
chapter1-1近程结构
可以看出这些分子是对称的。如果把分子中 的氢互换位置，分子没有变化。
40
1.1.2.1 旋光异构 (空间立构)
COOH
2
HOOC
2
C
1
C OH
4
HO
4
1
H
5 3
H
5 3
CH3
H3C
化合物分子中的 一个碳原子与四 个不同的原子相 连时，这个化合 物的空间可能有 两种不同排列
以上两个分子在空间不能重叠，它们并不是同 一种化合物。
碳链高分子 Carbon chain polymer
PE, PP, PS, PVC
PET, PA66 元素有机高分子: 侧基为有机基团 无机高分子: 侧基不为有机基团
杂链高分子 Hetero-chain polymer
元素高分子 Elementary chain polymer
优点具有无机物的热稳定性和有机物的弹塑性。
10
1.1.1 结构单元的化学组成
无机高分子
主链不含碳原子，而由硅、磷、锗、铝、 钛、砷、锑等元素以共价键结合而成，侧基也不含有机基团。 如: 聚二硫化硅。 S 聚二硫化硅 Si S S S Si S
Si
S
耐热性好、强度低。
11
1.1.1 结构单元的7
聚合物应用举例
碳纤维红外传输线
28
聚合物应用举例
碳纤维宝马车顶
荷兰碳纤维桥
29
聚合物应用举例
聚对苯二甲酸乙二酯PET
30
聚合物应用举例
聚已二酰已二胺PA66（尼龙66） 聚已内酰胺PA6（尼龙6）
31
分子轨道理论的基本要点
道的形成；（3）分子轨道能级图及其应用；
6
六、键参数
（1）键级；（2） 键能；（3）键长；（4）键角；
6
第一节
一、经典价键理论
共价键
分子中原子之间可以通过共用电子对形成分子。靠共用 电子对形成的化学键称为共价键。 两个原子间共用一对电子形成的共价键称为单键，共用
两对电子形成的共价键称为双键，共用三对电子形成的共价
np-np 原子轨道的组合
36
36
第一节
五、分子轨道理论
共价键
（二）几种简单分子轨道的形成 （2）π轨道 np-np 原子轨道的组合
37
37
第一节
五、分子轨道理论
共价键
（三）分子轨道能级图及其应用 （1）同核双原子分子的分子轨道能级图 *
δ
2px
O2 分 子 的 轨 道 能 级 图 aa
2Px
2Py
度越强，分子越稳定。
43
第一节
六、键参数
（一）键级
共价键
1s
能 量
1s
1s
44
“He2”
1s
He
He2 键级=0
44
第一节
六、键参数
（二）键能
共价键
解离能：在298 K和100 kPa下，将1 mol气态双原子分子断 裂成气态原子所需要的能量，叫做键的解离能。 D (H — Cl) = 431 kJ· mol-1 D (Cl — Cl) = 244 kJ·mol-1 键能: 在298 K 和100 kPa下将1 mol气态分子拆开成气态 原子时，每个键所需能量的平均值。 45 D1 + D2 + D3 427 + 375 + 356 E(N - H) = = 例如 NH3 3 3 = 386 (kJ mol -1 )
《高中生物分子基础——课件ppt》
蛋白质的结构和功能
深入研究蛋白质的各种结构及其在细胞功能、酶催化和免疫反应等方面的关 键作用。
脂质的结构和功能
理解脂质的多样结构与特定功能，如细胞膜构建、信号传导和能量储存。
核酸的结构和功能
研究核酸的双螺旋结构、碱基配对及其在遗传信息传递、蛋白质合成和调控 方面的关键作用。
代谢路径与分子基础
1
光合作用
2
探索光合作用过程中的分子基础，揭示
植物如何利用阳光合成能量。
3
糖酵解和呼吸作用
了解糖分解和呼吸过程中的分子基础， 揭示能量转化机制。
遗传信息的分子基础
研究DNA复制和转录过程中的分子机制， 揭示遗传信息的传递与表达。
酶的结构和功能
探索酶的多样结构与功能，揭示酶如何促进化学反应、调节代谢途径和维持 生命。识展开，从碳水化合物、蛋白质、脂质以及 核酸的结构和功能，延伸到代谢路径、酶的作用、基因调控等多个领域。探 索分子生物学的最新进展。
生物分子概述
了解生物分子的组成、性质和功能，揭示分子在生命活动中的重要作用。
碳水化合物的结构和功能
探索碳水化合物的多样结构以及在能量代谢和细胞通信中的重要功能。
生物必修一第一章-细胞的分子组成(知识点梳理)
③元素有种类，原子既有种类也有个数元素与原子的联系：一种元素可能由一种原子构成，也可能由一种以上的原子。
例如氢元素由三种不同的氢原子组成三、分子原子通过共价键的作用构成了分子。
共价键：共价键是两个或几个原子通过共用最外层的电子产生的相互吸引作用而形成的。
极性共价键：四、离子原子经常会失去或得到外层电子而成为带电荷的微粒，即离子阴阳离子通过静电作用所形成的化学键叫阴阳离子通过离子键形成的化合物就叫做五、生物界与非生物界的统一性和差异性统一性：组成生物体的化学元素，在无机自然界都可以，没有一种元素是生物界特有的。
差异性：组成生物体的化学元素在生物体和自然界中含量。
二、细胞中的无机化合物：水和无机盐1、水：〔1〕含量：占细胞总重量的60%-90%，是活细胞中含量是的物质。
〔2〕形式：、●自由水：是以形式存在，可以自由流动的水。
作用有①；②；③；④；⑤〔在代谢旺盛的细胞中，自由水的含量一般较多〕●结合水：是与其他物质相结合的水。
作用是组成细胞结构的重要成分。
〔结合水的含量增多，可以使植物的抗逆性增强〕●水的存在形式与细胞代谢当自由水比例上升时，生物体代谢，生长迅速。
〔如干种子内所含的主要是〕当自由水向结合水转化较多时，代谢强度就会，抗寒、、的性能提高。
〔旱生植物比水生植物具有更强的抗旱能力，其原因之一就是结合水的含量较高〕2、无机盐〔1〕主要存在形式：离子〔2〕作用①是细胞的结构成分。
〔如Mg2+是构成的成分、Fe2+是构成的成分、I-是构成的成分。
②对维持细胞和生物体的生命活动有重要意义。
〔如钙离子浓度过低、过高〕第二节细胞中的生物大分子一、糖类1、元素组成：由C、H、O 3种元素组成。
2、分类附：二糖与多糖的水解产物：蔗糖→麦芽糖→乳糖→淀粉→→纤维素→→糖原→3、功能：糖类是生物体维持生命活动的主要能量来源。
4．糖的鉴定：(1)淀粉遇变，这是淀粉特有的颜色反响。
(2)复原性糖与在条件下，能够生成沉淀。
化学键PPT课件
2021/6/20
36
三、化学反应的实质：
旧化学键断裂和新化学键形成的过程. 第一步:反应物分子中化学键断裂成原子;
第二步:原子间通过新的化学键重新组合成新的分子. 例：H2和Cl2生成HCl
注意: 练习：解说H2和N2生成NH3的过程。
离子化合物受热熔化时会破坏离子键,
9
在元素符号周围用“ · ”或“×”来
表示原子最外层电子的式子，叫电子式。
原子的电子式：
H · Na· ·Mg ·
·O·····
··
C····l ·
离子的电子式：
H+ Na+ Mg2+ [：O····：]2- [：C··l··：]-
金属阳离子的电子式就是其离子符号。
非金属阴离子的电子式要标 [ ] 、最外层的
你曾否想过？
1.为什么一百多种元素可形成一千多万种物质？ 2. 为什么两个氢原子可以形成氢分子，而两个
氦原子却不能形成氦分子？ 3.化合物中原子为什么总是按一定数目相结合？
第三节 化学键
化学键定义和分类
• 通常把分子或晶体中，相邻原子（或离子）间强烈的相互 作用称为化学键。
• 按原子之间相互作用的方式和强度不同，将化学键又分为 离子键、共价键和金属键。
共价键特点： 共用电子对偏向氯原子，
2021/6/氯20 原子带部分负电荷，氢原子带部分正电荷。 20
··
··
[归纳与整理]
共价键
1、定义：原子间通过共用电子对所形成的化 学键叫做共价键。
2、成键微粒：原子 3、相互作用：共用电子对
2021/6/20
21
[复习回忆]
1、共价键定义： 原子间通过共用电子对所形成的化学键，叫 做共价键。
化学键ppt课件
离子键强度影响因素
离子半径
离子半径越小，离子间的静电吸 引力越强，离子键强度越高。
离子电荷
离子电荷越高，离子间的静电吸 引力越强，离子键强度越高。
电子构型
离子的电子构型对离子键强度也 有影响，例如8电子构型的离子
通常具有较高的稳定性。
离子化合物性质总结
物理性质
离子化合物通常具有较高的熔点和沸点，硬度较大 ，且多为脆性。它们在水中溶解度较大，且溶解时 伴随热量的变化。
静电吸引
正负离子之间通过静电吸 引力相互靠近，形成离子 键。
离子晶体结构特点
晶体结构
离子晶体由正负离子按照 一定的规律排列而成，形 成空间点阵结构。
配位数
每个离子周围所邻接的异 号离子的数目称为该离子 的配位数。
晶格能
离子晶体中离子间的相互 作用力称为晶格能，晶格 能的大小决定了离子晶体 的稳定性和物理性质。
01
02
高分子材料
利用共价键的特性，设计合成具 有特定功能的高分子材料。
03 04
纳米材料
通过控制化学键的合成和组装， 制备具有特殊性质的纳米材料。
晶体材料
通过调控化学键的类型和参数， 制备具有优异性能的晶体材料。
06
实验方法与技术手段
Chapter
X射线衍射技术
01
X射线衍射原理
利用X射线与物质相互作用产生衍射现象，通过分析衍射图谱获得物质
其他先进实验方法介绍
核磁共振波谱法
利用核磁共振现象研究 物质结构和化学键性质 的方法，具有高分辨率 和信息量大的优点。
质谱法
通过测量离子质荷比研 究物质结构和化学键性 质的方法，可用于确定 分子式、分析复杂混合 物等。
化学键--PPT课件
旧（化学）键断裂， 新（化学）键形成
3.小结：
第二课时 共价键
原子通过化学键形成分子，分子之间又是
通过什么作用力形成宏观物质呢？ 分子间作用力：分子间普遍存在的作用力， 又叫范德华力。影响物质的熔沸点。
注意： ①一般，结构、组成形似的物质，相对分子质量
越大，范德华力越大，物质熔沸点越高；
水中的氢键
属于单单质质分分子子、，共含价非极化性合共物价、键离子化合物
1.思考讨论：
第二课时 共价键
③从物质的分类角度怎么判断某物质中的化学键类型呢？
所有物
纯
共价
净
化合物
一定有离子键
可能有共价键
含有极性键 可能有非极性键
物
金属单质 金属键
单质 非金属 非极性键
共价键， 存在于不同原子之间。 极性（共价）键：共用电子对发生偏移形成的
共价键， 存在于同种原子之间。
不发生偏移
Cl ··Cl
偏离，显正电性，显正化合价
发生偏移
H ·· Cl
偏向，显负电性，显负化合价
第二课时 共价键
2.思考讨论：
①如何用电子式表示OH- 、 NH4+ 、 O22-呢？ 它们内部原子间存在什么作用力呢？ CO32- 、 SO42- 等内含有什么键呢？
②氢键：一种特殊的分子间作用力； 使物质熔沸点反常的高，如：HF，水，氨气。
③强度：化学键 》氢键 > 分子间作用力。
极性键
极性共价键
极性共价键
非极性共价键
第二课时 共价键
2.思考讨论： ②类比离子化合物的定义，是否含有共价键的物质
一定是共价化合物呢？
试写出他们的电子式：
第一组：H2 、O2、 N2 第二组： NH3 、 CO2 、 HClO、 H2O2 第三组： NaCl、Na2S 、 MgCl2 、 第四组： NaOH 、 NH4Cl 、 Na2O2
无机材料科学基础第一章化学键与电子结构
共价键极性形成原因： 分子轨道是由原子前线轨道线性组合而成。若A原子的电负性比B原子大，则其前线轨道能级比B原子前线轨道能级低。在形成共价键过程中，能量低的成键轨道（Bonding Orbital）的能级与先前的A原子前线轨道能级更接近，故此成键轨道主要由A原子的前线轨道构成；而能量较高的反键轨道（Anti-Bonding Orbital）能级则与原来的B原子前线轨道能级更接近，则其主要由B原子的前线轨道构成。由于电子优先分布于成键轨道，所以，电负性较大的A原子则占据了更多的电子，共价键的极性就这样产生了。 理论推导：利用分子轨道波函数 可近似计算AB原子的电离能，从而推断极性的存在。推导过程见p9-10。
1.3.2 固体中电子的能带结构
1.电子的共有化
能带的形成
1
设有N个原子结合成晶体，原来单个原子时处于1s能级的2N个电子现在属于整个原子系统(晶体)所共有，根据泡利不相容原理，不能有两个或两个以上电子具有完全相同的量子态( n ,l ,ml ,ms ),因而就不能再占有一个能级，而是分裂为2N个微有不同的能级。由于N是一个很大的数，这些能级相距很近，看起来几乎是连续的，从而形成一条有一定宽度E的能带。
以A+B→AB为例：
式中 通过变分球体系能量最低法可得对应于上式分子轨道所对应的能量： 式中 结论：分子轨道的稳定性近似地取决于： 因此，为了形成足够稳定的分子轨道，须满足一定条件。
1.能量相近（相似）条件
能量相差悬殊的原子轨道不能够有效地组成分子轨道；
2.电子云最大重叠条件
原子轨道的重叠越大，组合形成的分子轨道越稳定越 有效。
原子的电离能大小取决于它的电子构型。
理解电离能需注意的问题
定义：当一个气态中性原子X得到一个电子变成一个负离子所放出的能量I-。
chapter 1 第一节1、生物分子中的化学键
原子轨道和成键能力
量子力学中，采取一个函数描写粒子的波，称为 波函数。表征电子的空间分布，几率波。
|ψ |2dτ 表示电子在体元dτ 内的出现几率，故
|ψ |2为几率密度，或称电子云密度。
n 主量子数
l 角量子数
KLMNO
spdf
m 轨道磁量子数
S P 亚层电子云密度
成键能力
ψ在极坐标下的极大值，以 f 表示
被破坏。但大量非共价键决定生物大分子的空间结构，既可保持
稳定性，又有较大的灵活易变性。
这些弱的维系力重要性何在?
生物分子的相互作用类型
共价键 静电相互作用
范德华力
氢键 疏水作用
1.1
共价键
定义：原子和原子之间通过共有电子对而
结合的化学键。（强相互作用，热稳定）
由于电子的微观属性，共价键的形成不能简单的用 库仑静电相互作用来说明，只有用量子力学处理，才能给 出合理解释。
3)对生物分子结构的影响
氢键较弱，在40kJ/mol以下，共价键数百kJ/mol。但它 们数量大，在蛋白、核酸结构方面都有极其重要的意义。
1.2.4
疏水作用
水的退出有利于底物和受体结合
维系和稳定蛋白质结构的作用力
盐键 (离子键）
氢键 疏水键
二硫键
疏水键
氢键 氢键
乙酰胆碱脂酶对Ach水解包含了 各种相互作用
第一章 生物电学
"生物电现象"为生物的电场理论提供 了实验依据。阐明了神经系统是电能和电 信息的运行系统。之后陆续发现生物分子
具有压电、半导体等一系列的电学性质。
问题？
这些性质在维持生物体正常生理功能中发挥着怎样作用？ 心电、脑电是由此而产生的吗？ 味觉、嗅觉、视觉是如何产生的？ 人们是如何利用生物电来进行医学诊断和治疗的呢？
人教版高中化学必修一 《化学键》PPT课件
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1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。 (1)阴、阳离子通过静电引力形成离子键。 ( ) (2)离子化合物中一定含有金属元素。 ( ) (3)由金属元素和非金属元素形成的化合物一定是离子化合物。
() (4)阴、阳离子间通过离子键一定能形成离子化合物。 ( ) 答案(1)× (2)× (3)× (4)√ 解析(1)应为静电作用,而不是静电引力。 (2)NH4Cl等铵盐中不含有金属元素,但属于离子化合物。
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一、离子键与离子化合物
1.NaCl的形成过程 利用原子结构的知识解释。
第四页，共三十九页。
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2.离子键和离子化合物
第五页，共三十九页。
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二、共价键和共价化合物
1.共价键 (1)定义:原子间通过共用电子对所形成的相互作用。
(2)成键三要素
HCl H··C··l··、H2O H··O····H、
·H·
CH4 H ··C····H。
H
第九页，共三十九页。
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3.用电子式表示化合物的形成过程
(1)离子化合物
NaCl:
Na2O:
(2)共价化合物
··
··
HCOCl2::H·O······++···CC·····l+··O·····H··C·O···l········C····O····
第二页，共三十九页。
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1.钠与氯气、氢气与氯气反应的化学方程式分别为
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碱基堆集
分子力场形式 van der Waals势
1.2.3 氢键
电负性原子与氢形成的基团N-H和O-H具有
很大的偶极矩，成键电子云分布偏向电负性大的 原子核，因而氢原子核周围的电子分布就少，当 它遇到另一个电负性强的原子时，就发生静电吸 引，即所谓氢键 X-H----Y X，Y代表F，O，N等电负性大的原子。
s，p，d 的相对成键能力
f s 1,
f p 3,
fd 5
成键能力大的轨道形成的共价键牢固，因此，
p-p成键>s-s成键
Phe
苯丙氨酸
（-CO-NH-）
酰胺键（肽键）
部分双键的性质
肽平面（刚性）
分子的力场
键能项（键长伸缩能）
谐振势函数：V = (k/2)(r- r0)2
1.2 非键相互作用
冰是氢键型晶体中最典型的例子。冰的升华 热为51kJ/mol，其中3/4破坏氢键所需的能量，
1/4是克服H2O分子间范德华力所需的能量。氢
键形成的多，物质的熔点和沸点就高。
氢键对物质性质的影响：
2)对溶解度的影响
如果溶质分子与溶剂分子间能形成氢键，将有 利于溶质分子的溶解。
氢键对物质性质的影响：
位相效应使vdW相互作用加强
当两个分子相同时，具有相同的固有频 率，瞬时偶极矩能够精确的同位相，从而产 生最大的相互作用。即，vdW相互作用倾向 于把类似的分子拉到一起，产生稳定的由相 同亚单位组成的大分子。
硬脂酸钠微团
两条CH链的总作用能
通常可以达到 28 - 85 kJ/mol 相当可观
3)对生物分子结构的影响
氢键较弱，在40kJ/mol以下，共价键数百kJ/mol。但它 们数量大，在蛋白、核酸结构方面都有极其重要的意义。
1.2.4
疏水作用
水的退出有利于底物和受体结合
维系和稳定蛋白质结构的作用力
盐键 (离子键）
氢键 疏水键
二硫键
疏水键
氢键 氢键
乙酰胆碱脂酶对Ach水解包含了 各种相互作用
生物和人体各层次的电学特性，电活动
规律和电刺激对生物和人体的作用。
第一节 生物聚合物的介电特性
一、分子中的化学键
生物分子的相互作用
蛋白质分子中原子间、基团间、分子间存在各种相互作用，
用化学语言说，就是存在各种共价键和非共价键（库仑力、vdW、
氢键和疏水键）。这些化学键对确定生物分子的结构和功能起着 重要的作用。 共价键：强相互作用，热稳定 非共价键：弱相互作用，单独或少数非共价键将由热运动而
生物分子的相互作用类型 重点
共价键 静电相互作用 范德华力
定义
强键
热稳定
解释吸引 排斥 饱和性 方向性 对物质性质的影响 定义
氢键
疏水作用
这些弱的维系力重要性何在?
*
“The more complex the system, the weaker are the forces that govern its behavior”
- J. R. Platt
较强
Forces: 核间力 原子力 共价鍵 非共价鍵
较弱
重力
_________________________________________ Structure: 原子 简单 核原子 简单化合物 生物巨分子 宇宙 复杂
被破坏。但大量非共价键决定生物大分子的空间结构，既可保持
稳定性，又有较大的灵活易变性。
这些弱的维系力重要性何在?
生物分子的相互作用类型
共价键 静电相互作用
范德华力
氢键 疏水作用
1.1
共价键
定义：原子和原子之间通过共有电子对而
结合的化学键。（强相互作用，热稳定）
由于电子的微观属性，共价键的形成不能简单的用 库仑静电相互作用来说明，只有用量子力学处理，才能给 出合理解释。
r3 r4 r6
1.2.2 范德华力
早在1873年，Van der Waals就注意到
在物质的聚集态中，分子间存在一种远比化学
键弱的吸引力，这种引力是导致实际气体不完 全符合理想气体定律的原因之一。
范德华力的本质
一个非极性分子没有永久偶极矩，但由于
电子的运动，他可以有一个瞬时非零的偶极矩，
当然在测量的时间间隔内平均偶极矩为零。 范德华吸引即瞬时偶极之间的相互作用。
原子轨道和成键能力
量子力学中，采取一个函数描写粒子的波，称为 波函数。表征电子的空间分布，几率波。
|ψ |2dτ 表示电子在体元dτ 内的出现几率，故
|ψ |2为几率密度，或称电子云密度。
n 主量子数
l 角量子数
KLMNO
spdf
m 轨道磁量子数
S P 亚层电子云密度
成键能力
ψ在极坐标下的极大值，以 f 表示
分子动力学
核糖体
ATP合成酶
MD法原理
将微观粒子视为经典粒子，服从 Newton 第二定律
若各粒子的瞬时受力已知，可用数值积分求出运动的
经典轨迹
粒子 i 在时间 t 内的位移 ri
在合适选定的时间步长 t 内，粒子可视作匀加速运动
加速度：
位 移：
步长取值： t＝0.001~0.002 ps
氢键的本质
电荷相互作用 电负性 : X, Y电负性要求大
氢键的判定：θ> 1350 ； d(H-A)<2.5 Å d(D-A)<3.5 Å
两个特性：饱和性 方向性
饱和性：
< 5% of the bond strength of a O-H (20 vs. 460 kJ/mole)
Much longer bond distance: 0.18 vs. 0.096 nm
水分子能与其他四个水分子形成氢键（笼状结构）。氢键很 容易连接或断裂，处于动态平衡状态，平均寿命是10-11秒。所以
水分子团的结构总处于不断变化之中。
冰为何浮在水上？
方向性：
Fig. 2-5
分子力场形式
V(r) = A/r12 - C/r10
氢键对物质性质的影响：
1) 对熔点、沸点的影响
第一章 生物电学
"生物电现象"为生物的电场理论提供 了实验依据。阐明了神经系统是电能和电 信息的运行系统。之后陆续发现生物分子
具有压电、半导体等一系列的电学性质。
问题？
这些性质在维持生物体正常生理功能中发挥着怎样作用？ 心电、脑电是由此而产生的吗？ 味觉、嗅觉、视觉是如何产生的？ 人们是如何利用生物电来进行医学诊断和治疗的呢？
静电相互作用 范德华力 氢键
疏水作用
1.2.1 库仑相互作用
电荷—电荷相互作用
F
q1 q 2 r 3 40r
q1q 2 U 40r
电荷-电荷
1
1
r
r2
电荷-偶极子
偶极子-偶极子 电荷-诱导偶极子 偶极子-诱导偶极子
1 1 1