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📜  为什么碳总是形成共价键？

📅  最后修改于: 2022-05-13 01:57:11.774000             🧑  作者: Mango

为什么碳总是形成共价键？

由于碳在生物体的化学中起着如此重要的作用，因此所有的碳都是碳基的。这表明与其他碳原子或其他元素结合的碳原子是许多（如果不是全部）化合物的基本组成部分，这些化合物仅存在于生物中。其他原子在生物分子中起着至关重要的作用，但碳无疑是生物体的“基础”元素。碳原子的键合特性是其显着重要性的原因。

碳

碳原子是少数能够与其他元素及其自身建立共价连接的大型网络的元素之一。碳既不是正电元素也不是电负性元素，因为它位于元素周期表的第二个水平行中；因此，它更有可能分享电子而不是获得或失去电子。

因为它可以与自身和许多其他元素混合，所以碳是一种相对常见的物质“成分”。它可以产生范围广泛的化合物，大小从几个原子到数千个原子不等。碳是唯一能产生如此多不同化合物的元素，已知的化合物有数百万种。

碳中的价电子

碳是元素周期表第 14 族中的一种非金属。碳与第 14 族中的其他元素一样，具有四个价电子。原子外部能级中参与化学键的电子称为价电子。下图中的电子点图描绘了碳的价电子。

具有四个价电子的碳

为了填充它的外部能级，碳需要另外四个价电子，总共需要八个价电子。最稳定的电子排列是整个外能级。碳可以形成四个共价键。非金属之间的化学键称为共价键。两个原子以共价键共享一对电子。碳通过建立四个共价键共享四对电子，从而填充其外部能级并确保稳定性。

碳如何形成共价键？

如果气体在其价壳中具有 8 个电子，或者在氦的情况下其价壳中具有两个电子，则气体在自然界中被称为惰性气体。稀有气体也称为惰性气体或稳定气体，因为它们在性质上是稳定的。每个原子都试图通过键合获得惰性气体构型。

离碳最近的稀有气体是氦 (He = 2)，氖 (Ne = 2, 8) 是离碳最近的惰性气体。现在，碳有两种选择来获得这种构型，要么获得四个电子（达到 Ne 构型），要么失去 4 个电子（达到 He 构型）。但是Ionic键形成的两种选择都不可行，因为：

  • 通过获得四个电子形成碳阴离子：通过获得四个电子，碳变成C -4阴离子。

碳阴离子

尽管碳达到了 Ne 构型，但原子核很难容纳 10 个电子和 6 个质子。所以，它是不稳定的，这种结合不会发生。

  • 通过失去四个电子形成碳阳离子：通过失去四个电子，碳变成C +4阳离子。

碳阳离子

尽管碳达到了 He 构型，但原子核很难容纳两个带有六个质子的电子。所以，它是不稳定的，这种结合不会发生。

这两个原因不支持在碳的情况下形成Ionic键。因此，为了拯救它，Carbon 通过共享电子并完成其八位字节来完成其八位字节。已知元素通过共享电子完成其八位字节的这种类型的键合在本质上是共价键。

因此，碳总是形成共价键。

碳原子之间或碳原子与其他元素的原子之间可以形成共价键。碳和氢经常形成键。碳氢化合物是仅含有碳和氢的化合物。碳氢化合物类似于甲烷 (CH 4 )，如下图所示。一个碳原子与甲烷中的四个氢原子形成共价连接。下图左侧描绘了所有共享的价电子。每对共享电子在下图右图中用破折号（-）表示，称为结构式。

示例问题

问题1：碳的原子序数和原子构型是什么？

回答：

问题2：碳可以形成Ionic键吗？如果是，请举例。

回答：

问题 3：定义共价键。

回答：

问题 4：给出发生共价键形成的碳的例子。

回答：

问题5：解释CO 2的键形成。 CO 2的原子之间发生什么类型的键合？用图表解释它的键形成。

回答：