导图社区 共价键
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共价键
经典共价键理论
路易斯理论
同种原子之间以及电负性相近的原子之间可以通过共用电子对形成分子, 通过共用电子对形成的化学键称为共价键,形成的分子称为共价分子。
局限性
电子带负电,同性相斥,为何形成电子对
不能解释BCl3 , PCl5,也不能解释共价键的方向性与饱和性,也不能解释单电子键H2+和氧分子的磁性。
贡献:提出不同于离子键的新键型,解释了电负性差比较小的元素原子间成键事实
结构式
八隅体规则:共用一对或几对电子来实现8电子稳定构型
现代价键理论
形成:两个成键原子具有自旋方向相反的未成对电子,他们的原子轨道发生了重叠,单电子在两核之间自旋配对,使系统能量降低而形成共价键
本质:从形成来看,共价键的本质是电性的。共价键的结合力是两个原子核对共用电子对形成负电区域的吸引力,而不是正、负离子之间的库仑作用力。
基本要点
电子配对原则
只有自旋相反的单电子可以相互配对形成稳定的共价键
能量最低原则
形成的共价键越多 ,则体系能量越低 ,形成的分子越稳定 。因此 ,各原子中的未成对电子尽可能多边形。
最大重叠原则
原子轨道重叠越多,电子在两核间出现的机会越大,形成的化学键越稳定,因此,共价键应尽可能地沿原子轨道最大重叠方向形成。
特点
饱和性
每个原子成键的总数或以单键连接的相邻原子数是一定的 (取决于原子中的单电子数目)
方向性
为满足最大重叠原理,成键时原子轨道只能沿着轨道伸展的方向重叠。
类型
原子轨道重叠方式
σ键:原子“头碰头”沿键轴发生轨道重叠
π键:两原子轨道以“肩并肩”的方式发生重叠,
配位键:成键原子一方有孤对电子,另一方有空轨道
局限性和贡献
贡献:阐明共价键的形成过程和本质,解释了共价键的方向性 和饱和性等特点
局限性:能较好地说明一些双原子分子价键的形成, 不能很好地说明多原子分子的价键形成和几何构型
轨道杂化理论
概念:形成分子时,同一原子中若干不同类型能量相近的原子轨道混合重新组成一组新轨道,这种重新组合过程称为杂化,形成的新的原子轨道
要点
能量相近的原子轨道重新线性组合成新的轨道-杂化轨道
杂化前后轨道数目不变。
杂化轨道有利于最大重叠,使整个体系的能量降低。
不同类型的杂化,杂化轨道空间取向不同
等性杂化:只含有一个未成对电子或不电子杂轨道成分相同能量相等
不等性杂化:既有未成对电子,也有孤对电子对的存在(不参与成键),轨道不完全简并,能量不相等
空间构型
价层电子对互斥理论
没有实验基础,不能预测分子的构型,不能解释有的分子的结构和性质。如O2的顺磁性,H2+的稳定性
分子轨道理论
分子中的每个电子的运动状态用相应的波函数 来描述,这个 称为分子轨道
分子轨道是由分子中原子的原子轨道线性组合而成。形成的分子轨 道数目与组合前的原子轨道数目相等。
原子轨道线性组合三原则
对称性匹配原则:只有对称性相同的原子轨道才能组成分子轨道
能量相近原则:只有能量相近的原子轨道才能组合成有效的分子轨道
轨道最大重叠原则:在对称性匹配、能量相近的基础上,原子轨道重叠的程度越大,成键效应越显著,形成的化学键越稳定
电子排布
能量由低到高排布。与在原子轨道中排布一样,遵能量最低原理,保里原理,洪特规则
等电子原理
指两个或两个以上的分子或离子,它们的原子数目相同,电子数目也相同,常具有相似的电子结构,相似的几何构型,而且有时在性质上也有许多相似之处
能级团及应用
(同)异核双原子分子轨道能级图
键级=(成键电子数-反键电子数)/2,键级越高,分子越稳定;键级为0的分子不能稳定存在,所以He2不存在,分子轨道理论中有半键
应用
推测分子的存在和阐明分子的结构
比较分子或离子的稳定性
预言分子的顺磁性与反磁性
有未成对电子的分子,在外加磁场中必须沿磁场方向排列,分子的这性质叫顺磁性,反之,为反磁性
共价键参数
极性
电负性表示分子内原子对电子的吸引能力。两个原子的电负性差值越大,键的极性就越大。
同种元素——电负性差值为零——非极性共键;反之为极性共价键
偶极矩μ:衡量极性的物理量
μ=0——非极性共价键,μ 0的共价键叫极性共价键
对于双原子分子,偶极矩就是双原子分子间化学键的键矩
对于多原子分子,偶极矩近似等于键矩的矢量和
非极性分子偶极矩为零,但各键矩不一定为零,如BCl 3
偶极类型
永久偶极:极性分子的正、负电荷重心不重合,因此分子中始终存在固有的偶极
诱导偶极:非极性分子和极性分子中的正负电荷重心受外电场的影响 会发生相对位移产生的偶极,取消外电场时,诱导偶极随即消失。
瞬间偶极:某一瞬间,分子的正电荷重心和负电荷重心发生不重合现象,所产生的偶极
极性判断
分子极性决定于元素的电负性(或键的极性)和分子的空间构型
非极性分子:分子中正电荷中心和负电荷中心重合
极性分子:分子中正电荷中心和负电荷中心不重合
极性键连接的多原子分子,可能是极性分子,也可能是非极性分子(对称结构)
键能
共价键强弱的标志
键能越大,键越牢固,分子越稳定!
键角
杂化方式:s-p等性杂化中,p轨道成分越大,键角越小 ,反之,键角趋于增大
孤对电子:负电集中,将排斥其余成键电对,使键角变小。同一种杂化方式对数多, 键角小
重键: 重键使键角变小(双键的电子云密度大,斥力大,键角变大)
中心原子电负性: 配体一致,中心电负性大,成键电对距中心近,相互间距离小,键角变大
配体电负性:中心相同,配体电负性大时,成键电对距离中心远,相互间距离大,键角变小
键长
定义:分子中两个相邻的原子核之间的平均距离
键长与即键能有关,即键能越大,键长越短。单键、双键、叁键的键长依次减小,键能依次增