基础化学第九章分子结构
二、价键理论的基本要点
➢ 1. 两个原子接近时,自旋相反的未成对电子可配对 形成共价键。
Cl
3s2 3p5
1s1
H
HCl
二、价键理论的基本要点
➢ 2. 一个原子所形成的共价键的数目受其未成对电子 数的限制(共价键的饱和性):原子有几个未成对电 子,就只能和几个自旋相反的未成对电子配对成键。
离子键的共价性
离子键形成的重要条件就是元素之间的电负性差值较大。
元素的电负性差值越大,形成的离子键越强。但离子化合物中
不存在100%的离子键,即使是 CsF 中的离子键,也有8%的
共价性。
>1.7,发生电子转移, 主要形成离子键;
<1.7,不发生电子转移, 主要形成共价键。
一、共价键的本质
海特勒和伦敦指出共价 键的本质:
当两个氢原子相互接近 时,原子轨道发生重叠(即 波函数叠加),两原子 {A(1,0,0,1/2),B(1,0,0,1/2)}间通过共用自旋相反 的电子对使系统能量降低而 成键。
一、共价键的本质
电子自旋方式相 反的两个氢R0处原引子力互=相斥力,两原 接近时,子其达1平s轨衡道,能发量最低 生重叠,两原子核间 形成一个电子出现的 概率密度较大的区域, 这一方面降低两个原 子核间的正电排斥, 另一方面增加了两个 原子核对核间电子的 吸引。
1.共价键的饱和性 2.共价键的类型
四、共价键的类型
➢ 综上所述,当两个原子接近时,自旋相反的未成对 电子可通过原子轨道的重叠形成共价键。在重叠时, 受未成对电子数目的限制,并遵守最大重叠原理, 所以共价键具有饱和性和方向性这两个特征。
➢ 按形成共价键时原子轨道的重叠方式的不同,共价
键分为σ 键和π 键两种类型。
形成配位键的条件: (1) 提供电子对的原子的最外层有孤对电子; (2) 接受电子对的原子的最外层有空轨道。
C 2s2 2p2 O 2s2 2p4
CO 中的配位键由 C 原子和 O 原子各提 供一个 2p 轨道,互相重叠,但是电子是由 O 原子独自提供的。
于是, CO 可表示成
CO
六、共价键参数
如果分子中只含有一种键,且都是单键,键能可用键解离能的
平均值表示。如NH3含有三个N―H键:
NH3(g) = H(g) + NH2(g)
D1 = 433.1 kJmol1
NH2(g) = NH(g) + H(g)
D2 = 397.5 kJmol1
NH(g) = N(g) + H(g)
D3 = 338.9 kJmol1
共价键参数是表征共价键性质的物理量, 常见的参数有:键能、键长、键角和键的极性。
➢ 键能Ed:使气态 A—B分子解离成气态原子 A 和
原子 B 所需要的能量。一般在102 kJ·mol-1数 量级。
➢ 键长l:分子中两个成键原子核间的平衡距离。
一般在102 pm 数量级。
比如H2: Ed=436 kJ·mol-1, l=74pm。
E(N—H) = (N—H) = (D1+D2+D3)/3
D = (433.1+ 397.5+ 338.9) kJmol1/3
= 389.8 kJmol1
键能E,键强度,化学键越牢固,分子稳定性。
对同种原子的键能E有: 单键<双键<叁键
如 E(C–C)=346kJmol1, E(C=C)=610kJmol1,
(一) σ 键
四、共价键的类型
四、共价键的类型
(一) σ 键
以“头碰头”方式沿键轴(两原子核间联线) 方向重叠,重叠部分对于键轴呈圆柱形对称。沿键 轴方向旋转任意角度,轨道的形状和符号均不改变。
σ 键沿键轴方向形成,重叠程度大,所以其
键能大、稳定性高。
σ 键是化学结构的保持者。
(二) π 键
四、共价键的类型
pz–pz
zz
++
x
––
zz
py–py
–
+
y
y
–
+x
四、共价键的类型
(二) π 键
以“肩并肩”方式垂直于键轴重叠,重叠部分 呈镜面反对称。包括键轴在内的平面上、下两侧对 等地分布着原子轨道,形状相同,符号相反。
π 键不是沿最大重叠方向形成,重叠程度较小,
所以其键能小、稳定性低。
π 键是化学反应的积极参与者。
四、共价键的类型
两原子形成共价单键时,原子轨道总是沿键轴
方向达到最大程度的重叠,所以单键都是 σ 键;形 成共价双键时,有一个 σ 键和一个 π 键;形成共价 三键时,有一个 σ 键和两个 π 键 。
实例 N2
N2 的结构
N 2p3
N2 N N
N 2p3
N2 的结构
N 2p3
N 2p3
N 2p3
N2 NN
二、价键理论的基本要点
➢ 3. 原子轨道重叠越多,两核间电子出现的概率密度
就越大,形成的共价键越牢固。因此,共价键的形
成总是沿着原子轨道最大重叠的方向进行 (最大重
叠原理,共价键的方向性)。
+ _+
+
_
H+
+
Cl-Βιβλιοθήκη 不能成键_ ++
能成键
三、共价键的特征
E(C≡C)=835kJmol1
一些键能和键长的数据(298.15K)
共价键 键能 E/(kJmol1) 键长 l/pm
H–H H–F H–Cl H–Br H–I C–C CC CC C–H
436.00 568.61.3 431.4 3662 2991 346 610.0 835.1 413
74.1 91.7 127.5 141.4 160.9 154 134 120 109
N2 N N
N 2p3
2pz
πz
2py
N
σx πy
N
2px
五、配位共价键
共用电子对由一个原子单独提供形成的共价键 称为配位共价键,简称配位键。配位键用箭号“→” 表示,箭头指向接受电子对的原子。例如:
H:O H===H O H
H
H
五、配位共价键
共用电子对由一个原子单独提供形成的共价键称 为配位共价键,简称配位键。配位键用箭号“→”表 示,箭头指向接受电子对的原子。例如:
一、共价键的本质
➢ 而电子自旋方式相同的两个氢原子相互接近时,两 核间电子出现的概率密度降低,从而增大了两个原 子核的排斥力,使系统能量升高,所以无法形成化 学键。
➢ 由此可见,电子自旋相反的两个氢原子以核间距R0
相结合,比两个远离的氢原子能量低,可以形成稳 定的分子。而电子自旋相同的两个氢原子接近时, 系统能量比两个远离的氢原子能量还高,不能形成 稳定的分子。