当前课程知识点：无机化学 > 第8章 分子结构 > 8.1 现代价键理论 > 8.1.1 现代价键理论
同学 你好
今天这一小节的知识点是现代价键理论
现代价键理论它是从电子配对的概念出发
来解释分子的成键情况
下面我们首先以氢分子为例
看看原子和原子之间形成共价键的过程
对于形成氢分子的两个氢原子来说
我们都知道氢原子里面各有一个单电子
这两个氢原子的单电子之间
有两种能量状态
一种能量状态是这两个单电子是自旋平行的
这样的两个氢原子之间
它的作用力是以排斥力为主
所以按照这个能量曲线
随着两个氢原子相近的话
它的能量变化过程是逐渐升高的
这种情况下
两个氢原子之间是很难形成共价键的
另外一种能量状态
是这两个氢原子的单电子是自旋方向相反的
这样的两个氢原子之间的作用力
是以吸引力为主
所以两个氢原子在接近的过程当中
所以两个氢原子在接近的过程当中
随着距离的缩短
他们的能量是逐渐降低
到达一定程度的时候
如果我们再缩小两个氢原子的距离
会出现什么状况
这两个氢原子之间的和的排斥力会占主导作用
它的能量是逐渐升高的
在这个能量的最低点
我们认为两个氢原子之间
形成了一个稳定的共价键
这个最低点两个氢原子核之间的距离
我们通常把它认为是氢键的键长
它所对应的能量状态
就是我们通常所说的两个氢键的键能
按照氢分子的形成过程
我们可以总结一下形成共价键的条件
第一点成键的两个原子
必须得具有自旋相反的未成对电子
这是它形成共价键的一个前提条件
在形成共价键的过程当中
通过计算我们发现
它会满足一个轨道最大重叠原理什么概念
两个原子轨道重叠越多
所形成的共价键是越稳定的
第三点叫做什么
叫做对称性匹配原则
这个概念可能大家比较生疏
我给大家解释一下
形成分子的两个原子轨道在重叠的时候
我们认为重叠如果发生在
正和正 负和负之间
我们把它叫做一种有效重叠或者正重叠方式
这种重叠方式
我们看看这个例子
这是两个P轨道
现在是正和正之间重叠形成相应的共价键
这种重叠方式我们可以看到这两个原子核之间
会出现一个电子出现概率密度比较大的区域
它的出现或削弱两个原子核之间的排斥力
会使所形成的共价键的能量降低的
所以这种我们叫做有效重叠
下面这种重叠也是正和正和负和负之间的重叠
在两个原子核之间
会出现两个电子出现概率密度比较大的区域
这两个区域的出现
对于降低整个共价键的能量都是有利的
另外一种重叠方式那就相反
它是发生在正和负之间重叠
这种重叠方式
我们叫做非有效重叠或者是负重叠
我们可以看到这是两个P轨道
这个重叠是发生在正和负之间的
我们可以看到它所形成的共价键形状是这样的
这种情况在两个原子核之间
电子出现的概率是为零
这种情况下两个核之间的斥力比较大
对于共价键来说它是一个不稳定的状态
所以我们叫做非有效重叠
这种重叠也是正和负之间的重叠
重叠以后所形成的共价键的形状是这样的
同样的话
在两个原子核之间
电子出现的概率密度是零
所以这两种过程它对于形成共价键都是不利的
所以对称性匹配的原则指的是
形成共价键的两个原子轨道之间的重叠
是发生在正和正之间
或者是负和负之间
我们总结一下共价键的特点
第一点
共价键是具有方向性的
这个方向性是由什么来决定
我们都知道形成共价键的两个原子轨道
它的最大重叠方向
应该就是一个形成最稳定的共价键的方向
所以共价键的方向性
是由轨道最大冲击方向所来决定的
比如说氯化氢的形成过程
它是轻的1S轨道和氯的3P轨道进行重叠
我们分别画出它们的原子轨道电子排布式
重叠是1S轨道和3P轨道
1S轨道和3P轨道
它的重叠方式我们有三种
一种是S和P沿着X轴的方向头碰头
是这种重叠方式
另外一个是沿着Z轴的方向进行重叠
另外一个是沿着XZ平面的方向进行重叠
通过量子化学计算
这种重叠方式所形成的共价键是最稳定的
所以在氯化氢分子之间
氢的1S轨道和氯的3P轨道
它是沿着x轴向的方向采取的一种重叠方式
第二个特点
共价键具有饱和性
饱和性是由什么来决定的
形成共价键的条件
就是形成共价键的原子必须有单电子
你比如说氧原子
它的价电子排布式1s2 2s2 2p4
在他的2P轨道上有两个单电子
所以氧原子通常可以形成两个共价键
你比如说我们最熟悉的水分子
就是里面有两个氧氢键
再比如说稀有气体
它的原子外层电子
已经达到了一个八电子的稳定结构
所以稀有气体它都是以单原子分子来存在的
共价键这个饱和性是不是绝对的
我们看一下另外一个例子
硫原子和氧原子是同一族的
它的价电子排布式3s2 3p4
它的3s轨道是一对电子
3p轨道也有一对电子还有两个单电子
当硫原子与氟原子作用的时候
我们发现它的一对3s电子激发一个到3d轨道
3p轨道的这一对电子也激发到3d轨道
这样的话对于硫原子来说
它就有了六个单电子
所以它可以和六个氟形成六氟化硫分子
我们再来看一看共价键的类型
共价键的类型
我们如果按照原子轨道的重叠方式来分
通常我们常见的有两种
一种叫σ键
一种叫π键
原子轨道的重叠方式
如果形象点来说的话
采取头碰头方式的重叠
我们叫做σ键
如果采取肩并肩的重叠方式叫做π键
另外一种分类方法就是按照成键的两个原子
这一对电子的来源来分的话
如果每个原子各提供一个单电子
这就是我们通常常见的普通的共价键
还有一种情况是
这一对电子是由其中一个原子单方提供的
另外一个原子只提供空轨道
这种情况下我们叫做配位共价键
配位共价键
我们会在配合物一章再给大家做一介绍
下面我们简单给大家解释一下
什么叫σ键和π键
σ键我们讲这是一种头碰头的重叠方式
你比如说两个S轨道沿着X轴头碰头式的重叠
S轨道和P轨道的头碰头式的重叠
以及两个P轨道的头碰头式的重叠
这种重叠方式叫做σ键
另外一种重叠方式我们叫做肩并肩的重叠
这是两个P轨道的肩并肩的重叠
这种是正和正 负和负就是我们说的有效重叠
这种是正和负之间的重叠
叫做非有效重叠方式
但是都属于肩并肩的重叠方式
这两个图是p轨道和d轨道之间的
肩并肩的重叠
这是一个有效的重叠
这种重叠方式也是
叫做一种负重叠或者非有效的重叠方式
价键理论
它的一个最成功的解释的分子的沉淀情况
就是我们说的氮气分子的成键情况
我们知道氮原子它的电子排布式
1s2 2s2 2p3它的2p轨道上有三个单电子
两个氮原子在形成氮气分子的时候
假如两个Px轨道沿着X轴
采取头碰头式的重叠方式的时候
必然剩下两个Py
以及两个Pz之间就是一种肩并肩的重叠方式
所以在氮气分子里面是三重键
这里面其中有一个σ键和两个π键
这一个σ键和两个π键之间
它们的夹角是90度
除了我们说常见的σ键和π键以外
我们不常遇到的还有一种键我们叫做δ键
什么叫δ键
它是两个地轨道之间
以这种面对面的方式重叠所形成的共价键
以上就是这一小节的知识点
-1.1 物质的聚集状态和分压定律
--第1.1节讨论 应用理想气体状态方程的时候应注意哪些问题
--第1.1节测试 物质的聚集状态和分压定律
-1.2 稀溶液的依数性
--第1.2节讨论 为什么讨论稀溶液的依数性时将溶质限定为难挥发非电解质
--第1.2节测试 稀溶液的依数性
-第1章测试 物质的聚集状态
-2.1 化学热力学基本概念
--第2.1节测试 化学热力学基本概念
-2.2 化学反应热效应
--第2.2节测试 化学反应的热效应
-2.3 化学反应热效应计算
--第2.3节测试 化学反应热效应计算
-2.4 化学反应方向判据
--第2.4节测试 化学反应方向判据
-第2章测试 化学热力学基础
-3.1 影响化学反应速率的因素
--第3.1节测试 影响化学反应速率的因素
-3.2 化学反应速率理论
--第3.2节讨论 有人说根据反应方程式可以直接写出速率方程，这种说法对吗？
--第3.2节测试 化学反应速率理论
-3.3 化学平衡理论
--第3.3节测试 化学平衡理论
-3.4 化学平衡移动
--第3.4节测试 化学平衡移动
-第3章测试 化学反应速率与化学反应平衡
-4.1 酸碱理论
--第4.1节讨论 阿雷尼乌斯电离理论、酸碱质子理论和酸碱电子理论各有什么优缺点？
--第4.1节测试 酸碱理论
-4.2 水的电离平衡
--第4.2节测试 水的电离平衡
-4.3 弱酸弱碱平衡
--第4.3节测试 弱酸弱碱平衡
-4.4 盐水解平衡
--第4.4节测试 盐水解平衡
-4.5 缓冲体系
--第4.5节讨论 人体血浆中有哪些缓冲系统，最重要的是哪一个？
--第4.5节测试 缓冲体系
-第4章测试 酸碱平衡
-5.1 溶度积常数
--第5.1节测试 溶度积常数
-5.2 溶度积常数与溶解度换算关系
--第5.2节测试 溶度积常数与溶解度换算关系
-5.3 溶度积规则
--第5.3节测试 溶度积规则
-5.4 影响沉淀生成因素
--第5.4节测试 影响沉淀生成因素
-5.5 分步沉淀
--第5.5节测试 分步沉淀
-5.6 沉淀溶解
--第5.6节测试 沉淀溶解
-5.7 沉淀转化
--第5.7节测试 沉淀转化
-第5章测试 沉淀-溶解平衡
-6.1 原电池
--第6.1节测试 原电池
-6.2 电极电势
--第6.2节测试 标准电极电势
-6.3 Nernst方程
--第6.3节讨论 电池反应和电极反应的能斯特方程有什么异同点？
--第6.3节测试 电极电势Nernst方程
-6.4 电极电势的应用
--第6.4节讨论 怎么解释单质银不能从盐酸溶液中置换出氢气，但可从氢碘酸中置换出氢气
--第6.4节测试 电极电势应用
-6.5 元素电势图及其应用
--第6.5节测试 元素电势图及其应用
-第6章测试 氧化还原平衡
-7.1 玻尔氢原子模型
--第7.1节测试 玻尔氢原子模型
-7.2 波粒二象性
--第7.2节测试 波粒二象性
-7.3 薛定谔方程
--第7.3节测试 薛定谔方程
-7.4 四个量子数
--第7.4节测试 四个量子数
-7.5 波函数角度分布图
--第7.5节测试 波函数角度分布图
-7.6 多电子原子结构
--第7.6节测试 多电子原子结构
-7.7 元素性质的周期性变化
--第7.7节讨论 说说电离能和电子亲合能的变化趋势，其中有哪些特例
--第7.7节测试 元素性质的周期性变化
-第7章测试 原子结构与元素周期律
-8.1 现代价键理论
--第8.1节测试 现代价键理论
-8.2 杂化轨道理论
--第8.2节讨论 sp、sp2、sp3杂化轨道的成键能力的大小次序？
--第8.2节测试 杂化轨道理论
-8.3 价层电子对互斥理论
--第8.3节测试 价层电子对互斥理论
-8.4 分子轨道理论
--第8.4节测试 分子轨道理论
-第8章讨论 为什么说杂化轨道理论和价层电子对互斥理论存在互补关系
-第8章测试 分子结构
-9.1 晶体结构
--第9.1节测试 晶体结构
-9.2 金属键理论与金属晶体
--第9.2节测试 金属键与金属晶体
-9.3 离子键与离子晶体
--第9.3节测试 离子键与离子晶体
-9.4 离子极化理论
--第9.4节测试 离子极化理论
-9.5 分子间力与分子晶体
--第9.5节测试 分子间力与分子晶体
-9.6 氢键
--第9.6节测试 氢键
-第9章测试 晶体结构
-10.1 配位化合物组成及命名
--第10.1节测试 配位化合物组成和命名
-10.2 配合物解离平衡
--第10.2节测试 配合物解离平衡
-10.3 配合物解离平衡的移动
--第10.3节测试 配合物解离平衡移动
-10.4 配合物的化学键理论-杂化轨道理论
--第10.4节测试 配合物的化学键理论-杂化轨道理论
-10.5 配合物的晶体场理论
--第10.5节测试 配合物的晶体场理论
-第10章讨论 为什么大多数金属水合离子有颜色，但是锌离子、银离子无色
-第10章测试 配位化学基础
-第11章测试 氢和稀有气体
-第12章测试 碱金属和碱土金属
-第13章测试 硼族、碳族和氮族元素
-第14章测试 氧族元素和卤素
-第15章测试 过渡元素
-动植物体中微量元素的检测
-趣味实验小视频
--糖球烧焦案.m
--指纹重现江湖
--紫甘蓝汁的传奇
