文档介绍：第二章
有机化合物的结构及构性关系
共价键
一、共价键的形成
二、共价键的属性
三、共价键的断裂和有机反应的类型
有机化合物的分类
酸碱质子理论和酸碱电子理论
分子间力和氢键
有机化合物的构性相关理论
一、共价键的形成
Lewis认为:分子中原子通过共用电子对结合在一起,从而使分子中每个原子达到稀有气体结构(八隅体):
Keculé 价键式
Lewis 结构式
稀有气体
结构
共价键
Lewis认为:
共价键是两个原子间靠
共用电子对产生的化学键
八隅体规则:
最外层电子:
H: 2 电子
其它原子: 8 电子
类似于氖的稳定结构
问题:
(1) 共价键的本质是什么?
(2) 为什么共价键有饱和性?
(3) PCl5(P:最外层10个电子),BF3(B:最外层6个电子),非八隅体结构,为什么能稳定存在?
以上问题,Lewis理论不能解释.
1927年,Heitler和London应用量子力学处理H2分子结构,使共价键的本质获得解答.
1931年,(即电子配对理论).
1. 价键理论
价键理论认为,价键的形成可以看作是原子轨道的重叠或者电子配对的结果。
原子轨道—原子中每个电子的运动状态都可以用一个单电子的波函数(x,y,z)来描述. 称为原子轨道,原子轨道是核外电子运动的一个区域(或范围),有s、p等原子轨道。不同原子轨道的能量、形状和取向都不同。
(2)最大重叠原理:成键电子的原子轨道的重叠部分越大,形成的共价键就越牢固。(解释共价键的方向性)
氢原子的s轨道重叠形成氢分子
H
H
+
H
H
=
氢原子轨道重叠氢分子
(1)共价键的形成——两原子如果都有未成对的电子,并且自旋方向相反,就能通过原子轨道重叠,使电子配对形成共价键。
如果一个原子的未成对的电子已经配对,它就不能再与其它原子的未成对电子配对。(解释共价键的饱和性)
2p
1s
y
x
1s
2p
y
x
(a)x轴方向结合成键
(b)非x轴方向重叠较小不能形成键
共价键: 两原子自旋相反的未成对电子通过原子轨道重叠(交盖)使电子配对形成的化学键称为共价键。
共价键的类型: σ键和π键
2. 杂化轨道理论
价键理论不能解释分子的空间结构,如CH4分子。
(1) 杂化和杂化轨道
(2) 杂化轨道数目= 参加杂化的原子轨道数目
(3) 杂化轨道具有更强的成键能力,形成的分子更稳定。
(4) 杂化轨道成键时要满足原子轨道最大重叠原理和化学键间最小斥力原则。
以甲烷分子的形成为例讲解
基态
2p
2s
1s
电子
跃迁
激发态
2p
2s
1s
sp3-杂化态
杂化
1s
sp3
sp3 杂化轨道形成过程示意图
碳原子在基态时的电子构型:
C:1s2 2s2 2px1 2py1 2pz0
原子中电子排布规则:
保里不相容原理,能量最低原理,洪特规则。