文档介绍：2019年11月21日10时40分1第一节共价键的形成同种非金属元素之间、不同种非金属元素之间以及电负性相差不大的非金属-金属元素之间一般以共价键结合形成共价型分子。近代共价键理论主要有价键理论(VB法)和分子轨道理论(MO法)。本章主要介绍价键理论。2019年11月21日10时40分21927年海特勒和伦敦运用量子力学原理,通过求解氢分子的薛定谔方程,认识到了共价键的本质,经过发展形成了共价键理论。(1904-1981)(1900-1954)2019年11月21日10时40分3这是他们发表在ZeitschriftfürPhysik(物理学杂志),44,455—472(1927)上的论文原件,两位科学家时年分别为23和27岁。2019年11月21日10时40分4一、价键理论氢分子形成时的能量变化E0d核间距1、氢分子中共价键的形成根据氢分子薛定谔方程的求解结果,可以得出两个氢原子之间的相互作用能和核间距之间的关系。如右图所示。2019年11月21日10时40分5(a)自旋方式相反(b)自旋方式相同实验测得氢分子d=74pm(103皮米=1纳米),H-H键能为436kJ/mol。而玻尔半径为53pm,显然,两个氢原子的1s轨道发生部分重叠。轨道重叠情况可用下图表示。氢原子轨道重叠示意图原子轨道有效重叠是价键理论的实质!将量子力学处理氢分子的结果推广到其它分子,即发展为价键理论。2019年11月21日10时40分6(1)两原子自旋方向相反的未成对电子相互接近时可以配对形成共价键。原子中有几个未成对电子就可以形成几个共价键——共价键的饱和性。如H只能形成H2,H和O只能形成H2O,H和N只能形成NH3等。(2)原子轨道相互重叠时,只能“正-正”或“负-负”重叠,否则不能形成共价键——对称性匹配原理。(3)原子轨道在重叠时,总是优先沿着重叠最多的方向进行,重叠越多共价键越稳定——最大重叠原理。最大重叠原理决定了共价键具有方向性。2、价键理论要点2019年11月21日10时40分7根据价键理论要点,对于s和px轨道的重叠只有(a)方式可以形成稳定的共价键。-+(a)(b)(c)(d)+++++++---2019年11月21日10时40分83、σ键和π键以“头碰头”方式重叠形成的共价键称为σ键。σ键电子云处于两核连线上,核对σ键电子的束缚力大,σ键稳定,优先形成。sssppp+---+++++2019年11月21日10时40分9以“肩并肩”方式重叠形成的共价键称为π键。π键电子云并不处于两核连线上,核对π键电子的束缚力较小,因而π键不如σ键稳定。当两原子形成共价键时应优先形成σ键,然后再考虑是否形成π键,换句话说,π键不能单独存在。因此共价双键和三键中必有一个σ键,如N2。+-+-σππNN2019年11月21日10时40分10二、杂化轨道理论和分子的空间构型价键理论解释双原子分子的成键情况非常成功。但对于多原子分子的成键情况及空间构型不能解释。如BeCl2分子,实验测得为直线型,键角180°,两根Be-Cl键完全等同。而按照价键理论,Be原子2s轨道上的电子已配对,无法形成共价键。如果考虑2s轨道上的一个电子激发到2p轨道上去,确实有两个未成对电子,但成键时,两根键所用的轨道不同,其性质必然不同,其方向性也难以确定。为此,1931年,鲍林在电子配对法的基础上提出了轨道杂化的概念,现已发展成为杂化轨道理论。