1、5-6 共价键理论,分子中原子间通过共享电子对结合而形成的化学键。,一、 价键理论,1 共价键的本质,由于原子相互接近时轨道重叠(即波函数叠加),原子间通过共用自旋相反的电子对使能量降低而成键。,a 电子配对原理; b 能量最低原理; c 原子轨道最大重叠原理。,2 共价键形成的原理,1927年, 德国化学家Heitler 和London VB法,3 共价键的主要特点,a 共价键的形成是核对共用电子对的吸引力;b 电子对在两核周围的空间运动在两核间空间出现的几率最大;c 共价键数与原子的成单电子数相同;d 饱和性;e 方向性。,4 共价键的类型,划分标准:,原子轨道重叠方式,(1) 键“头碰头
2、”方式重叠原子核连线为对称轴,(2) 键“肩并肩”方式重叠 穿过原子核连线有一节面,(3)两种键的比较, 键的键能小于 键键能, 键活泼;在化学反应中易断裂, 键电子容易参加化学反应;, 在形成共价键时,原子轨道的重叠必须是同号区域重叠;,相邻两原子间形成单键时,往往是键;形成双键或参键时,其中一个是键,其余的都是键。,共用电子对由成键原子中的一方单独提供形成的化学键。,(4) 配位键:,配位 键,配位 键,其中一个原子的价电子层有孤电子对(即未共用的电子对); 另一个原子的价电子层有可接受孤电子对的空轨道。,配位键形成条件:,价键理论可阐明共价键的形成过程和本质,并成功解释了共价键的方向性、
3、饱和性等特点;,为了解释多原子分子的空间结构,鲍林于1931年在价键理论的基础上,提出杂化轨道理论,从而补充和发展了价键理论。,二、轨道杂化理论,价键理论缺陷: 在解释分子空间结构方面却遇到困难。,杂化轨道理论认为中心原子在形成多原子分子物质时,为了使得中心原子的成键数目最多,并且成键后分子的构型最稳定,其原子轨道采取“杂化”的形式。,1 杂化轨道理论要点,(1)在形成分子时,由于原子的相互影响,若干不同类型、能量相近的原子轨道混合起来,重新组合成一组新轨道。这种轨道重新组合的过程叫杂化。所形成的新轨道叫杂化轨道。,激发,杂化,轨道重叠,(4)不同的杂化方式导致杂化轨道的空间分布不同。,(2)
4、形成的杂化轨道的数目等于参加杂化的原子轨道数目;,(3)杂化轨道空间伸展方向发生改变,轨道有更强的方向性和更强的成键能力;,由此杂化轨道的类型决定了分子的空间几何构型。,sp 直线型 键角180 CO2, C2H2 sp2 平面三角形 键角120 BF3, NO3-, C6H6 ,C2H4 sp3 正四面体形 键角109 28 CH4, H2O, NH3 dsp2 平面四方形 键角90 Ni(CN)42- dsp3(sp3d) 三角双锥 120和90 PCl5 d2sp3(sp3d2) 正八面体 90 SF6,2 杂化轨道的类型及分子的空间构型,(1) sp杂化,激发,杂化,(2) sp2杂化,(3) sp3杂化,甲烷,(4) 不等性杂化及有关分子结构,杂化均由具有未成对电子的轨道参加,称为等性杂化,各杂化轨道所含s、p轨道成分相等;若具有孤对电子的原子轨道参与杂化,形成的杂化轨道所含s和p轨道的成分不同,称为不等性杂化。,(1) 在形成多原子分子时,能量相近的原子轨道发生混合,重新形成能量相同的杂化轨道;(2) 杂化轨道数目与参与杂化的原子轨道数目相等,杂化轨道有确定的伸展方向;杂化分等性杂化和不等性杂化;(4) 杂化轨道成键能力增强p sp3 sp2 sps成分越多,成键能力越强;,3 杂化轨道理论小结,