分子结构(Sp杂化类型,化学键,共价键理论,价键理论,概念)

　　本节主要简介杂化轨道理论，有关氢键的问题留在下一节讨论。

　　一、化学键的概念

　　分子或晶体中相邻原子间强烈的相互作用力称为化学键。化学键的基本类型有：离子键（电价键）、共价键、配价键和金属键等。

　　以阳离子和阴离子之间静电引力形成的化学键 叫离子 键。

　　分子中原子间通过共用电子对所形成的化学键为共价键。

　　配价键是一种特殊的共价键，其共用电子对是一个原子单独提供的。这种由一个原子单独提供一对电子与另一个原子共用所形成的共价键，叫配位共价键，简称配价键。

　　自1916年路易斯提出经典的共价键理论以来，共价键理论有了很大的发展。现代共价键理论有两种，一是价键理论，二是分子轨道理论。本书不介绍轨道理论。

　　（一）价键理论的基本要点

　　价键理论，又称电子配对法，其基本要点如下：

　　1.具有自旋相反的未成对电子的两个原子相互接近，可以形成稳定的共价键。

　　如果A、B两个原子各有一个自旋相反的未成对的电子，那么这两个未成对电子可以相互配对形成稳定的共价键，这对电子为A、B两原子所共有。如果A、B各有两个或三个未成对的电子，则自旋相反的单电子可两两配对形成共价键或叁键。

　　如果A原子有两个未成对电子，B原子有一个未成对电子，那么一个A原子能与两个B原子结合形成AB2型分子。

　　2．原子中未成对的电子数等于原子所能形成的共价键数目。

　　共价键是由成键原子中自旋相反的未成对电子配对形成的。一个原子的一个电子和另一个原子的一个电子配对以后，不能再和第二个电子配对。因为这时其中必有两个电子的自旋方向相同而相斥。也就是说一个原子所能形成共价键的数目是一定的。原子中未成对的电子数等于原子所能形成的共价键数目，这就是共键价的饱和性。例如，H原子只有一个未成对电子，它和另一个H原子的未成对电子配对后，就不能再与第二个H原子的电子配对了。

　　3.成键电子的电子云重叠越多，核间电子子云密度越大，形成的共价键越牢固。

　　共价键的生成是由于自旋相反的单电子相互配对，电子云重叠的结果。因此，当两个原子形成分子时，电子云重叠的程度越大，则两原子间的电子云密度越大，生成的共价键越牢固，所以，在形成共价键时，电子云总是尽可能达到晨大程度的重叠，这叫电子云最大重叠原理。

　　根据电子云最大重叠原理，在形成共价键时，原子间总是尽可能沿着电子云最大重叠方向成键。s电子云呈球形对称分布，p、d、f电子云在空间都有一定的伸展方向。在形成共价键时，除了s电子云和s电子云可以在任何方向上都能达到最大程度的重叠外，p、d电子云的重叠，只有在一定方向上才能使电子云有最大程度的重叠。即共价键是有方向性的。例如，当氢原子1s电子云和氯原子的3p电子云重叠形成HCL分子时，氢原子的1s电子云总是沿着氯原子未成对电子的3p电子云对称轴方向作最大程度的重叠（图4-9（a））。其他方向都不能形成稳定的分子（图4-9（b）（c））。

图4-9　氢原子的1s电子云与氧原子的3P_χ电子云的三种重叠情况

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