第2章化学元素和物质结构 由共价键形成的化合物叫共价化合物。例如，H2、HO、HCI、N2分子用电子式表示为： H:HH:O:HH:CI NN 近代共价键理论：价键理论(VB法)、杂化轨道理论、价层电子对互斥理论(VSEPR 法)和分子轨道理论(MO法)。 1.价键理论 (1)共价键的形成： 用量子力学处理氢分子结构得到的结果表明：当两个氢原子相互靠近时，可能形成两种 状态：“基态”和“排斥态”。从能量的角度来看，当两个核外电子自旋相反的氢原子相互靠 近时，两原子相互吸引，随着核间距离变小，体系的能量下降。当两个氢原子的核间距离达 到d=74pm时（实验值）体系能量最低(H一H键的键能)。形成了稳定的共价键，结合成 为氢分子，即为氢原子的基态。此后，两个氢原子进一步靠近，两核之间的斥力增大从而使 体系的能量迅速升高。 (a)基态 b)排斥态 HH -458 氢分子的两种状态 0.074 核间臣(nm)- 6 (HH键长) 氢分子基态能量与核间距的关系曲线 (2)价键理论的基本要点： a)原子中自旋方向相反的未成对电子相互接 近时，可相互配对形成稳定的化学键。共价键具 有饱和性。例如：H一H、C一C1、H一O一H、N =N等。 b)原子轨道的最大重叠原理，原子轨道相互 e 重叠，且总是沿着重叠最多的方向进行，这样形 成的共价键最牢固。因为电子运动具有波动性， BD: -0ee 原子轨道重叠时必须考虑到原子轨道的“十”、 “一”号，只有同号的两个原子轨道才能发生有 效重叠。共价键具有方向性。 (3)共价键的特点：方向性和饱和性。 (4)共价键的类型： a)根据原子轨道重叠方式的不同，共价键可分 乃B 为0键和T键。 s-s、s-p、Pxpx Pypy P:P σ键：原子轨道沿键轴方向“头碰头”重叠。 轨道最大重叠示意图 例如H2分子中的s一s重叠，HCI分子中的s一P 重叠，C2分子中的P一P重叠。 T键：原子轨道沿键轴方向“肩并肩”重叠，如CH2=CH2中的P,P,。 13第 2 章 化学元素和物质结构 13 由共价键形成的化合物叫共价化合物。例如，H2、H2O、HCl、N2 分子用电子式表示为： H H H O H H Cl N N 近代共价键理论：价键理论（VB 法）、杂化轨道理论、价层电子对互斥理论（VSEPR 法）和分子轨道理论（MO 法）。 1．价键理论 （1）共价键的形成： 用量子力学处理氢分子结构得到的结果表明：当两个氢原子相互靠近时，可能形成两种 状态：“基态”和“排斥态”。从能量的角度来看，当两个核外电子自旋相反的氢原子相互靠 近时，两原子相互吸引，随着核间距离变小，体系的能量下降。当两个氢原子的核间距离达 到 d＝74pm 时（实验值）体系能量最低（H－H 键的键能）。形成了稳定的共价键，结合成 为氢分子，即为氢原子的基态。此后，两个氢原子进一步靠近，两核之间的斥力增大从而使 体系的能量迅速升高。 氢分子基态能量与核间距的关系曲线 （2）价键理论的基本要点： a）原子中自旋方向相反的未成对电子相互接 近时，可相互配对形成稳定的化学键。共价键具 有饱和性。例如：H－H、Cl－Cl、H－O－H、N ≡N 等。 b）原子轨道的最大重叠原理，原子轨道相互 重叠，且总是沿着重叠最多的方向进行，这样形 成的共价键最牢固。因为电子运动具有波动性， 原子轨道重叠时必须考虑到原子轨道的“＋”、 “－”号，只有同号的两个原子轨道才能发生有 效重叠。共价键具有方向性。 （3）共价键的特点：方向性和饱和性。 （4）共价键的类型： a)根据原子轨道重叠方式的不同，共价键可分 为σ 键和π 键。 σ 键：原子轨道沿键轴方向“头碰头”重叠。 例如 H2 分子中的 s－s 重叠，HCl 分子中的 s－p 重叠，Cl2分子中的 px－px重叠。 π 键：原子轨道沿键轴方向“肩并肩”重叠，如 CH2＝CH2中的 py-py。 (a)基态 (b)排斥态 氢分子的两种状态 s-s、s-p、px -px、py -py、pz -pz 轨道最大重叠示意图