共價(jià)鍵形成的本質(zhì)及其基本屬性

您好！請問您共價(jià)鍵形成的本質(zhì)及其基本屬性，我是初學(xué)者問的問題比較淺請您不要見怪啊。

咨詢者：徐彬　咨詢時(shí)間：2007-04-02　狀態(tài)：已回復(fù)

原子間通過共用電子對(即電子云的重疊)所形成的化學(xué)鍵。例如H2分子，兩個(gè)氫原子的1s電子配對共用，使每個(gè)氫原子具有氦原子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；又如HCl分子，H原子和Cl原子各提供一個(gè)未成對電子，共用的一對電子把兩個(gè)原子核吸引在一起，形成穩(wěn)定的HCl分子。共價(jià)鍵形成的本質(zhì)是電子云的重疊，例如HCl分子形成時(shí)，H原子的1s電子云與氯原子的未成對電子占據(jù)的3p電子云重疊，兩核間的電子云密度增大，形成HCl分子。電子云重疊越多，分子越穩(wěn)定。根據(jù)價(jià)鍵理論，兩個(gè)原子的未成對電子，只有自旋相反，才能配對形成一個(gè)共價(jià)鍵。共價(jià)鍵具有飽和性，例如 分子，氫原子形成一個(gè)共價(jià)鍵，氧原子可形成兩個(gè)共價(jià)鍵；在N≡N分子中，兩個(gè)N原子以共價(jià)叁鍵相結(jié)合。共價(jià)鍵也具有方向性，s電子云無方向，p電子云和d電子云均有方向性，p和d電子參加成鍵時(shí)，一定要沿著電子云伸展的方向進(jìn)行重疊，才能形成穩(wěn)定的分子。共價(jià)鍵的方向性和飽和性使分子具有一定的空間構(gòu)型。非金屬原子間化合形成共價(jià)鍵，若成鍵兩原子相同，形成非極性共價(jià)鍵；若成健兩原子不同，則形成極性共價(jià)鍵。
一、定義：
分子中原子間通過共用電子對結(jié)合而成的化學(xué)鍵稱為共價(jià)鍵。
二、成鍵的微粒：
一般為非金屬原子（相同或不相同）。
三、鍵的本質(zhì)：
共價(jià)鍵的本質(zhì)是是電性的，但與離子鍵的正、負(fù)離子間庫侖引力不同。原子間通過共用電子對（即電子云重疊）產(chǎn)生的強(qiáng)烈作用。
兩個(gè)原子軌道互相疊加時(shí)，使兩個(gè)核間的幾率密度有所增加，在兩核間出現(xiàn)了一個(gè)幾率密度最大的區(qū)域。這一方面降低了兩核間的正電排斥，另一方面增添了兩個(gè)原子核對核間負(fù)電荷的吸引，這都有利于體系勢能的降低，有利于共價(jià)鍵的形成。因此使兩核結(jié)合在一起的力主要是兩個(gè)原子核對核間電子云的吸引。共價(jià)鍵結(jié)合力的大小與成鍵原子軌道的重疊程度有關(guān)。而有效重疊程度又取決于軌道的重疊方式及共用電子對數(shù)目。一般來說，共用電子對數(shù)越多，軌道重疊越多，結(jié)合力越強(qiáng)，鍵越牢固，分子也越穩(wěn)定。
（注：當(dāng)兩原子電子自旋相反時(shí)，電子云分布在核間比較密集，能量降低，形成分子；當(dāng)兩原子電子自旋相同時(shí)，電子云分布在核間比較稀疏，能量升高，不能相成分子。）
四、鍵形成的條件：
一般是非金屬元素之間，且成鍵的原子最外層電子未達(dá)到飽和狀態(tài)，則在兩原子之間通過形成共用電子對成鍵。
五、共價(jià)鍵的特點(diǎn)：
1、共價(jià)鍵有方向性：
形成共價(jià)鍵時(shí)應(yīng)滿足原子軌道最大重疊原理，即成鍵原子軌道應(yīng)沿著合適的方向以達(dá)到最大程度的有效重疊。這樣便決定了共價(jià)鍵的方向性。因?yàn)樵�子軌道除s軌道呈球形對稱，可沿任意方向重疊外，其它p、d、f軌道在空間均有不同的伸展方向。它們的相互重疊或這些軌道與s軌道的重疊便需要取一定的方向，才能滿足最大重疊原理，才能形成穩(wěn)定的化學(xué)鍵。
所謂共價(jià)鍵的方向性，是指一個(gè)原子與周圍原子形成共價(jià)鍵有一定的角度。共價(jià)鍵具有方向性的原因是因?yàn)樵�子軌道（p、d、f）有一定的方向性，它和相鄰原子的軌道重疊成鍵滿足最大重疊條件。
2、共價(jià)鍵有飽和性：
形成共價(jià)鍵時(shí)，成鍵原子中必須有自旋相反的成單電子。若成鍵原子的成單電子已全部配對了，就不可能在與其它原子成鍵，即：一個(gè)原子有幾個(gè)未成對電子，便可和幾個(gè)自旋相反的電子配對成鍵。這就是共價(jià)鍵有飽和性。
所謂飽和性是指每個(gè)原子成鍵的總數(shù)或以單鍵連接的原子數(shù)目是一定的。這是因?yàn)楣矁r(jià)鍵是由原子間軌道重疊和共用電子形成的，而每個(gè)原子能提供的軌道和成單電子數(shù)目是一定的緣故。
六、成鍵原理：
1930年鮑林（Pauling）和斯萊脫（Slater）等人，根據(jù)量子力學(xué)理論處理氫分子成鍵的方法并加以發(fā)展，從而建立了近代價(jià)鍵理論（VB理論）。
1、電子配對原理：
A、B兩個(gè)原子各有一個(gè)自旋相反的未成對的電子，它們可以互相配對形成穩(wěn)定的共價(jià)單鍵，這對電子為兩個(gè)原子所共有。如果A、B各有兩個(gè)或三個(gè)未成對的電子，則自旋相反的單電子可兩兩配對形成共價(jià)雙鍵或叁鍵；如果兩原子中沒有成單的電子或兩原子中雖有成單電子但自旋方向相同，則它們都不能形成工價(jià)鍵。
2、能量最低原理：
在成鍵的過程中，自旋相反的單電子之所以要配對或偶合，主要是因?yàn)榕鋵σ院髸?huì)放出能量，從而使體系的能量降低。電子配對時(shí)放出能量越多形成的化學(xué)鍵就越穩(wěn)定。
3、原子軌道最大重疊原理：
鍵合原子間形成化學(xué)鍵時(shí)成鍵電子的原子軌道一定要發(fā)生重疊，從而使鍵合原子中間形成電子云較密集的區(qū)域。
八、鍵參數(shù)與分子性質(zhì)
鍵參數(shù)指的是表征化學(xué)鍵性質(zhì)的物理量，如鍵能、鍵長、鍵角、鍵的極性等物理量的數(shù)據(jù)，鍵參數(shù)和分子的性質(zhì)之間有一定的相關(guān)性。
（1）鍵能：在101k Pa和25℃下，將1 mol理想氣體分子AB拆開為中性氣態(tài)原子A和B時(shí)，所需的能量叫做AB的離解能。對雙原子分子而言，離解能就是鍵能。鍵能是決定物質(zhì)性質(zhì)的一個(gè)重要因素。通常鍵能越大，表明該化學(xué)鍵越牢固，由該鍵組成的分子就越穩(wěn)定。
（2）鍵長：分子中兩個(gè)原子核間的平均距離叫鍵長。一般用光譜或衍射等實(shí)驗(yàn)方法來測定鍵長。通常兩原子之間所形成的鍵愈短，鍵能就越大，鍵越強(qiáng)，越牢固，所形成分子就越穩(wěn)定。
（3）鍵角：是指分子中鍵與鍵之間的夾角。如果已知某分子中鍵長和鍵角的數(shù)據(jù)，就可確定該分子的幾何構(gòu)型。例如：已知CO2分子中的C==C鍵長是0.116 nm，O—C—O鍵角等于180°，就可得知CO2分子是直線型的非極性分子，據(jù)此，也可以推斷它的物理性質(zhì)

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