第十章共价键与分子结构

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此接近,它们之间的相互作用渐渐增大,如图,表明了H2分子形成过程能量随核间距的变化。在距离较近时,原子间的相互作用和电子的自旋方向有密切的关系。如果自旋方向相反,在到达平衡距离R0以前,随着R的减小,电子运动的空间轨道发生重叠,电子在两核间出现机会较多,即电子密度较大,体系的能量随着R的减小,不断降低。直到R=R0,出现能量最低值D,原子间的相互作用主要表现为吸引。这种吸引作用使生成H2分子时放出能量,达到稳定状态。在达到平衡距离以后,R进一步缩小时,原子核之间存在的斥力使体系的能量迅速升高;这种排斥作用,又将H原子核推回平衡位臵。因此,稳定状

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态的H2分子中的两个原子,是在平衡距离R0附近振动。故R0为H2分子的核间距离,等于H2分子共价键的键长。 R0=74pm

如果电子的自旋是平行的,那么原子间的相互作用总是推斥的。因此,氢的推斥态不可能形成稳固的分子。 总的来说,这两种结果是: 两原子自旋相反↑↓,电子云分布在核间比较密集,能量降低,形成H2;两原子自旋方向相同↑↑,电子云分布在核间比较稀疏,能量升高,不能形成分子。

2.共价键的本质:

当自旋相反的两个单电子,相互接近时,由于原子轨道的正正重叠(或负负

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重叠),核间产生电子云密度较大的区域,从而把两个带正电的核吸引在一起,体系能量下降,可形成稳定的分子,这种结合力就是共价键。 二、现代价键理论的基本要点

对于H2的讨论推广到双原子和多原子分子,其基本要点如下: 1.自旋相反的成单电子相互接近时,核间电子密度较大,可形成稳定的化学键。

2.共价键有饱和性:一个原子有几个未成对电子,就可与几个自旋相反的电子配对成键,这便是共价键的“饱和性”。

例如:Cl:1s2s2p3s3p

两个Cl原子各有一个未成对的p电

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子,可组成p-p单键的双原子分子Cl2,当第三个Cl原子接近Cl2分子时,就没有条件再结合成“Cl3”分子。

Cl原子中未成对电子数=共价数 Be:1s2s没有未成对电子,则不能形成Be2分子。 3.共价键有方向性:

这是因为,共价键尽可能沿着原子轨道最大重叠的方向形成,叫做最大重叠原理。也就是说,轨道重叠越多,电子在两核间出现的机会越大,而形成的共价键也就越稳定。

三、共价键的类型——σ键和π键 1.重叠方式:

对于具有未成对s和p电子的成键原子来说,可形成s-s,p-s,px-px,py-py,

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