‘壹’ 共价键主要有哪两种它们是如何形成的有何异同点
两种类型的共价键--σ键和π键。 (1)σ键(sigma bond) 由两个原子轨道沿轨道对称轴方向相互重叠导致电子在核间出现概率增大而形成的共价键,叫做σ键,可以简记为“头碰头”(见下图)。 σ键属于定域键,它可以是一般共价键,也可以是配位共价键。共价键主要有哪两种?它们是如何形成的?有何异同点
‘贰’ 两个原子的核外电子如何克服斥力而成键
化学键的形成本身就是放热的过程,这个放热一部分用来克服电子斥力,多馀的部分就变成热量
‘叁’ 什么是化学键化学键是怎样形成的哪些物质有化学键那些没有
1定义:化学键(chemical bond)是指分子或晶体内相邻原子(或离子)间强烈的相互作用。
2分类:金属键、离子键、共价键。
化学键的分类
在水分子H2O中2个氢原子和1个氧原子通过化学键结合成水分子 。化学键有3种极限类型 ,即离子键、共价键和金属键。离子键是由异性电荷产生的吸引作用,例如氯和钠以离子键结合成NaCl。共价键是两个或几个原子通过共用电子对产生的吸引作用,典型的共价键是两个原子借吸引一对成键电子而形成的。例如,两个氢核同时吸引一对电子,形成稳定的氢分子。金属键则是使金属原子结合在一起的相互作用,可以看成是高度离域的共价键。定位于两个原子之间的化学键称为定域键。由多个原子共有电子形成的多中心键称为离域键。除此以外,还有过渡类型的化学键:由于粒子对电子吸引力大小的不同,使键电子偏向一方的共价键称为极性键,由一方提供成键电子的化学键称为配位键。极性键的两端极限是离子键和非极性键,离域键的两端极限是定域键和金属键。
离子键与共价键
1、离子键[1]是由正负离子之间通过静电引力吸引而形成的,正负离子为球形或者近似球形,电荷球形对称分布,那么离子键就可以在各个方向上发生静电作用,因此是没有方向性的。
2、一个离子可以同时与多个带相反电荷的离子互相吸引成键,虽然在离子晶体中,一个离子只能与几个带相反电荷的离子直接作用(如NaCl中Na+可以与6个Cl-直接作用),但是这是由于空间因素造成的。在距离较远的地方,同样有比较弱的作用存在,因此是没有饱和性的。化学键的概念是在总结长期实践经验的基础上建立和发展起来的,用来概括观察到的大量化学事实,特别是用来说明原子为何以一定的比例结合成具有确定几何形状的、相对稳定和相对独立的、性质与其组成原子完全不同的分子。开始时,人们在相互结合的两个原子之间画一根短线作为化学键的符号 ;电子发现以后 ,1916年G.N.路易斯提出通过填满电子稳定壳层形成离子和离子键或者通过两个原子共有一对电子形成共价键的概念,建立化学键的电子理论。
量子理论建立以后,1927年 W.H.海特勒和F.W.伦敦通过氢分子的量子力学处理,说明了氢分子稳定存在的原因 ,原则上阐明了化学键的本质。通过以后许多人 ,物别是L.C.鲍林和R.S.马利肯的工作,化学键的理论解释已日趋完善。
化学键在本质上是电性的,原子在形成分子时,外层电子发生了重新分布(转移、共用、偏移等),从而产生了正、负电性间的强烈作用力。但这种电性作用的方式和程度有所不同,所以有可将化学键分为离子键、共价键和金属键等。
离子键是原子得失电子后生成的阴阳离子之间靠静电作用而形成的化学键。离子键的本质是静电作用。由于静电引力没有方向性,阴阳离子之见的作用可在任何方向上,离子键没有方向性。只有条件允许,阳离子周围可以尽可能多的吸引阴离子,反之亦然,离子键没有饱和性。不同的阴离子和阳离子的半径、电性不同,所形成的晶体空间点阵并不相同。
共价键是原子间通过共用电子对(电子云重叠)而形成的化学键。形成重叠电子云的电子在所有成键的原子周围运动。一个原子有几个未成对电子,便可以和几个自旋方向相反的电子配对成键,共价键饱和性的产生是由于电子云重叠(电子配对)时仍然遵循泡利不相容原理。电子云重叠只能在一定的方向上发生重叠,。共价键方向性的产生是由于形成共价键时,电子云重叠的区域越大,形成的共价键越稳定,所以,形成共价键时总是沿着电子云重叠程度最大的方向形成(这就是最大重叠原理)。共价键有饱和性和方向性。
1、共价键的形成是成键电子的原子轨道发生重叠,并且要使共价键稳定,必须重叠部分最大。由于除了s轨道之外,其他轨道都有一定伸展方向,因此成键时除了s-s的σ键(如H2)在任何方向都能最大重叠外,其他轨道所成的键都只有沿着一定方向才能达到最大重叠。 共价键的分类
共价键有不同的分类方法。
(1) 按共用电子对的数目分,有单键(Cl—Cl)、双键(C=C)、叁键(C≡C)等。
(2) 按共用电子对是否偏移分类,有极性键(H—Cl)和非极性键(Cl—Cl)。
(3) 按提供电子对的方式分类,有正常的共价键和配位键(共用电子对由一方提供,另一方提供空轨道。如氨分子中的N—H键中有一个属于配位键)。
(4) 按电子云重叠方式分,有σ键(电子云沿键轴方向,以“头碰头”方式成键。如C—C。)和π键(电子云沿键轴两侧方向,以“肩并肩”方向成键。如C=C中键能较小的键。)等
2、旧理论:共价键形成的条件是原子中必须有成单电子,自旋方向必须相反,由于一个原子的一个成单电子只能与另一个成单电子配对,因此共价键有饱和性。如原子与Cl原子形成HCl分子后,不能再与另外一个Cl形成HCl2了。
3、新理论:共价键形成时,成键电子所在的原子轨道发生重叠并分裂,成键电子填入能量较低的轨道即成键轨道。如果还有其他的原子参与成键的话,其所提供的电子将会填入能量较高的反键轨道,形成的分子也将不稳定。 像HCL这样的共用电子对形成分子的化合物叫做共价化合物
金属键
1.概述:化学键的一种,主要在金属中存在。由自由电子及排列成晶格状的金属离子之间的静电吸引力组合而成。由于电子的自由运动,金属键没有固定的方向,因而是非极性键。金属键有金属的很多特性。例如一般金属的熔点、沸点随金属键的强度而升高。其强弱通常与金属离子半径成逆相关,与金属内部自由电子密度成正相关(便可粗略看成与原子外围电子数成正相关)。
2.改性共价键理论:在金属晶体中,自由电子作穿梭运动,它不专属于某个金属离子而为整个金属晶体所共有。这些自由电子与全部金属离子相互作用,从而形成某种结合,这种作用称为金属键[1]。由于金属只有少数价电子能用于成键,金属在形成晶体时,倾向于构成极为紧密的结构,使每个原子都有尽可能多的相邻原子(金属晶体一般都具有高配位数和紧密堆积结构),这样,电子能级可以得到尽可能多的重叠,从而形成金属键。上述假设模型叫做金属的自由电子模型,称为改性共价键理论。这一理论是1900年德鲁德(drude)等人为解释金属的导电、导热性能所提出的一种假设。这种理论先后经过洛伦茨(Lorentz,1904)和佐默费尔德(Sommerfeld,1928)等人的改进和发展,对金属的许多重要性质都给予了一定的解释。但是,由于金属的自由电子模型过于简单化,不能解释金属晶体为什么有结合力,也不能解释金属晶体为什么有导体、绝缘体和半导体之分。随着科学和生产的发展,主要是量子理论的发展,建立了能带理论。
洪德规则
高分辨光谱事实揭示核外电子还存在着一种奇特的量子化运动,人们称其为自旋运动,用自旋磁量子数(spin m.q.n)表示,每个轨道最多可以容纳两个自旋相反的电子。记做“↑↓”但需要指出,这里的自旋和地球的自转不同,自旋的实质还是一个等待发现的未解之谜[1]。
原子核也可以存在净自旋。由于热平衡,通常这些原子核都是随机朝向的。但对于一些特定元素,例如氙-129,一部分核自旋也是可能被极化的,这个状态被叫做超极化,在核磁共振成像中有很重要的应用。
洪德在总结大量光谱和电离势数据的基础上提出:电子在简并轨道上排布时,将尽可能分占不同的轨道,且自旋平行[3]。对于同一个电子亚层,当电子排布处于
全满(s^2、p^6、d^10、f^14)
半满(s^1、p^3、d^5、f^7)
全空(s^0、p^0、d^0、f^0)
时比较稳定。
‘肆’ 化学中电子层怎么形成共价键
按成键方式
σ键
σ键(sigma bond)
由两个原子轨道沿轨道对称轴方向相互重叠导致电子在核间出现概率增大而形成的共价键,叫做σ键,可以简记为“头碰头”(见右图)。[11] σ键属于定域键,它可以是一般共价键,也可以是配位共价键。一般的单键都是σ键。原子轨道发生杂化后形成的共价键也是σ键。由于σ键是沿轨道对称轴方向形成的,轨道间重叠程度大,所以,通常σ键的键能比较大,不易断裂,而且,由于有效重叠只有一次,所以两个原子间至多只能形成一条σ键。
π键(pi bond)
π键
成键原子的未杂化p轨道,通过平行、侧面重叠而形成的共价键,叫做π键,可简记为“肩并肩”(见右图)。[11] π键与σ键不同,它的成键轨道必须是未成对的p轨道。π键性质各异,有两中心,两电子的定域键,也可以是共轭Π键和反馈Π键。两个原子间可以形成最多2条π键,例如,碳碳双键中,存在一条σ键,一条π键,而碳碳三键中,存在一条σ键,两条π键。
π键中的π电子可以吸收紫外线并被激发,所以,含有π键的化合物有抵御紫外线的功能,防晒霜正是利用了这个原理防护紫外线对人的伤害。[11]
苯分子中的大π键
共轭π键具有特殊的稳定性,例如苯环中存在6中心6电子的大π键,显现出芳香性,不易发生加成和氧化反应,而易发生亲电取代,与苯环有类似键型的化合物包括部分杂环化合物、稠环烃和其他烃类,化学家埃里希·休克尔通过分子轨道计算得出了环烯烃芳香性判定的休克尔规则(亦名4n+2规则),其它常见的非苯芳烃包括薁、[18]轮烯等;而石墨的每一层都有一个无穷大的π键,电子在这个超大π键中可以自由移动,类似于金属键,这也是石墨可以横向导电的原因。[11]
δ键(delta bond)
δ键
由两个d轨道四重交盖而形成的共价键称为δ键,可简记为“面对面”(见下图)。
δ键只有两个节面(电子云密度为零的平面)。从键轴看去,δ键的轨道对称性与d轨道的没有区别,而希腊字母δ也正来源于d轨道。
δ键常出现在有机金属化合物中,尤其是钌、钼和铼所形成的化合物。通常所说的“四重键”指的就是一个σ键、两个π键和一个δ键。
其他
以上三种化学键经过组合,可以形成各种不同的键型,例如,一个σ键和两个π键可以组成一个三键,但,有证据表明双原子间的共价键最多不能超过六条。
‘伍’ 价电子指原子核外电子中能与其他原子相互作用形成化学键的电子。
这个有规律!
除了电子层达到稳定结构的元素(如稀有气体等)
只要核外电子数为1,2,3甚至4的元素,主要是失去电子成为阳离子(形成离子键)
核外电子数为5,6,7的元素,主要是得到电子成为阴离子(当然有特殊情况,如高氯酸中的氯是+7价)
‘陆’ 化学键是如何形成的
旧键断裂吸收能量,新键生成是需要放出能量的.例如:氢气在氧气中燃烧生成水,H-H、O-O这之间的化学键断裂,从而重新组成了H-O-H.由于键断裂吸收的能量小于生成新键放出的能量,所以这是个放热反应.
离子键是由异性电荷产生的吸引作用,例如氯和钠以离子键结合成NaCl分子。
共价键是两个或几个原子通过共有电子产生的吸引作用,典型的共价键是两个原子借吸引一对成键电子而形成的。例如,两个氢核同时吸引一对电子,形成稳定的氢分子。
金属键则是使金属原子结合在一起的相互作用,可以看成是高度离域的共价键。
离子键是通过两个或多个原子失去或获得电子而成为离子后形成。共价键是两个或多个原子共同使用它们的外层电子,
离子键往往在金属与非金属间形成。同一种元素的原子或不同元素的都可以通过共价键结合
‘柒’ 化学键是否由强相互作用引起的吗
强相互作用是作用于强子之间的力,是目前所知的四种宇宙间基本作用力最强的,也是作用距离第二短的(大约在 10^(-15)~10^(-10) m 范围内)。最早研究的强相互作用是核子(质子或中子)之间的核力,它是使核子结合成原子核的相互作用。
化学键的本质是原子周围的电子在成键前后在空间中重新分配,而这种分配使得能体系的能量降低。
一切化学反应实质上就是原子最外层电子运动状态的改变;在化学反应中吸收或者释放的能量就叫做化学能,化学能的来源是在化学反应中由于原子最外层电子运动状态的改变和原子能级发生变化的结果”。
两回事,化学键是核外电子的事,强相互作用是原子核内的事,不属于化学研究范围。
‘捌’ 原子之间的化学键 为什么会形成(别跟我说是化学反应引起的)
因为微观的物质粒子,同宏观的星星一样,不仅都有万有引力,而且都有自转。这样自转和万有引力产生的合力,也使物质粒子像星星一样,在外围形成类似卫星轨道、行星轨道,等等各种轨道,而在核的外围形成平行于核表面的电子轨道。也会像星星形成之初,自身甩出围绕自身旋转的下一级星星一样,即原子在形成之初,由核自身甩出围绕自身旋转的下一级—电子。由于最外层电子不是挨着的,这样最外层有电子的方向,核的引力为平衡。而在两个最外层电子之间空当方向,因核处于没有最外层电子方向上,而使核引力产生剩余。这样剩余的引力,就对周围其它核最外层电子产生吸引,从而达到自身平衡。这种为自身随时达到平衡,所产生对其它核最外层电子的吸引力,就是原子之间的化学键为什么会形成的原因。不知这么理解问题,与书对不对立。
‘玖’ 化学键是怎样形成的
就是原子之间为了减少它们的核外电子运动对外界造成的不平衡程度而形成的配对电子,由于不同的原子核外虚体环境对其核外电子的束缚能力的不同,
产生了不同的配对方式即不同的键