1.2 共价键理论
1.2.1 离子键、共价键和配位键
1.2.1 离子键、共价键和配位键1.2.2 共价键的属性1.2.1 离子键、共价键、配位键1.2.3 价键理论和分子轨道理论1.2.4 共振论原子：由原子核和核外电子组成。
处于不同能层的电子有着不同的轨道: s、p、d、f、…原子轨道：原子内电子维绕核运动出现几率最大的空间区域。
不同轨道有不同的空间伸展方向。
1.2.1 离子键、共价键和配位键原子：由原子核和核外电子组成。
原子结构学说1.2.1 离子键、共价键和配位键yz P轨道：纺锤形对称分布p x -轨道p y -轨道p z -轨道s-轨道球形对称分布1.2.1 离子键、共价键和配位键xx zzxd x2-y2-轨道d z2-轨道d xy -轨道d xz -轨道d yz -轨道d轨道1、能量最低原则:电子会优先排布在能量最低的轨道上2、Pauli不相容原理:每个轨道上会排布两个自旋相反的电子原子轨道中电子的排布规律：1.2.1 离子键、共价键和配位键在简并轨道的情况下：3、Hund规则:简并轨道：轨道能级相同的轨道，如P X、Py、Pz轨道；优先在每个轨道排布一个自旋平行的电子；当简并轨道的每个轨道上都排布上一个电子后，多出的电子会与原有电子配对，在每个轨道上排布两个自旋相反的电子；原子轨道中电子的排布规律：1.2.1 离子键、共价键和配位键1.2.1 离子键、共价键和配位键八电子规则: 惰性气体稳定,其原子( 除了He )最外层具有8个电子。
1S 2当原子间相互作用形成分子时,倾向于使最外层电子满足惰性气体原子最外层的电子结构。
八隅体：原子（除去H）的最外层电子为8个电子1.2.1 离子键、共价键和配位键离子键：通过电荷转移而形成两种带相反电荷的离子，它们之间存在静电吸引力，这种力称为离子键。
离子键的表示：LiF , Li +F -; NaCl , Na +Cl -离子键特点：1)成键原子间电负性相差较大；2) 成键原子外层电子结构接近于八隅体（外层电子排布为8e）;3) 活泼金属与活泼非金属间常通过离子键作用形成分子;1.2.1 离子键、共价键和配位键CH 3COONa , CH 3COO -Na +共价键：通过成键原子间各提供一个电子而共用一对电子形成的化学键。
一、共价键理论
一、共价键理论1.1、价键理论价键的形成是原子轨道的重叠或电子配对的结果，如果两个原子都有未成键电子，并且自旋方向相反，就能配对形成共价键。
例如:碳原子可与四个氢原子形成四个C—H键而生成甲烷。
HH..*.C4HHH*HHC+**.*HH由一对电子形成的共价键叫做单键，用一条短直线表示，如果两个原子各用两个或三个未成键电子构成的共价键，则构成的共价键为双键或三键CCCC双键三键共价键形成的基本要点:(1)成键电子自旋方向必需相反;(2)共价键的饱和性;(3)共价键的方向性——成键时，两个电子的原子的轨道发生重叠，而P电子的原子轨道具有一定的空间取向，只有当它从某一方向互相接近时才能使原子轨道得到最大的重叠，生成的分子的能量得到最大程度的降低，才能形成稳定的反之。
重叠最大H稳定结合Cl(1)H重叠较小 + 不稳定结合Cl (2)H(1s)Cl(2p)H不能结合(3)ClS 和P电子原子轨道的三种重叠情况1.2、分子轨道理论分子轨道理论是1932年提出了来的，它是从分子的整体出发去研究分子中每一个电子的运动壮态，认为形成的化学键的电子是在整个分子中运动的。
通过薛定谔方程的解，可以求出描述分子中的电子运动状态的波函数ψ，ψ称为分子轨道，每一个分子轨道ψ有一个相应的能量E, E近似的表示在这个轨道上的电子的电离能。
基本观点:(1)当任何数目的原子轨道重叠时，就可形成同样数目的分子轨道。
例如:两个原子轨道可以线性的组合成两个分子轨道，其中一个比原来的原子轨道的能量低，叫成键轨道(由符号相同的两个原子轨道的波函数相加而成)，另一个是由符号不同的两个原子轨道的波函数相减而成，其能量比两个原子轨道的能量高，这中种分子轨道叫做反键轨道。
-=ψ(反键轨道)ψψ2ψA 2B能ψψ(原子轨道) AB量+=ψ1ψψ(成键轨道)1ψBA分子轨道能级图(2)和原子轨道一样，每一个分子轨道只能容纳两个自旋相反的电子，电子总是优先进入能量低的分子轨道，在依次进入能量较高的轨道。
共价键理论
Hybridize
Tetrahedral, all orbital bond angles are 109.5o.
SP2 Hybridization
1s22s22px12py12pz0 basic state Energy 1s22s12px12py1 2pz1 excited state 1s
杂化轨道(hybrid orbital )：杂化后所形 成的新轨道（都是一头大一头小的形态， 有利于轨道重叠）。
（2）hybrid orbital theory
先杂化再成键
（轨道形态优化，单电子数增 多,利于成键）
杂化前后轨道数不变 杂化轨道间尽量在空间取最大夹角
SP3 Hybridization
1s22(sp2)12(sp2)1 2 (sp2)1 2pz1
1s
2s
2p
2s
2p
2p 1s
hybridized state
3 sp2 hybrid orbital
SP2 Hybridization
杂化
CH2=CH2
乙 烯 分 子 的 形 成
头碰头重叠形成C—Cσ键
肩并肩重叠形成C—C 键
SP Hybridization
C C
C C
C C
特殊形式：配位键
２、杂化轨道理论
（1）. hybrid orbital theory
（2）. S P hybridization
（1）Hybridization hybrid orbital
杂化(Hybridization)：原子在形成分 子时，原子中能量相近的轨道可以重新 组合形成新的轨道的过程.
什么是共价键理论
什么是共价键理论
共价键理论是一种描述化学键的理论，主要内容如下：
1. 共价键的本质是电性的，共价键的结合力是两个原子核外共用电子对形成负电区域的吸引力，而不是正、负离子的之间的库伦作用力。
2. 如果A、B两个原子各有一个未成对的电子，若两个单电子所在轨道对称性一致则可以互相重叠，电子以自旋相反的方式成对，两原子形成共价单键，体系的能量降低。
3. 共用电子对也可由其中一个原子提供，称为共价配键。
4. 共价键具有方向性和饱和性。
方向性成因是原子轨道分布具有方向性，饱和性成因是原子价层的单电子数有限。
5. 共价键的特征可以用键能、键长、键角等几个物理量来描述，键角决定几何构型。
以上是共价键理论的主要内容，此理论主要解决H2分子成键实质的问题。
如需了解更多信息，建议查阅化学领域相关书籍文献或咨询化学领域专业人士。
共价键理论
2.共价键理论路易斯理论价键理论价层电子对互斥理论杂化轨道理论分子轨道理论§2. 共价键理论一.路易斯理论解释了X 二价键理论(Valence Bond Theory)电子构型的H < 0,::3) 共价键的键型成键的两个原子间的连线称为键轴. 按成键与键轴之间的关系, 共价键的键型主要为两种:a) 键键特点: 将成键轨道, 沿着键轴旋转任意角度, 图形及符号均保持不变. 即键轨道对键轴呈圆柱型对称, 或键轴是n 重轴.b) 键键特点: 成键轨道围绕键轴旋转180°时, 图形重合, 但符号相反. 如: 两个2Pz 沿z 轴方向重叠:YOZ 平面是成键轨道的节面, 通过键轴. 则键的对称性为:通过键轴的节面呈现反对称(图形相同, 符号相反). 为“肩并肩”重叠.N2分子中: 两个原子沿z轴成键时，Pz 与Pz “头碰头”形成键, 此时, Px和Px, Py和Py 以“肩并肩”重叠,形成键. 1个键, 2个键.4) 键参数化学键的形成情况, 完全可由量子力学的计算得出, 进行定量描述. 但通常用几个物理量加以描述, 这些物理量称为键参数.a) 键能AB(g) ——A(g) + B(g) H = E AB = D AB对于双原子分子，解离能D AB等于键能E AB，但对于多原子分子，则要注意解离能与键能的区别与联系，如NH3:三个D值不同, 而且: 另外, E可以表示键的强度, E大, 则键强. b) 键长分子中成键两原子之间的距离, 叫键长, 一般键长越小, 键越强.例如:另外, 相同的键, 在不同化合物中, 键长和键能不相等. 例如, CH3OH中和C2H6中均有C-H键, 而它们的键长和键能不同.c) 键角是分子中键与键之间的夹角(在多原子分子中才涉及键角).如, H2S 分子, H-S-H 的键角为92°, 决定了H2S 分子的构型为“V”字形;又如: CO2中, O-C-O的键角为180°, 则CO2分子为直线形.因而, 是决定分子几何构型的重要因素.。
1-2-2价键理论
内
（1）σ键
容
（2）π键
目
3、共价键的特性
录
（1）定域性
（2）共价键的饱和性
（3）共价键的方向性
化学键：在分子或晶体中相邻原子间存在的强烈的相互作用。
化学键分类： 离子键：正负离子的静电作用 共价键：电子配对共用 金属键：自由电子将金属的原子或离子连接在一起
++ + +++ + + ++ +
+++ ++ + + + ++
第一章 绪 论
σ键的特点：
① 对称性： “头碰头”成键，成键电子云沿键轴周围呈圆柱形对称分布； ② 稳定性：σ键较稳定，键能大，存在于一切共价键中。
原因：原子轨道在密度最大处重叠，重叠程度最大，形成的共价键最牢固
③ 旋转性：σ键可以旋转：两成键原子可以绕键轴旋转，键不断裂，旋 转的结果改变了分子的空间排列。
共价键理论
随着近代的量子力学的建立，形成了两种现代共价键理论：
价键理论（Valence Bond Theory) VB法
1927年，鲍林L.Pauling（美）和斯莱特J.C.Slater（德）创立 用价电子解释成键及空间构型，认为电子在原子轨道中运动
形象直观，定域的观点，常用于描述非共轭体系；
分子轨道理论（Molecular orbital theory）MO法
2、键的旋转：以 键连接 的两原子不能自由旋转。
转。
3、键的可极化度：较大。
3、键的可极化度：较小。
共价键类型（按共用的电子对数分类）
单键：由一对电子形成的σ共价键叫做单键，用一条短直线表示，C-C 双键：由一个σ键和π键构成 C=C,C=O 三键：由一个σ键和两个互相垂直的π键构成 C≡C
有机化学共价键理论
第六讲共价键理论一、经典共价键理论− Lewis Structure（八电子规则）1916年，美国化学家路易斯（G.N.Lewis）提出：分子中每个原子应具有稳定的稀有气体原子的电子层结构。
这种稳定结构通过原子间共用一对或若干对电子来实现。
这种分子中原子间通过共用电子对结合而成的化学键称为共价键。
1．基本思想：当n s、n p原子轨道充满电子，成为八电子构型，该电子构型稳定，所以在共价分子中，每个原子都希望成为八电子构型（H原子为2电子构型）。
2．共价分子中成键数和孤电子对数的计算：计算步骤：a．令n o−共价分子中，所有原子形成八电子构型（H为2电子构型）所需要的电子总数b．令n v−共价分子中，所有原子的价电子数总和阴离子的价电子总数：各原子的价电子数之和加负电荷数阳离子的价电子总数：各原子的价电子数之和减正电荷数c．令n s−共价分子中，所有原子之间共用电子总数n s = n o - n v，n s/2 = (n o- n v) / 2 = 成键电子对数（成键数）3．Lewis 结构式的书写例如：N 5+，，，NN N NN NN N NN NN N NN NN N N NCH 2N 2（重氮甲烷） ，HCHNN HC HNN（有时，孤对电子省略不写。
）练习：下列各LewisA.N O OOB. NO OOD.N O OO当Lewis 4．Lewis 结构式稳定性的判据 −− 形式电荷Q F (1) Q F 的由来： 以CO 为例nn v = 4 + 6 =10 n l / 2 = (10 - 6) / 2 = 2O 原子上的一个价电子转移给 ，所以氧原子的Q F 为+1，碳原子的Q F 为-1。
- 孤电子数2 = -1 Q F(O) = 6 -3 - 2 = +1H N N NH N N 02H N N N 0(I)(II)(III)形式(I)、(III)中形式电荷小，相对稳定，而形式(II)中形式电荷高，而且相邻两原子之间的形式电荷为同号，相对不稳定，应舍去。
共价键理论
2. AXnEm中(n + m)的数目称为价层电子对数，VSEPR模 型认为，分子中的价层电子对总是尽可能地互斥，均匀地
分布在分子中，因此，m+n的数目决定了分子或离子中的
价层电子对在空间的分布 (与分子立体构型不同 )，可画出 VSEPR理想模型。
三、价层电子对互斥理论 价层电子对互斥理论的判断规则 AXnEm
的，因碳原子的3个2p轨道相互正交(90)，而2s轨道是球形的。
泡林假设，甲烷的中心原子—碳原子在成键时，4个价电子层 原子轨道并不维持原来的形状，而是发生 到4个等同的轨道，总称sp3杂化轨道。 所谓“杂化”，得
四、杂化轨道理论
1931年, 美国化学家泡林提出了杂化轨道理论. 1. 杂化与杂化轨道 在形成多原子分子的过程中，中心原子的若干能量相近 的原子轨道重新组合，形成一组新的原子轨道。这个过程叫做
二、共价键的形成
1.饱和性 形成共价键有最大成键数 最大成键数取决于最外层电子数
2.方向性 电子云的最大重叠原理 重叠越多，原子核对重叠负电区域吸引越大
HCl
二、共价键的形成
2.方向性
二、共价键的形成
2.方向性
H2 S
二、共价键的形成
σ键：原子轨道以“头碰头”的形式重叠所形成的 键
例 BF3
sp2杂化
F
sp2 2p
B 120°
sp2杂化：VSEPR模型AY3
sp2杂化：VSEPR模型AY3
烯烃>C=C<结构中跟3个原子键合的碳原子也是以 sp2杂化轨道为其s-骨架的。 以sp2杂化轨道构建s-轨道的中心原子必有一个垂直于sp2-s骨 架的未参与杂化的p轨道，如果这个轨道跟邻近原子上的平行p轨 道重叠，并填入电子，就会形成∏键。如，乙烯H2C=CH2、甲醛 H2C=O的结构图：
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共价键理论
（1）共价键
两种常见的化学键：
离子键——电子得失共价键——共用电子对
原子的电子配对成键，形成稳定的8电子构型。
4 H + C
H C H H
H H C H H
H
路易斯式
凯库勒式
共价键理论
（VB，valence bond theory）杂化轨道理论
（hybrid orbital theory）
价键理论
原子轨道重叠
共价键的形成
定域性：自旋反平行的两个电子绕核做高速运动,属于成键原子共有。
电子对在两核之间出现的几率最大。
方向性：相连原子轨道重叠成键要满足最大重叠条件。
饱和性：一个电子和另一个电子配对以后，就不能
和其他电子配对，原子中的成单电子数决定成键总数。
杂化轨道理论
1931年，鲍林（Pauling L）提出轨道杂化理论。
碳原子化合价应该为2，最外层电子排布碳原子的电子排布实际上CH 4中碳原子为4价？
1.碳原子的杂化
6
杂化：成键原子的几种能量相近的原子轨道混合起来，重新组合成一组新轨道的过程。
所形成的新轨道称为杂化轨道。
2p x 2p y 2p z
2s
基态
2p x 2p y 2p z
2s
激发态
激发
s p 3
杂化
杂化轨道理论
（2）孤立的原子不发生杂化，只有形成分子的过程中才发生。
（3）条件不同，杂化轨道类型可能不同。
（4）碳原子的杂化：sp3 sp2sp
7
杂化的三种类型
sp 杂化——1个s 轨道+1个p 轨道，生成2个sp 杂化轨道。
sp 2杂化——1个s 轨道+2个p 轨道，生成3个sp 2杂化轨道。
sp 3杂化——1个s 轨道+3个p 轨道，生成4个sp 3杂化轨道。
杂化轨道的空间结构
正四面体形轨道夹角109.50
甲烷分子
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杂化轨道理论
SP 3杂化
杂化的三种类型
sp 杂化——1个s 轨道+1个p 轨道，生成2个sp 杂化轨道。
sp 2杂化——1个s 轨道+2个p 轨道，生成3个sp 2杂化轨道。
sp 3杂化——1个s 轨道+3个p 轨道，生成4个sp 3杂化轨道。
杂化轨道的空间结构
平面三角形轨道夹角1200
正四面体形轨道夹角109.50
甲烷分子
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11杂化轨道理论
SP 2杂化
杂化的三种类型sp 杂化——1个s 轨道+1个p 轨道，生成2个sp 杂化轨道。
sp 2杂化——1个s 轨道+2个p 轨道，生成3个sp 2杂化轨道。
sp 3杂化——1个s 轨道+3个p 轨道，生成4个sp 3杂化轨道。
杂化轨道的空间结构直线形轨道夹角1800
平面三角形轨道夹角1200正四面体形轨道夹角109.50甲烷分子12
13
杂化轨道理论SP 杂化。