2021-2022学年高二物理竞赛课件：共价结合_第1页
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文档简介

1、共价结合共价结合 共价结合是靠两个原子各贡献一个电子 共价键IV 族元素C (Z=6)、Si、Ge、Sn (灰锡)等晶体，属 金刚石结构 共价键的现代理论 以氢分子的量子理论为基础 两个氢原子A和B，在自由状态下时，各有一个电子 归一化波函数 原子核的库仑势 当原子相互靠近，波函数交叠，形成共价键 两个电子为两个氢原子所共有单个原子中的电子的波函数 分别属于A原子和B原子，满足薛定谔方程描写其状态的哈密顿量薛定谔方程 下标A和B代表两个原子，1和2代表两个电子分子轨道法 (Molecular Orbital method MO method) 简化处理问题 忽略两个电子之间的相互作用V12，考

2、虑全同性简化为单电子问题 假定两个电子总的波函数满足薛定谔方程 全同性单电子波动方程-分子轨道波函数两个等价的原子A和B选取分子轨道波函数为原子轨道波函数的线性组合因为该电子既属于A,也属于B，不可分辨。Linear Combination of Atomic Orbitals LCAO 属于两个原子的两个单电子波函数分别为薛定谔矩阵方程分子轨道波函数计算待定因子 归一化常数 C分子轨道波函数两种分子轨道之间能量差别分子轨道波函数 负电子云与原子核之间的库仑作用，成键态能量 相对于原子能级降低了，与此同时反键态的能量升高 成键态上可以填充两个自旋相反的电子，使体系的能量下降，意味着有相互吸引的

3、作用分子轨道波函数共价键结合的两个基本特征 饱和性和方向性 饱和性 共价键形式结合的原子能形成的键的数目有一个最大值，每个键含有2个电子，分别来自两个原子 共价键是由未配对的电子形成IV族 VII族的元素共价键数目符合8N原则 价电子壳层如果不到半满，所有电子都可以是不配对的，因此成键的数目就是价电子数目 价电子壳层超过半满时，根据泡利原理，部分电子必须自旋相反配对，形成的共价键数目小于价电子数目 方向性 原子只在特定的方向上形成共价键，各个共价键之间有确定的相对取向根据共价键的量子理论，共价键的强弱取决于形成共价键的两个电子轨道相互交叠的程度 一个原子在价电子波函数最大的方向上形成共价键 对于金刚石中C原子形成的共价键，要用“轨道杂化”理论进行解释C原子 6个电子，1s2，2s2和2p2。 只有2个电子是未配对的 而在金刚石中每个C原子和4个近邻C原子形成共价键金刚石共价键的基态由2s和2p波函数的组合构成杂化轨道的特点 电子云分别集中在四面体的4个顶角

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