12.3价键理论.ppt

1、12.3 价键理论,0902班513宿,（Valence Bond Theory),主讲人：丁雷,1927年海特勒(W. Heitler）和伦敦(F. W. London)首先将量子力学应用到分子结构中，1930年鲍林(L. Pauling)和德国物理学家斯莱特(J. C. Slater)有加以发展，建立了价键理论，简称VB理论（又称电子配对理论）。进一步阐明了价键本质。,12.3.1共价键的本质和特点, R。 ,两个氢原子在平衡距离处形成稳定的氢分子，这种状态称为氢分子的基态。,降低能量成键,参与成键的两个原子各自提供一个合适的轨道 在成键原子接近的时候，两个轨道相互重叠形成属于两个原子的共

2、同轨道,+,+,+,+,+,+,+,+,原子接近时轨道重 叠(即波函数叠加),原子间共用自旋相反的 电子对使能量降低成键,共价键的本质,共价键的特点,饱和性,共价键是由原子间轨道重叠原子共用电子对形成的，每种元素原子所能提供的成键轨道数和形成分子所需提供的未成对电子数是一定的，所以在共价分子中每个成键的总电子数或以单键邻接的原子数目也一定。,氢原子形成氢分子的电子云描述,键,s-s 键,方向性,ClCl的p-p键的形成,HCl的s-p键的形成,键：成键时两原子沿键轴(两个原子核的联线)方向，以“头碰头”的方式发生轨道重叠，轨道重叠的部分呈圆柱形对称。,键：头碰头方式,+,+,+,+,+,+,-

3、,-,-,+,+,+,+,+,+,+,+,+,-,-,-,-,-,-,-,-,-,p-p键的形成,N2中p-p键和p-p键的形成过程,键：电子云对一个通过键轴、密度为零的平面呈对称分布。,共价键饱和性和方向性根源？,思考,根据价键理论，共价键是原子间通过共用电子对（即电子云的重叠）所形成的化学键。共价键形成的本质就是电子云的重叠，电子云重叠越多，分子越稳定。两个原子的未成对电子，只有自旋相反，才能配对形成一个共价键。所以共价键就具有饱和性和方向性。,价键理论的局限,CH4的几何构型 H2O的几何构型,sp1杂化,BeCl2为一直线型分子 Be He2s2,+,-,+,+,+,+,+,-,-,-

4、,sp2杂化 BF3为平面三角形分子 B He2s22p1,+,-,-,+,+,+,+,+,+,+,+,-,-,-,-,-,-,C原子基态电子排布轨道表示式,sp2杂化轨道的形成过程,120,C原子基态原子电子排布的轨道表示式,sp3杂化,CH4为四面体形分子 C He2s22p2,Structure of H2O Molecule （不等性杂化）,2个H原子的1s轨道与O原子的2个单电子的sp3杂化轨道重叠，还余二对sp3杂化后的孤对电子。由于孤对电子的排斥作用，H-O-H键角被压缩为104.28,Structure of NH3 Molecule （不等性杂化）,3个H原子的1s轨道与N原

5、子的3个单电子的sp3杂化轨道重叠，还余一对sp3杂化后的孤对电子。由于孤对电子的排斥作用，H-N-H键角被压缩为107.28,PCl5的分子结构 P Ne3s23p33d0 sp3d杂化,SF6的分子结构 S Ne3s23p43d0 sp3d2杂化,乙烯分子C2H4,C原子的sp2杂化,乙炔分子C2H2,C原子sp杂化,乙烷、乙烯乙炔分子的键级、键长和键能的比较,某些共价键键能（kJ/mol) 键长 / pm (1pm=10-12m),杂化轨道的主要特征,杂化轨道具有确定的方向性,杂化轨道中s成分增加对键长和键能的影响,杂化轨道随s成分增加键能增大键长减小 p sp3 sp2 sp,共振体的概念,NO2, NO3-, SO2, SO3等分子或离子中的单键和双键的键长相等而且键长数值一般介于单、双键键长之间的实验事实 19311933年Pauling提出了共振体（resonance form）的概念 一些分子或离子的真实结构实际上是两种或两种以上结构式的共振体。,有几种合理的Lewis结构，就可能有几种共振体。 共振结构概念反映了分子中电子的离域性,价键理论小结,原子间轨道重叠，共用自旋相反的电子对，共价键具有饱和性和方向性。 原子内能量相近的轨道可组