一、共价键理论
化学中的化学键理论
化学中的化学键理论化学键是指原子间的吸引力力，是分子形成的基础。
化学键的形成、性质和断裂是化学反应的重要环节，也是化学研究的核心内容。
化学键理论是化学学科中的重要分支之一，它揭示了化学键的性质和本质，为化学科学的发展和应用提供了理论基础。
1. 传统化学键理论在传统的化学中，原子间的化学键是指开尔文的“亲和力”理论。
它将原子的吸引力定义为原子核和共享了某些电荷的电子间的作用力，是一个纯经验的观点。
它不是一个特别准确的预测性理论，但是仍然在一些情况下被广泛使用。
2. 共价键理论共价键理论是指两个原子通过共享电子共同发展出的化学键。
这一理论揭示了共价键的本质，即原子间电子的共享。
共价键通常用杂化轨道理论来解释。
杂化轨道理论认为，原子的价电子空壳轨道中的电子可能会混合成新的、更稳定的轨道，称为杂化轨道。
杂化轨道提供了一个更准确的方法来描述共价键——如在氨分子中，氮原子价电子空壳轨道和氢原子的原子轨道混合，产生了四个杂化轨道，分别用于和四个氢原子组成共价键。
3. 离子键理论离子键理论是指形成离子键的原理。
它是一种典型的原子或分子排斥的现象。
当两种化学物质中含有带电离子时，离子间会产生电吸引力，因此导致它们结合到一起，而这些带电离子被称为离子。
离子键通常发生在化合物中，如氯化钠（NaCl）和硫酸二钾（K2SO4）。
4. 金属键理论金属键是指金属中的化学键，通常是由金属离子通过共享电子形成金属键。
金属离子在结晶中排列成空间有序的三维结构，形成晶格。
这种排列方式为金属提供了良好的机械性能和导电性能，在大规模制造工业用金属和合金方面有着重要的应用。
总之，化学键理论是化学学科的核心，它揭示了化学键的本质及其反应机理，为探索化学反应规律和推进实用化学技术发展提供了基础。
为了更好地掌握化学反应过程，我们需要深入了解化学键理论，并将其应用于实践中。
共价键理论
1927年，Heitler 和London 用量子力学处理氢气分子H2，解决了两个氢原子之间化学键的本质问题，并将对H2 的处理结果推广到其它分子中，形成了以量子力学为基础的共价键理论(V. B. 法)。
1共价键理论2共价键的形成A、B 两原子各有一个成单电子，当A、B 相互接近时，两电子以自旋相反的方式结成电子对，即两个电子所在的原子轨道能相互重叠，则体系能量降低，形成化学键，亦即一对电子则形成一个共价键。
形成的共价键越多，则体系能量越低，形成的分子越稳定。
因此，各原子中的未成对电子尽可能多地形成共价键。
配位键形成条件：一种原子中有孤对电子，而另一原子中有可与孤对电子所在轨道相互重叠的空轨道。
在配位化合物中，经常见到配位键。
、3共价键的特征——饱和性、方向性饱和性：几个未成对电子（包括原有的和激发而生成的），最多形成几个共价键。
例如：O 有两个单电子，H有一个单电子，所以结合成水分子，只能形成2个共价键；C最多能与H 形成4个共价键。
方向性：各原子轨道在空间分布是固定的，为了满足轨道的最大重叠，原子间成共价键时，当然要具有方向性。
1940年Sidgwick 提出价层电子对互斥理论，用以判断分子的几何构型. 分子ABn 中，A 为中心，B 为配体，B均与A有键联关系. 本节讨论的ABn 型分子中，A为主族元素的原子.4理论要点ABn 型分子的几何构型取决于中心 A 的价层中电子对的排斥作用. 分子的构型总是采取电子对排斥力平衡的形式.1）中心价层电子对总数和对数a）中心原子价层电子总数等于中心A 的价电子数（s + p）加上配体在成键过程中提供的电子数，如CCl4 4 + 1×4 = 8b）氧族元素的氧族做中心时：价电子数为6，如H2O,H2S;做配体时：提供电子数为0，如在CO2中.c）处理离子体系时，要加减离子价d）总数除以2 ，得电子对数：总数为奇数时，对数进1，例如：总数为9，对数为5 2）电子对和电子对空间构型的关系电子对相互排斥，在空间达到平衡取向. 3）分子的几何构型与电子对构型的关系若配体数和电子对数相一致，各电子对均为成键电对，则分子构型和电子对构型一致。
共价键理论
共价键理论
一个原子含有几个未成对电子，就可以和几个自旋量 子数不同的电子配对成键，或者说，原子能形成共价键的数 目是受原子中未成对电子数目限制的，这就是共价键的饱和 性。例如，H原子只有一个未成对电子，它只能形成H2而不 能形成H3；N原子有三个未成对电子，N和H只能形成NH3， 而不能形成NH4。由此可知，一些元素的原子（如N、O、F 等）的共价键数等于其原子的未成对电子数。
共价键理论
图2-7 CH4分子的形成
共价键理论
C原子的1个s轨道与3个p轨道经杂化形成4个sp3杂化轨道 ，每一个sp3新轨道一端膨胀一端缩小，C原子和H原子成键时 从较大的一端进行轨道重叠，4个sp3杂化轨道间的夹角为 109.5°。可见，原子轨道杂化的原因是杂化后轨道形状发生改 变(一端显得突出而肥大)，便于最大重叠；轨道方向改变，使 成键电子距离最远，斥力最小，能量降低。总之，杂化后能 增大轨道重叠区域，增强成键能力，使分子更稳定。
共价键理论
(2)π键。 原子轨道以“肩并肩”的方式 发生重叠，轨道重叠部分对通过
一个键轴的平面具有能面反对称性，这 种键称为π键，如pzpz、pypy轨道重叠形成π 键，如图2-5(b)所示。
共价键理论
图2-5 σ键和π键形成示意图
共价键理论
有些分子中既有σ键， 也有π键。例如，N2分子的 结构中有一个σ键和两个π键。 N原子的电子层结 ，而pypy、pz-pz分别沿y轴和z轴 相互平行或以“肩并肩”的 方式重叠形成π键，如图2-6 所示。
含有配位键的化合物称为配位化合物，这类化合物将在以后 的章节中讨论。
2020高中化学路易斯共价键理论
Each Covalent Bond contains two electrons
Carbon has 4 valence electrons
H HCH
H methane
H HCH
H
HC
Ne Neon
Stable Octet required
Covalent Bonding – Atoms Share Electrons
NO2
Number of valence electrons = 17
ONO
ONO
ONO
Molecules and atoms which are neutral (contain no formal charge) and with an
unpaired electron are called Radicals
可以通过共用电子对形成分子，共价键，共价分子。 八隅体规则
Lewis Symbols
Represent the number of valence electrons as dots Valence number is the same as the Periodic Table Group Number
1. Odd Number of Electrons
NO
Number of valence electrons = 11
NO
NO
Resonace Arrows
Resonance occurs when more than one valid Lewis structure can be written for a particular molecule (i.e. rearrange electrons)
共价键理论
π键
H C C H H H = H H H C CH H C O = H H H
π键
C O
sp杂化（VSEPR模型AY2） sp杂化（VSEPR模型AY 杂化 模型
杂化轨道 杂化轨道 轨道夹 杂化轨道 成键 类型 数目 含量 角 构型 ２ 分子 构型 实例 BeCl2 C2H2 CO2
1 s、1 p 180° 直线形 σ键 直线形 180° 2 2 杂化类型
三、价层电子对互斥理论
要点：在AXm型分子中，分子的立体构型 是价层电子对相互排斥的结果，价层电子 对指包括成键电子对和未成键的孤对电子 对，分子的几何构型总是采取电子对相互 排斥最小的那种结构。
三、价层电子对互斥理论 1. 通式AXnEm表示所有只含一个中心原子的分子或离子组成， 通式AX 表示所有只含一个中心原子的分子或离子组成，
两个氢原子悄悄地靠近
共价键的定义：通过电子云（原子轨道）的重叠（ 共价键的定义：通过电子云（原子轨道）的重叠（共用电 子对） 子对）形成的化学键 共价键的本质：电性作用。原子核对重叠负电区域的吸引， 共价键的本质：电性作用。原子核对重叠负电区域的吸引， 使成键两原子相互接近。 使成键两原子相互接近。
中心原子， 配位原子(端位原子) A：中心原子，X：配位原子(端位原子)，下标n：配位原 子的个数， 中心原子上的孤对电子对， 子的个数，E：中心原子上的孤对电子对， m：孤电子对 数。
的数目称为价层电子对数，VSEPR模 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， 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， 分布在分子中，因此，m+n的数目决定了分子或离子中的
路易斯理论doc
Lewis的贡献在于提出了一种不同于离子键的新的键型,解释了 X比较小的元素之间原子的成键事实.但Lewis没有说明这种键的实质,适应性不强.在解释BCl3, PCl5等未达到稀有气体结构的分子时,遇到困难:
二价键理论(Valence Bond Theory)
a)键能
AB(g) —— A(g) + B(g) H = EAB= DAB
对于双原子分子，解离能DAB等于键能EAB，但对于多原子分子，则要注意解离能与键能的区别与联，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:
法1共价键的形成ab两原子各有一个成单电子当ab相互接近时两电子以自旋相反的方式结成电子对即两个电子所在的原子轨道能相互重叠则体系能量降低形成化学键亦即一对电子则形成一个共价键
一.路易斯理论
1916年,美国的Lewis提出共价键理论.认为分子中的原子都有形成稀有气体电子结构的趋势,求得本身的稳定.而达到这种结构,并非通过电子转移形成离子键来完成,而是通过共用电子对来实现.
1927年, Heitler和London用量子力学处理氢气分子H2,解决了两个氢原子之间化学键的本质问题,使共价键理论从典型的Lewis理论发展到今天的现代共价键理论.
1.氢分子中的化学键
量子力学计算表明,两个具有 电子构型的H彼此靠近,两个1s电子以自旋相反的方式形成电子对,使体系的能量降低.
H < 0,表示由2H形成H2时,放出热量.相反过程:
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.
理论有机化学第一章共价键概述
共价键是有机物最为基本的一种键，是化学反应以及有机化学反应的重点。 在本章中将从多个方面对共价键进行详细介绍，以便更好地理解有机化学反 应。
共价键的成键原理
价电子结构
介绍原子的价电子相关结构以及 价电子种类。
分子轨道理论
介绍分子轨道理论形成的原理和 特点。
杂化理论
详细介绍杂化理论形成的原理和 种类。
介绍共价键的键长定义以及如何计算键长。
键能的定义与计算公式
详细解释共价键键能的计算公式和其原理。
主要影响键长和键能的因素
探讨影响共价键长度和能量的因素。
共价键的键级与键极性
1
键级的概念和种类
介绍共价键的键级概念和种类，如单键，双键和三键。
2
键级的计算和代表
解释如何计算共价键的键级，并给出一些代表性的有机物。
3
键极性的概念和影响
探究共价键的极性产生原因和对化学反应的影响。
共价键的构造规则
Lewis结构法则
讲解Lewis结构法则，以确保正 确精确地表示化学物质的共价键 和成键结构。
价键理论法则
详细解释价键理论法则，以便深 入理解共价键的形成过程。
共振结构法则
探索共振结构法则对共价键长和 键能的影响以及共振等离子体的 形成条件。
共价键的示例与应用
碳氢键的示例和特点
介绍碳氢键最为经典的共价键类型的示例和特点。
环状共价键的应用
探索环状共价键在航空航天、石油化工和新能源开发中的应用。
多双键有机物的产生和应用
详细解释多双键有机物的产生过程和应用领域。
轨道重叠
探索共价键成键过程中轨道重叠 的原理和影响。
共价键的性质与特点
高中杂化轨道理论(图解)
高中杂化轨道理论(图解）一、原子轨道角度分布图二、共价键理论和分子结构价键法（VB法）价键理论一：１、要点：⑴、共价键的形成条件：①、先决条件：原子具有未成对电子；②、配对电子参与成键的原子轨道要满足对称匹配、能量相近以及最大重叠的原则；③、两原子具有成单的自旋相反的电子配对，服从保里不相容原理。
⑵、共价键的本质：是由于原子相互接近时轨道重叠，原子间通过共用自旋相反的电子使能量降低而成键。
⑶、共价键的特征：①、饱和性，一个原子有几个未成对电子（包括激发后形成的未成对电子），便和几个自旋相反的电子配对成键；而未成对电子数是有限的，故形成化学键的数目是有限的。
②、根据原子轨道最大重叠原理，原子轨道沿其角度分布最大值方向重叠，即共价键具有一定的方向性。
⑷、共价键的类型：单键、双键和叁键。
①、σ键和π键。
ⅰ、σ键：沿键轴方向重叠，呈圆柱形对称，称为σ轨道，生成的键称为σ键σ是希腊字母，相当于英文的s，是对称Symmetry[`simitri]这个字的第一个字母）。
σ键形成的方式：ⅱ、π键：两个p 轨道彼此平行地重叠起来，轨道的对称面是通过键轴的平面，这个对称面就叫节面，这样的轨道称为π轨道，生成的键称为π键（π相当于英文的p ，是平行parallel[`p ?r ?lel]的第一个字母）。
π键的形成过程：，σ键和π键的比较 σ键（共价键中都存在σ键） π键 （只存在不饱和共价键中）重叠方式 （成建方向）沿两电子云（原子轨道）的键轴方向以“头碰头”的方式遵循原子轨道最大程度重叠原理进行重叠两互相平行的电子云（原子轨道）以“肩并肩”的方式遵循原子轨道最大程度重叠原理进行重叠 重叠程度重叠程度较大 重叠程度较小 电子云形状共价键电子云（重叠部分）呈轴对称 共价键电子云（重叠部分）呈镜像对称 牢固程度强度较大，键能大，较牢固，不易断裂 强度较小，键能较小，不很牢固，易断裂 化学活泼性不活泼，比π键稳定 活泼，易发生化学反应健 型项 目类型s-s、s-p、、p-p、s-SP杂化轨道、s-SP2杂化轨道、s-SP3杂化轨道、杂化轨道间p－pπ键，、p－p大π键是否能旋转可绕键轴旋转不可旋转，存在的规律共价单键是σ键，共价双键有一个σ键，有一个π键；共价叁键有一个σ键，有两个π键。
第二章 有机化合物的化学键
第一节 共价键
一、共价键的形成 （一）价键法
1916年 Lewis 提出了经典共价键理论：稀有 气体除氦仅有两个价电子外，其他的价电子层中均 为八个电子，路易斯共价键理论又称为八隅律。
共价键的形成看作是电子配对或原子轨道相互 重叠的结果。
1
共价键理论基本要点
1、共价键的成键条件：自旋方向相反的单电子相互 配对, 使电子云密集于两核之间, 降低了两核间正电 荷的排斥力, 增加了两核对电子云密集区域的吸引力， 因此，使体系能量降低，形成稳定的共价键。
13
（四）共价键的极性和极化
1、键的极性与分子的极性
对于同种原子形成的共价键，公用电子 由两个原子核均等“享用”：
H﹕H H3C ——— CH3
两个成键原子既不带正电荷 ,也不带负电 荷，这种键没有极性，叫非极性共价键。
H C
HH
H
C H
H
H C
HH
H
C H
H
当两个不同原子成键时，由于两个键合原子拉电 子能力不同，使共用电子对发生偏移，一端带部分负 电荷(δ-)，另一端带部分正电荷(δ+)：
三、有机化合物的反应类型
有机反应涉及旧键的断裂和新键的形成。 键的断裂有均裂和异裂两种方式：
(一) 均裂 ——> 自由基反应
均裂
H3C H
H3C + H
带有单电子的原子或基团称为自由基 。经过 均裂生成自由基的反应叫作自由基反应。一般在 光、热或过氧化物存在下进行。
21
(二) 异裂 ——> 离子型反应
价键断裂过程中吸收的能量。键能愈大则键愈稳定。
常见共价键的键能 （kJ/mol）
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。
无机化学 共价键理论
6.1 共价键理论
H 的1s 轨道与 Cl 的 3px 轨道重叠示意图
第六章 分子结构与晶体结构
3 共价键的特征 共价键具有方向性(最大重叠原理):
6.1 共价键理论
重叠最大
相互抵消
重叠很少
第六章 分子结构与晶体结构
6.1 共价键理论
4 共价键的类型
（1）根据原子轨道重叠的方式 ①σ（西格玛）键——以“头碰头” 方式进行重叠， 轨道的重叠部分沿键轴呈圆柱形对称分布。 ②π键——原子轨道中两个互相平行的轨道如py或pz 以“肩并肩” 方式进行重叠，轨道的重叠部分垂直 于键轴并呈镜面反对称分布 。
非极性共价键：如 H-H、Cl-Cl
元素的电负性相同，电子云在两核间均匀分布， 即为非极性共价键；电负性不同，在共价键两段出现 了电的正极和负极，称为极性共价键。
第六章 分子结构与晶体结构
6.1 共价键理论
4 共价键的类型 (3)配位共价键 含义：凡共用电子对由一个原子单方面提供,所形成的 共价键。 形成条件 ： ①一个原子价层有孤电子对(电子给予体) ②另一个原子价层有空轨道(电子接受体)
第六章 分子结构与晶体结构 4 共价键的类型
6.1 共价键理论
例 CO
2s 2p
C
O
2s 2p
:C: O C = O
电子式 分子结构式
π配键→
σ键 ··
π键→:C·—O·:
价键结构式
第六章 分子结构与晶体结构
6.1 共价键理论
5 键参数
（1）键长 形成共价键的两个原子核之间的距离称为键长（也叫键距）。
1.理解共价键的形成 2.理解价键理论的要点 3.掌握共价键的特征★ 4.掌握共价键的类型★ 5.理解键参数
《共价键理论》课件
配位共价键是指一方提供空轨道，另一方提供孤对电子来形成的共价键。这种类型的共价键常见于过渡金属元素和配位体之间。
过渡金属元素常见的成键方式
过渡金属元素具有可利用的空轨道，容易与配位体形成配位共价键，这种成键方式在过渡金属的化合物中非常常见。
形成稳定的络合物
通过配位共价键，过渡金属元素可以与多个配位体形成络合物，这些络合物通常具有特定的结构和稳定性。
详细描述
在极性共价键中，电子不完全由成键的两个原子共有，而是偏向某一成键原子，产生电偶极矩，形成极性分子。
总结词
分子具有偶极矩
总结词
存在于不同电负性的原子之间
详细描述
由于极性共价键的存在，分子具有偶极矩，使得分子在空间中产生电场，影响其他分子或离子的取向和结合。
总结词
详细描述
总结词
详细描述
总结词
详细描述
详细描述
正常共价键主要存在于非金属元素之间，例如碳、氧、氮、硫等，它们通过共享电子来形成稳定的化合物。
总结词
最常见的共价键类型
总结词
电子完全由成键原子共有
总结词
主要存在于非金属元素之间
01
02
03
04
05
06
总结词
电子偏向某一成键原子
详细描述
极性共价键主要存在于不同电负性的原子之间，例如氢和氯、氧和氟等，它们的电负性差异导致电子偏向某一原子，形成极性分子。
在共价键理论框架内，引入非共价相互作用的描述，提高理论对分子间相互作用的解释能力。
01
量子力学与共价键理论的结合
利用量子力学的高精度描述，改进共价键理论，使其能够更好地处理复杂分子结构和特殊元素行为。
化学键的价键理论共价键价电子对
化学键的价键理论共价键价电子对化学键是化学反应中最基本的概念之一，它描述了原子之间的结合方式。
化学键的形成涉及到共享或转移电子，其中共价键是最常见的一种化学键类型。
共价键形成的基本单位是价电子对，本文将探讨化学键的价键理论及共价键价电子对的性质。
1. 共价键的概念共价键是原子之间通过电子的共享形成的化学键。
在共享过程中，原子通过共享价电子对形成共价键，使得原子能量降低并达到更稳定的状态。
共价键可以形成在同种元素之间（如氢气分子H2）或不同元素之间（如氧气分子O2）。
2. 价键理论2.1 原子轨道和价电子对根据价键理论，原子由核心和围绕核心的电子组成。
电子存在于不同的轨道中，其中价电子是参与形成化学键的电子。
价电子对是共价键的基本单位，可以是一个或多个共享的电子对。
2.2 原子轨道的杂化原子的轨道通过杂化可以重新组合成新的轨道，以适应共享电子对的形成。
常见的杂化类型包括sp、sp2和sp3杂化。
sp杂化产生线性共价键，sp2杂化产生三角平面共价键，sp3杂化产生四面体共价键。
2.3 共价键的形成共价键的形成通过轨道重叠实现。
共价键的形成有两种基本的重叠方式：头-头重叠和边-边重叠。
在共价键形成中，电子云发生重叠，形成化学键。
3. 共价键价电子对的性质3.1 共价键的长度和键能共价键的长度取决于原子核间的距离，较短的键对应于较强的共价键。
共价键的键能是破坏化学键所需的能量，与键的强度相关。
3.2 共价键的极性共价键可以是非极性的或极性的。
非极性共价键是由相同或相似元素之间的共享电子对形成的，如氢气分子H2。
极性共价键是由不同元素之间的共享电子对形成的，电子云偏向电负性较高的原子。
3.3 共价键的结构和分子形状共价键决定了分子的结构和形状。
共价键的方向性以及原子杂化方式对分子形状产生重要影响。
杂化sp3形成四面体分子结构，sp2杂化形成平面三角形分子结构。
4. 应用和意义共价键的理论对于解释化学反应、分子形状及性质具有重要意义。
分子结构和共价键理论
分子结构和共价键理论分子结构是指分子中原子之间的几何排列和相对位置。
分子结构的确定对于理解分子的性质和反应机制至关重要。
根据分子结构的不同，分子可以分为线性、平面三角形、正四面体、平面四边形、平面五边形、八面体等各种类型。
而共价键是指通过共用电子对来连接原子的一种化学键。
共价键的形成是原子间电子的重叠和共享，通过共享电子形成的共价键的强度与原子间的距离和电子云的重叠程度有关。
根据电子对的数量和形式，共价键又可分为单键、双键、三键等不同类型。
共价键理论是用来解释共价键形成和分子结构的理论体系。
共价键理论最初由路易斯在1916年提出，由于其简单和直观的描述方式，被广泛接受和应用。
根据共价键理论，原子通过共享电子对来完成对外层电子的填充，以达到稳定的电子结构。
共价键的形成遵循八个原则，即凯库勒原则，也被称为共价键的“八个原则”。
凯库勒原则的具体内容有：1.原子通过共享电子对来完成稳定的电子结构。
2.原子中的电子仅能拥有共价键所需的电子对数。
3.每个电子对对应一个共价键。
4.共价键通常与共价键的长度成正比，共价键越长，键能越小。
5.共价键的长度与原子半径和离子半径有关。
6.共价键的强度与键能成正比，共价键越紧密，键能越大。
7.共价键的强度与电子云的重叠程度有关，重叠程度越大，共价键越强。
8.共价键的强度与原子质量有关。
根据共价键理论，可以解释分子的稳定性、电荷分布、偶极矩和分子极性等性质。
分子的稳定性与共价键的强度和长度有关，共价键越紧密、越短，分子越稳定。
分子的电荷分布与原子间电子的共享程度有关，共价键的形成使得电子密度在分子中产生偏移，形成电荷云的分布。
分子的偶极矩和分子极性与分子中原子的电负性差有关，原子对电子的吸引能力差异越大，分子的偶极矩越大。
除了凯库勒原则，还有一些额外的因素可以影响共价键的形成和分子结构的稳定性，如共振、键角张力和立体位阻等。
共振是指分子中的双键或三键的位置可以在不同原子之间变化，形成多个共振结构，增加了分子的稳定性。
化学键的共价性与价键理论
化学键的共价性与价键理论化学键是分子固有的结构特征之一，它决定了物质的性质以及化学反应的进行。
化学键的共价性与价键理论是化学中一个重要的概念，对于我们理解化学反应机制和性质变化具有重要意义。
共价性是指两个原子通过共享电子而形成的化学键的特性。
共价键形成的基本原理是原子通过共享其外层电子来使自己更加稳定。
在共价键中，原子通常会共享自己外层轨道上的电子，通过共享电子而形成共享电子对。
共价键的稳定性取决于电子的共享程度，即电子对的有效撞击面积越大，共价键越稳定。
电子对的有效撞击面积取决于两个原子的大小和形状以及电子密度，而这些又受到分子内外的其他电子的影响。
价键理论是解释共价键形成的一种理论。
它是根据分子轨道理论和原子轨道重叠概念来解释共价键的稳定性和性质的。
根据价键理论，当两个原子接近时，它们的原子轨道会重叠形成一个共价键。
这个过程中，原子轨道之间的电子会进行混合重叠，形成分子轨道。
分子轨道比原子轨道更稳定，所以共价键形成后分子比原子更加稳定。
根据原子轨道的对称性，可以分为σ键和π键。
σ键是最稳定的共价键，它是通过两个原子正面相互重叠形成的。
两个原子的轨道相互重叠后，形成了一个对称分子轨道，这个轨道的电子密度在原子间最大。
σ键的形成需要两个原子轴线上的电子重叠，通常形成于原子间成本占据空间最小的轨道上。
在化学反应中，σ键往往是最稳定的键，也是最不容易被断裂的键。
π键是一个相对不稳定的键，它是通过两个原子侧面相互重叠形成的。
两个原子的轨道相互重叠后，形成了一个非对称的分子轨道，这个轨道的电子密度主要在原子轴线的两侧。
由于π键的轨道在原子轴线的两侧，所以π键会受到旁边其他电子的排斥而不稳定。
在化学反应中，π键常常容易被破坏，因为它的结构相对较弱。
总而言之，共价性与价键理论是化学键的一个重要概念，它们描述了原子间通过共享电子形成键的过程和稳定性。
共价键的稳定性取决于电子的共享程度，而价键理论通过分子轨道理论和原子轨道重叠概念来解释了共价键的形成和性质。
价键理论和轨道杂化理论
“能量越低越稳定”是自然界的一个通用法则。
420 kJ/mol
原子中核外电子的排布同样也遵循这一规则。 多电子体系在基态时，核外电子的排布总是尽
552 kJ/mol
可能优先占据能量较低的轨道，按多电子体系 原子轨道能级顺序，由低到高填入轨道。这就 是能量最低原理。
611 kJ/mol 444 kJ/mol
1)
Organic Chemistry
Organic Chemistry
1.3 共价键的理论
一、共价键理论 1、价键理论回顾
有机化合物中的原子主要以共价键相连
2、杂化轨道理论
甲烷CH4的形成
C:2s22p2
H
1) 共价键的本质——两原子互相接近时, 由于原子轨道重叠, 两原子共用自 旋相反的电子对, 使体系能量降低, 而形成化学键.
苯分子的形成
乙炔的生成
离域π键或称共轭体系
p p sp
分子轨道理论与价键理论不同之处是成键电子不再定域在两个成键原子之 间, 而是离域到整个分子中运动。
Organic Chemistry
Organic Chemistry
键能与键长比较
376 kJ/mol 1.09Å 835 kJ/mol
能量最低原理
共价键的饱和性: 原子的价键数 = 原子未成对电子的数目; 共价键的方向性(最大重叠原理): 共价键键能与原子轨道重叠程度成正比。
2、杂化轨道理论
乙烷的生成
sp3
键电子云集中于两原子核的连线上, 呈圆柱形分布, 可绕键轴自由旋转
H C H C H H H H C C H
p轨道
H
乙烯的生成
H C H C H H
激发
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
(3)由原子轨道组成分子轨道时，必须符合三个条件:(a)对称匹配——既组成分子轨道的原子轨道的符号(位相)必须相同;(b)原子轨道的重叠具有方向性;(c)能量相近。
++ 成键轨道(Π)+--能量+-*反键轨道(Π ) +-+П轨道的示意图1.3、共价键的断裂有机化合物发生化学反应时，总是伴随着某些化学键的断裂和新的共价键的形成，共价键的断裂有两种断裂方式。
1、均裂——成键的一对电子平均分给两个原子或原子团,生成两个自由基。
A:B ? A• + B•(自由基)在有机反应中，按均裂进行的反应叫做自由基反应。
2、异裂——成键的一对电子在断裂时分给某一原子和原子团，生成正负离子。
(1) +CX(1)碳正离子C : X (2)(2) XC碳负离子在有机反应中, 按异裂进行的反应叫做离子型反应。
亲电反应由亲电试剂进攻而引发的反应。
离子型反应亲核反应由亲核试剂进攻而引发的反应。
亲电试剂——在反应过程中接受电子的试剂称为亲电试剂。
亲核试剂——在反应过程中能提供电子而进攻反应物中带部分正电荷的碳原子的试剂。
(二)、取代反应取代反应分自由基取代、亲电取代和亲核取代三种反应类型，其中烷烃的卤代反应是典型的自由基取代反应，苯环的卤代反应是亲电取代反应，而卤代烃的水解则是亲核取代反应的典范。
通常情况下，自由基反应要在引发剂存在的条件下才能进行，有时还需要光照或加热条件;芳烃的亲电取代需要催化剂;卤代烃水解是在碱性条件下进行的。
1.4、甲烷的自由基取代反应horυ?Cl Cl2 Cl ??链引发 CHCHHClCl34??CHCH-ClClCl3?3?2HCl-ClCHCH-ClCl2????3 ?链增长阶段CH-ClCH-Cl?ClCl22?22 ........................................................... ................................................................................ ..ClClCl??2CH-CHCHCH链终止阶段 333??3CHClCH-Cl?3?3从上可以看出，一旦有自由基生成，反应就能连续的进行下去，这样周而复始，反复不断的进行反应，故又称为链锁反应。
凡是自由基反应，都是经过链的引发、链的传递、链的终止三个阶段来完成的。
1.5、苯的亲电取代反应1.5.1、亲电取代反应的机理1、硝化反应+ O-NO] +SOH[HHONO + HOSOOH22422 O- H2NO 2H +- HNO2 NO+NONO222π络合物σ络合物+ HSOH +HSO4 242、卤代反应H-Br-BrBrHClFeBr[FeBr] 34Br2Br+ FeBr3π络合物σ络合物3、磺化反应+ SO + HO + HSO2 HSO33424OH +SOH3Hδδ OSOS+3O4、付—克烷基化(F-C)反应δδ +CHBrAlClCH+CH--Br......AlClCHCHCH[AlClBr]323 323323CHCH23+ CHCHH HBr23H+CHCH +32 AlCl31.5.2、苯环上定位规则的解释(1)、对间位基的解释 (以硝基苯为例)aO > N > C 由于电负性，因此硝基δ δOI为强吸电子基，具有效应，使苯环钝化。
δδ Nδb硝基的π键与苯环上的大π键形成π—π共轭，O δδ因硝基的强吸电子作用，使π电子向硝基转移，形成吸δC电子的共轭效应。
-I、-C方向都指向苯环外的硝基(电荷密度向硝基分布)使苯环钝化，因间位的电荷密度降低的相对少些，故新导入基进入间位。
硝基苯苯环上的相对电荷密度为:NO20.79δ0.95δδ 0.61(2)、对邻、对位基的解释a、甲基和烷基H3C sp为 23HHCCH >spsp3电负性2 具有σ—π共轭C sp为电荷移向苯环+ Cδ有效应 + I甲基具有δ δ诱导效应+I和共轭效应+C都使苯环上电子云密度增加，邻位增加的更多，量子化学计算的结果如下:CH0.9631111.0171 10.99911.011总值为6总值大于6故甲基使苯环活化，亲电取代反应比苯易进行，主要发生在邻、对位上。
b、具有孤电子对的取代基(-OH、-NH、-OR等) 2以苯甲醚为例:OCH 3O > CI电负性具有效应δ δ+ CP —π氧上的电子对与苯形成共轭，具有效应δ由于+C > -I，所以苯环上的电荷密度增大，且邻、对位增加的更多些，故为邻对位定位基。
1.6、卤代烃的亲核取代反应1.6.1、单分子亲核取代反应(S1反应) N实验证明:3?RX CH=CHCHX 苄卤的水解是按S1历程进行的。
22NCHCH33 --CBr+ OH+ BrCOHCH CH33CHCH33 V = KCH C - Br( 3 3)因其水解反应速度仅与反应物卤代烷的浓度有关，而与亲核试剂的浓度无关，所以称为单分子亲核取代反应(S1反应)。
N1、反应机理S1反应是分两步完成的。
第一步: NCH2CHCH33 -δδ慢+ BrCBrCBrCCHCH……CH 333CHCHCH3331( )过渡态第二步:CH2CHCH33 δ快-δCCOHOHC+ OHCHCH……CH 333CHCHCH3332过渡态( )反应的第一步是卤代烃电离生成活性中间体碳正离子，碳正离子再与碱进行第二步反应生成产物。
故S1反应中有活性中间体——碳正离子生成。
N2、S1反应的立体化学 N(1)、外消旋化(构型翻转 + 构型保持)2S1反应第一步生成的碳正离子为平面构型(正电荷的碳原子为sp杂化的)。
N 第二步亲核试剂向平面任何一面进攻的几率相等。
R1RRR11 1CBrCC+OHHO CabRRRRR2232 2RRR333HOa构型转化b 构型保持外消旋体CNu如:HHHHCl OH+CCC+CClCHOHCHHOOCHH慢 3323CHCHCHCHCH 653656565(2)、部分外消旋化(构型翻转 > 构型保持)S1反应在有些情况下，往往不能完全外消旋化，而是其构型翻转 > 构型N 保持，因而其反应产物具有旋光性。
n-n-CH CHn-613CH613613HO60%乙醇2 HOCBrCOHC+S1H HN条件HCHCH33 CH3( ) - 2 -( ) - 2 - ( ) - 2 -辛醇溴辛烷辛醇67%33%左旋2-溴辛烷在S1条件下水解，得到67%构型翻转的右旋2-辛醇，33%构型N 保持的左旋2-辛醇，其中有33%构型翻转的右旋2-辛醇与左旋2-辛醇组成外消旋体，还剩下34%的右旋2-辛醇，所以，其水解产物有旋光性。
1.6.2、双分子亲核取代反应(S2反应) N实验证明:伯卤代烷的水解反应为S2历程。
N- -RCHOH + BrRCHBr + OH22- V = K[ RCHBr ] [ OH ]2 V =水解速度K =水解常数-因为RCHBr的水解速率与RCHBr和OH的浓度有关，所以叫做双分子亲22 核取代反应(S2反应)。
N1、反应机理新键的形成和旧键的断裂同步进行，无中间体生成，经过一个不稳定的―过渡态‖。
HHH δδ HO C BrHO +…+ BrCCBrHO…HH HHHH过渡态中心碳原子与五个从离去基团溴原子的HO其他原子或基团相连接，背面进攻中心碳原子，受溴原由于较为拥挤，导致其热力学稳定性差，易于子的电子效应和空间效应的影断键，使中心碳原子恢响最小。
3sp复杂化。
其反应过程中的轨道重叠变化如下图所示:HHHHO+ BrBrCHOCBrHOC HHHHHHS2 反应成键过程中轨道转变示意图N2、S2反应的立体化学 N-(1)、异面进攻反应(Nu从离去基团L的背面进攻反应中心)。
δδ-- Nu C LNuCNu C + L ……(2)、构型翻转(产物的构型与底物的构型相反——瓦尔登Walden转化)。
HC例如: 613HC613S2N Br+HOCHOC+ BrHH HCCH33 ( ) - 2 -( ) - 2 -溴辛烷辛醇= 34.2α= 9.9αCHCHCH613 613613δδ128 128CIIC++128ICIIH HICHCH33 CHH3实例说明，通过水解反应，手性中心碳原子的构型发生了翻转。
根据大量立体化学和动力学研究材料，可以得出下面的结论:按双分子历程进行亲核取代反应，总是伴随着构型的翻转。
也就是说，完全的构型转化往往可作为双分子亲核取代反应的标志。
(三)、加成反应加成反应的类型分亲电加成反应和亲核加成反应两种。