化学键理论概述
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。
化学键理论
化学键理论1. 引言化学键理论是化学的基础理论之一，用于解释物质中原子如何通过共用、离子、金属等键形成化合物。
本文将介绍化学键的概念、类型、强度和特点，以及相关的分子轨道理论和晶体结构中的键。
2. 化学键的概念化学键是由原子之间的相互作用力形成的，用于稳定原子之间的连接，以形成化合物。
它是化学反应和化学转化的基础。
根据原子之间电子的共享或转移方式，化学键可分为共价键、离子键和金属键三种类型。
2.1 共价键共价键是由两个原子共用一对电子而形成的。
在共价键中，原子之间的电子密度共享，以形成一个稳定的化合物。
共价键的强度取决于原子间的电子云重叠程度。
2.2 离子键离子键是由正负电荷之间的相互作用力形成的。
离子键通常存在于由金属和非金属元素组成的化合物中，其中金属原子失去电子形成阳离子，非金属原子获得电子形成阴离子。
离子键的强度取决于产生的离子之间的吸引力。
2.3 金属键金属键是金属原子之间的强电子云相互作用力形成的。
金属键的特点是原子之间的电子云重叠形成一个导电的金属电子海，这种电子海使得金属具有良好的导电性和延展性。
3. 化学键的强度和特点化学键的强度决定了化合物的稳定性和性质。
共价键通常强于离子键和金属键。
化学键的强度可以通过键能来衡量，键能是在形成化学键时放出或吸收的能量。
化学键的特点还包括键长和键角。
键长是指两个原子之间的距离，它通过实验或计算得到。
键角是指连接三个原子的两个化学键之间的夹角，它决定了分子的形状和空间结构。
4. 分子轨道理论分子轨道理论是用于描述共价键形成和分子性质的理论。
根据分子轨道理论，原子中的原子轨道会线性组合形成分子轨道。
分子轨道存在于整个分子中，描述了共价键中电子的分布情况。
常见的分子轨道包括Sigma（σ）轨道和Pi（π）轨道。
Sigma轨道是由轴向重叠形成的，是共价键中电子密度最高的轨道。
Pi轨道则是通过平面上的侧向重叠形成的，通常存在于双键和三键中。
5. 晶体结构中的键除了在分子中形成化学键外，化学键也存在于晶体结构中。
分子结构-化学键理论概述
共价键的本质——从上面分析可知， 共价键依然是电性的，本质是轨道重 叠和电子共用，但这时是共用电子形 成的负电区域的引力，而不是库仑静 电引力。
11-2-3 现代价键理论（电子配对法） 的要点
1 共价键的形成
鲍林等人将海特勒－伦敦氢分子方法推 广到其他复杂分子系统中，认为共价键的形 成必须符合以下原理：
11-1 离子键理论
11-1-1 离子键的形成
1916年德国化学家柯塞尔（科塞尔） 根据稀有气体具有稳定结构的事实提 出了离子键理论。
离子键的形成机制
稳定倾向——活泼金属原子和活泼非金属原子接近 时，都有达到稳定稀有气体结构的倾向。
电子转移——这时活泼金属原子易失去价电子，成 为带正电荷的正离子 (阳离子)；活泼非金属原子易 得到相应电子，成为带负电荷的负离子 (阴离子)， 即电子转移。一旦形成正负离子，两者继续靠近时 电子结构变化不大。
d ＝ r+＋r就可以得到其他离子的半径。
离子半径（pm）
离子半径变化规律
同主族上下同电荷离子半径增加； 同周期中，正离子电荷越高越小， 负离子电荷越高越大。
同元素：正离子＜原子＜负离子。
对性质的影响——离子半径越小，引力 越大，熔点和沸点越高（限于典型的离 子晶体）。同时影响化学性质，如I-、 Br -、Cl -、 F-的还原性依次降低。
计算——晶格能难以直接测量，可应 用玻恩-哈勃循环间接测量得到（实际
得到的是ΔH，但和ΔU相差不大，因此忽略 了差别 ）。
玻恩-哈勃循环（重要） Q Na ( s ) + 1/2 F2 ( g )
S
D/2
Na ( g )
F (g)
I
E
NaF ( s ) U0
化学键理论
偶联剂分子应至少含有两种官能团，第一种官能团在理论上可于增强材料起化学反应，第二种官能团在理论上应能参与树脂的固化反应，与树脂分子链形成化学键结合，于是，偶联剂分子像“桥”一样，将增强材料与基体通过共价键牢固地连接在一起了。
1简介1949年，Bjorksten和Lyaeger共同提出化学键理论。
关于分子（或晶体）内相邻原子（或离子）间相互结合的理论。
按照这种理论，原子（或离子）是以化学键的形式结合成分子（或晶体）的。
形成化学键的物理机制是电磁相互作用。
2重要意义分子中元素原子的电子从一个原子转移到另一个原子而形成正负离子，由电荷相反的正负离子通过其过剩电荷的库伦力彼此吸引形成分子，这种静电库伦力称为离子键；原子间以共享电子对的方式形成分子，这种化学键称为共价键；在通常情况下，共价键共享的电子对分别由两个原子提供，有时共享的电子对则是由一个原子提供的，这样的共价键称为配位共价键；联结金属原子的键称为金属键，金属键的最显著特点是成键电子的流动性，它使金属表现出高度的导电性和导热性；由极性很强的化合物H-X键上的氢原子与另一个键中电负性很大的原子X上的孤立电子相互吸引而形成的分子之间的一种结合力叫氢键。
氢键不是化学键，氢键属于分子间作用力。
氢键的作用力比范德华力强而比化学键弱。
氢键在生理学和蛋白质结构化学上具有重要的意义。
3人类认识人类对物质结合方式的认识源远流长。
在古希腊，恩培多克勒用爱和恨说明物质间的结合和分离，德谟克利特则用原子的漩涡运动说明原子的聚集和分散。
中世纪的J.R.格劳伯（1604～1670）提出了物质同类相亲、异类相斥的思想。
其后还出现了关于物质结合的亲和力说，认为物质的微粒具有亲和力，由此互相吸引而结合在一起。
19世纪初，瑞典化学家J.J.贝采利乌斯（1779～1848）提出了一种建立在正负电相互吸引的观念基础上的电化二元说，从而使亲和力说更加系统化。
阐明分子中原子相互作用的经典价键理论是在原子概念基础上形成的。
化学键理论概述
波恩－哈伯循环 Na ( s ) + 1/2Cl2 ( g )
Δ f HӨm NaCl ( s )
ΔH1＝ΔHvap ΔH2 ＝1/2 E Na ( g ) ΔH3＝I1 Cl ( g ) ΔH4 ＝-Eea,1 ΔH5＝ - U
Na＋( g ) + Cl－( g )
ΔfHӨm = ΔH1 + ΔH2 + ΔH3 +ΔH4 + ΔH5 = ΔHvap + 1/2E+ I1- Eea,1-U
V吸引 = -
q+ · q4 πε0 r
正、负离子之间的总势能与距离 r 关系的势能曲线。
Vp
NaCl 的势能曲线
0
Vp r0
r0
r
近距离相互排斥，远距离相互吸引， 在某一平衡距离时，吸引排斥处于动态平衡，体系势能最小，最稳定。 平衡距离 r0 —— 化学键
配位数 Na+ 6 Cl- 6 无方向性： 电荷球形对称分布 无饱和性： 空间条件允许的情况下，尽可能多的吸引相反的离子。 每个离子周围排列的异号离子的数目是一定的，实际数目与离子半 径及所带的电荷有关。
正离子和负离子之间通过静电引力结合在一起，形 成离子化合物。这种正、负离子间的静电吸引力就叫做 离子键。 当不同的原子通过离子键结合形成分子时，必然伴随 着体系能量的变化，而且新体系的能量大大低于旧体系。 根据库仑定律，两个距离为r，带有相反电荷 q+ 和 q- 的正、 负离子之间的势能 V吸引为：
缺电子体系
奇数电子体系 多电子体系
Be原子半径小，不能有大的形式电荷。
+1 -2 +1
F = Be = • F • •
•
第七章 化学键理论概述
3
BF CH BeCl 3 4 2 实例 HgCl2 BCl3 SiCl4 Be(ⅡA) B(ⅢA) C,Si 中心原子 Hg(ⅡB) (ⅣA)
PH3 N,P
(ⅤA)
NH 3
H2O H2S O,S
(ⅥA)
（5）sp3d2杂化
定义：同一原子内，由1个ns轨道与3个np轨道、 2个nd轨道间发生的杂化叫sp3d2杂化。杂化后形成 的6个新轨道叫sp3d2杂化轨道。 特点：每个sp3d2杂化轨道中含有1/6s成分和 3/6的p成分、2/6的d成分。
2.杂化轨道类型与分子的空间构型 ①sp杂化
由1个ns轨道和1个np轨道进行杂化，组成2个等同的sp杂化轨道。
每个sp杂化轨道中含1/2 s成分和1/2 p的成分。 两个sp杂化轨道之间夹角为180°，分子空间构型为直线型。
BeCl2分子形成过程
②sp2杂化
1个ns轨道和2个np轨道经杂化组成3个等同的sp2杂化轨道。
第七章
分子结构
离子键理论 化学键理论 共价键理论 金属键理论
§7 - 1 离子键理论
一、离子键的特点 1. 离子键的本质是库仑静电作用力 + f ∝ q q /r
q+、q-为离子所带电荷, R为离子间距离。
离子键强度是用晶格能来描述的。
2.离子键的特点：
既无方向性，也无饱和性。 离子化合物是由正负离子通过离子键相互交替连 结而成的晶体结构。
Na(s) + 1/2F2(g) S Na(g) I 1/2D F(g) A
ΔH
NaF(s)
U
Na+(g)
+ F－(g)
式中 S为 Na 的升华热 (108.8 kJ· mol － 1) ， I 为 Na 的电离势（ 495.8 kJ· mol － 1) ， D 为 F 的 键 能 (141.8 kJ· mol － 1 ） ， A 为 F 的 电 子 亲 合 势 (-328.0 2 kJ· mol－1)，ΔH为NaF的生成焓(-573.65 kJ· mol－1)，U为NaF的晶格能。
第七章化学键理论概述
化学键理论概述7－1 离子键理论1916 年德国科学家科塞尔（Kossel ）提出离子键理论。
7－1－1 离子键的形成电子转移形成离子，相应的电子构型变为稀有气体原子的电子层构型，形成稳定的离子。
正、负离子在静电引力的作用下结合在一起，形成离子化合物。
正、负离子之间的静电引力就是离子键。
r q q V 04ε -+∙-=吸引离子间距与势能V 的变化曲线7―1―2 离子键的性质离子键的本质是静电作用力。
离子的电荷越大，离子间的距离越小，离子间的静电引力越强。
静电引力的实质，决定了一个离子与任何方向的电性不同的离子相吸引而成键，所以离子键无方向性；而且只要是正负离子之间，则彼此吸引，即离子键无饱和性。
但是每个离子周围排列的相反电荷离子的数目是一定的，这个数目是与正负离子半径的大小和所带电荷多少等有关。
离子键形成的重要条件就是元素之间的电负性差值较大。
一般来说，元素的电负性差越大，形成的离子键越强。
化合物中不存在百分之百的离子键一般用离子性百分数来表示键的离子性的相对大小。
一般认为，∆χ> 1.7，发生电子转移，主要形成离子键。
∆χ< 1.7，不发生电子转移，主要形成共价键。
7―1―3 离子键的强度键能 1 mol 气态分子，离解成气态原子时，所吸收的能量，为离子键的键能，用E i表示。
键能E i越大，表示离子键越强。
晶格能在标准状态下，将1mol 离子型晶体分解成 1 mol 气态正、负离子时需要的能量，用U表示。
晶格能U越大，表示晶体分解成离子时吸收的能量越多，说明离子键越强。
离子键的强度通常用晶格能的大小来衡量。
所以，离子化合物中离子键力是晶体中吸引力和排斥力综合平衡的结果。
离子型化合物在通常状态下是以阴、阳离子聚集在一起形成的巨分子的形式存在。
所以离子化合物的化学结合力不是简单的两个阴、阳离子之间的结合，而是整块晶体之内的整个结合力。
因此，用晶格能描述离子键的强度经常比离子键的键能来得更好。
化学键理论概述
F
sp杂化轨道
激 发
杂 化
SP3d2杂化（以SF6的分子结构为例）
激发
杂化
重叠 SF6的分子形成过程
sp3d2杂化轨道是由一个s轨道、三个p轨道和两个d轨道组合而成，其特点是6 个sp3d杂化轨道指向正八面体的六个顶点，相邻的夹角为90º 。
F
SF6分子的空间结构
F
F S F
F
sp3d2杂化轨道示意图
NH
3
H2 O
杂化轨道总结
(1)轨道杂化是指同一个原子中相关轨道的混合由此产生的 杂化轨道也是原子轨道。
(2)参与杂化的轨道中电子所处的能级略有不同，而杂化后 的电子则处于相同能级。杂化后能级相当于杂化前有关 电子能级的中间值。 (3) 杂化只能发生在能级接近的轨道之间，如能层数相同的 s、p、d轨道之间，或(n-1)d与ns、np之间，能量也是相 近的。亚层符号按能层、能级升高的顺序排列，例如 d2sp3和sp3d2代表不同杂化轨道。
⑷ 周期表中相邻族左上与右下斜对角线上的正离 子半径近似相等； 如：r（Mg 2+ )=65pm ≈ r（Li + )= 60pm ⑸ 负离子半径一般较大，约130-250pm 正离子半径一般较小，约10-170pm.
四、离子晶体
1、离子晶体的特征和性质 类型：活泼金属的氧化物和盐类 特征: 晶格结点上的质点—正、负离子； 质点间作用力—离子键； 配位数 — 6、8、4等；
Na(s)+1/2Cl 2 (g) 298K，标准态 NaCl(s) △f Hm°
S↓ ↓ 1/2D
Na(g)
I↓
+
Cl(g)
↓E
-
-U ° △ f Hm =S+I+1/2D+( - E)-U U=109+496+121- 34பைடு நூலகம்+411 =788( KJ · mol
化学键知识总结
化学键知识总结一、经典共价键理论（八电子规则）基本思想：当n s、n p原子轨道充满电子，会成为八电子构型，该电子构型是稳定的，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）。
二、近代价键理论1．经典价键理论遇到许多困难：(1) 两个电子配对后为什么不相互排斥？(2) 在有些化合物中，中心原子周围的价电子总数超过8, 为什么仍然稳定存在？(3) 根据静电理论，原子核对成键电子对的吸引只具有共价键能的5%，那么大部分共价键能从何而来？(4) 经典共价键理论不能解释共价键的方向性和饱和性！2．近代价键理论的内容(1) 两个原子形成一个共价键时，两个原子必须各提供一个未成对电子（即单电子）且它们的自旋方向相反。
(2) 两个原子形成共价键时，其成键轨道能量要相近。
例如H2中1s～1s轨道成键；HF中H的1s与F的2p轨道成键等。
(3) 共价键的形成在尽可能的范围内一定要采取在电子云密度最大方向上进行重叠（即获得最大的键能，使分子处于最稳定的状态）−−解决了共价键的方向性。
但必须注意的是，由于s电子云是球形的，所以s－s形成的共价键无方向性。
3．共价键的特点(1) 饱和性：一个原子有几个未成对电子，就可以和几个自旋相反的电子配对，形成共价键。
(2) 方向性：s－s原子轨道的重叠无方向性，s－p、p－p、p－d原子轨道的重叠都有方向性。
(3) 共价键的类型a．σ键：沿着键轴的方向，发生“头碰头”原子轨道的重叠而形成的共价键，称为σ键。
b．π键：原子轨道以“肩碰肩”的方式发生重叠而形成的共价键，称为π键。
4．杂化轨道理论(1) 问题的提出：a．基态C原子只有2个单电子，为何可以与4个H原子形成CH4分子？即如何来解决共价键的饱和性呢？b．水分子中的∠HOH = 104.5︒，与根据2个H原子的1s原子轨道与O原子的2p x、2p y原子轨道重叠，形成90︒角不符。
即如何来解决共价键的方向性？(2) Pauling 的杂化轨道理论−−解决共价键的饱和性和方向性内容：由不同类型的原子轨道混合起来，重新组成能量相等的新的轨道的过程，称为原子轨道杂化。
化学物理学中的化学键理论
化学物理学中的化学键理论化学键是化学反应的核心概念，是学习化学的重要基础。
化学键的构成和性质一直是科学家们研究的焦点问题，在化学物理学中，学者们提出了一系列的化学键理论，为揭示化学反应机制提供了有力的引导。
定量化学键理论定量化学键理论主要是以分子轨道理论为基础的。
分子轨道理论将分子中的电子看作一种波动，分子的各个成分之间都处于一定状态的波动运动中，它们的合成波动决定了分子性质。
根据这种理论，化学键的强度和密度可以用分子轨道理论的计算公式来描述。
这种理论主要适用于含有大量原子的复杂分子，同时还可以解释杂化轨道的作用和非共价键的特性。
这种理论在化学研究中具有很重要的地位。
离域化学键理论离域化学键理论是离子键、共价键和金属键这三种常见的化学键类型的统一理论，认为这些键皆为“离域键化学键”，都可以用一种方式来解释。
离域化学键理论认为化学键中的电子并不局限于某个原子的轨道或物质中的某个局部空间范围，而是能够越过化学键的瓶颈，以一种更广泛的方式离开其原始轨道而进入整个系统中形成化学键。
这种理论特别适用于解释大量电子参与的化学反应和分子中非常强的电子共振相互作用。
化学键能理论化学键能指的是在化学键中需要投入的能量，它与键长及形成的原子种类及价态有关。
化学键能理论认为，化学键的能量并不是单独存在的，它源于原子核电荷的弱化和电子布居状态的改变，这种状态改变可以将电子云中的电子搬移到新的原子中。
因此，化学键能理论给出了一种理论方式，可以根据原子与分子间的相互作用以及原子与分子的内部构造，计算出化学键的强度，从而更好地预测和控制多种化学反应。
价键理论价键理论是一种早期的描述化学键的方法，它认为化学键是由于金属原子通过与晶体中其他原子相互作用而形成的。
这种理论在描述一些固态体系中的金属键和金属离子化合物时是非常有用的，它使得科学家们能够更好地理解单质和化合物之间的基本相互作用，为工业界的生产和分析提供了重要的依据。
结语不同的化学键理论在不同情况下都具有不同的优势和适用范围。
配合物的化学键理论
配体场理论
配位场理论是晶体场理论的发展，分别 取其晶体场理论和分子轨道理论的优点 结合而成。对中心离子与配体静电作用 部分用晶体场理论来处理，而共价作用 部分用分子轨道理论来处理。
遵循成键三原则：能量近似、最大重叠 和对称性匹配原则。
在理论上比晶体场理论等方法更为严谨， 所得的结果常用来补充晶体场理论的不 足。
一．判断配合物的空间构型 二．判断配合物的成键类型 三．判断配合物的磁性 四．价键理论的特殊应用
（一） 判断配合物的空间构型
杂化类型决定配离子的空间构型；杂化轨道数 等于中心原子的配位数。
价键理论顺利地解释了配合物的分子构型：
配位数
2
3
4
杂化轨道
sp
sp2
sp3
4 dsp2
分子构型 直线 三角形 正四面体 正方形
配位数
5
杂化轨道 sp3d d2sp2,
分子构型 三角双锥
5 d4s 四方锥
6 sp3d2, d2 正八面体
➢ 2配位的配合物 [Ag(NH3)2]+
Ag+(d10)的电子结构:
4d
5s
5p
[Ag(NH3)2]+的结构 4d :
sp杂化 5p
H3N NH3
结果： [Ag(NH3)2]+形成前后, 中心原子的d电子
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第4讲 配合物的化学键理论
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配合物的化学键理论，主要研究中心原子和 配体之间结合力的本性；
并用来说明配合物的物理和化学性质：如配 位数、几何构型、磁学性质、光学性质、热 力学稳定性、动力学反应性等。
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静电理论 体场理论
分子轨道理论
化学反应中的化学键理论
化学反应中的化学键理论化学反应是化学学科中的一个重要领域，其实现是各种化学键的重组和形成。
化学键理论是解释化学反应的基石，它涉及原子、分子之间的相互作用，是探究化学性质和化学变化的关键。
本文将从分子结构、化学键的本质、化学键的分类、键能和化学键强度等方面阐述化学键理论的基本知识和应用。
一、分子结构分子结构是形成化学键的前提条件。
在分子结构中，原子通过共价键、离子键、金属键等相互作用形成分子。
共价键中原子共同占据一定的电子数，通过原子间共用电子形成键，共用电子对在空间中呈现不同的构型，形成不同的共价键类型；离子键中正负离子通过电子相互作用形成离子键；金属键中金属原子通过空穴在金属离子间自由移动形成金属键。
分子结构的不同也反映出键的不同，而化学键理论解释的正是这些不同的键。
二、化学键的本质化学键的本质是指在键的形成过程中发生的电子共享或电子转移产生的电静力相互作用。
化学键的形成是原子、分子相互作用的结果，在这个相互作用中，原子核吸引电子云，使电子云在原子间发生共享或电子转移，并形成共价键或离子键。
这些键的强度和稳定性与相互作用中电子云的分布成正比，因此原子之间的键长、键键距和键角等都对化学键的特性产生重要影响。
三、化学键的分类根据原子之间的电子分担方式不同，化学键可分为共价键、离子键、氢键、范德华键、金属键等几类。
共价键是指原子共用一对或多对电子形成化学键，该键的稳定性主要由原子间电子云的重叠程度决定。
离子键是电子转移形成的键，由于具有相互吸引的离子间的强电场，因此离子键稳定度较高，特别是在离子半径差异大，电荷差异大的情况下。
氢键是特殊的共价键，在分子中质子与孤对电子之间发生弱的电荷相互作用而形成。
范德华键是分子间的非共价键，由于大分子中的电荷极性引起孤对电子间的相互作用而形成。
金属键是由金属原子之间的电子云共享而形成的键，是金属性质的基础。
四、键能和化学键强度化学键的强度反映了键的稳定性和键能的大小。
化学键理论
化学键理论简介化学键是指将两个或多个原子结合在一起的力，是构成分子和化合物的基本单位。
化学键理论旨在解释化学键形成的原因以及化学键的类型和性质。
本文将介绍几个常见的化学键理论。
1. 价键理论价键理论也称为路易斯理论，是由美国化学家吉尔伯特·路易斯于1916年提出的。
根据这个理论，化学键形成是由于原子之间的电子共享或电子转移。
在化学键中，原子通过共享或转移电子以实现稳定状态。
共价键的形成是通过电子共享形成的，而离子键的形成是通过电子转移形成的。
2. 电子云理论电子云理论也称为量子力学理论，是由奥地利物理学家艾尔温·薛定谔等人在20世纪初提出的。
根据这个理论，电子不能被简单地看作是粒子，而是存在于原子周围的一种云状结构，称为电子云。
在化学键中，电子云之间的重叠是化学键的形成基础。
共价键形成是由于两个原子的电子云的重叠，而离子键形成是由于正负电荷之间的吸引力。
3. 分子轨道理论分子轨道理论是由德国化学家恩斯特·赫尔曼·福克和罗伯特·桥·休伊特于20世纪初提出的。
根据这个理论，分子中的电子不再局限于原子轨道，而是存在于整个分子的分子轨道中。
分子轨道可以是成键轨道（高能级）或反键轨道（低能级）。
共价键的形成是通过成键轨道的重叠，而离子键的形成是通过成键轨道和反键轨道之间的重叠。
4. 杂化轨道理论杂化轨道理论是由美国化学家林纳斯·鲍林在20世纪初提出的。
根据这个理论，原子轨道在形成化学键时会重新组合成一组新的杂化轨道。
杂化轨道具有介于原子轨道之间的性质，可以更好地解释一些分子的形状和键角。
杂化轨道的形成是为了最大限度地重叠，以实现更强的化学键。
5. 价电子对斥力理论价电子对斥力理论也称为VSEPR理论，是由英国化学家罗纳德·吉尔斯彭尼克在1940年代提出的。
根据这个理论，化学键的形成是为了最小化价电子对之间的斥力。
分子的几何形状取决于周围的原子和非键电子对的排列方式。
7.3化学键理论
“He2 ” 中的分子轨道
两个 He 原子(电子组态为1s2 )相互接近时: 两个1s 原
子轨道组合得到一条 1s
和一条
1s
轨道，4
个电子恰好
填满 1s
和
1s
轨道,
分子的电子组态应为
2 1s
。2 成键电
1s
子数与反键电子数相等, 净结果是产生的吸引力与排斥力
相抵消, 即两个 He 原子间不形成共价键。
s–s ,s–p “头碰头形成” 分子轨道
不同原子轨道的线性组合（续）
不同原子轨道的线性组合（续）
p –d “肩并肩形成” 分子轨道
不同原子轨道的线性组合（续）
d –d “肩并肩形成” 分子轨道
H2 和 “He2 ” 中的分子轨道
两个H原子相互接近时, 由两条 1s 轨道组合得到能 级不同、在空间占据的区域亦不同的两条分子轨道。能 级 较 低 的 一 条 叫 成 键 分 子 轨 道 ( bonding molecular orbital), 能级较高的一条叫反键分子轨道(antibonding molecular orbital)。
键级=
成键分子轨道电子数
反键分子轨道电子数
2
20 2
1
（相当于共价单键）
2键. 级H2=+（1 氢2 0分子0.离5单子电）子键（HV2B[(无1S此)1说] 法）
3.He2 He 2 [( 1S )2 (1*S )2 ]
键级= 2 2 0 （不成键） 2
不能稳定存在
4. He2+
He2
(
1S
1.分子轨道的组成
（1）分子轨道由原子轨道线性组合（LCAO）而 成，且轨道数目守恒，即：分子轨道数目=参与 组成的原子轨道数目。
化学键理论的发展与应用
化学键理论的发展与应用化学键理论是现代化学的基石之一，它是描述分子中原子相互作用的一种理论。
化学键理论主要包括化学键的形成及特性、化学键的结构、化学键的分类等。
这些理论不仅在化学领域得到广泛应用，同时也是生物学、地球化学、材料科学等学科的理论基础。
一、化学键理论的发展历程早在18世纪初期。
英国化学家弗朗西斯科·雷达发表的《化学元素的各种组合形式》一书中，提出的元素间存在着一种"亲和力"，即化学亲和力的概念。
这为化学键理论的发展打下了基础。
19世纪初期，瑞典化学家贝尔塔·冯·鲁道夫·克劳修斯提出了“单价”的概念，并提出了元素之间的原子是以一定的比例结合在一起的，并将此比例称为化学价。
他还提出了“正价离子”和“负价离子”的概念，前者是指失去了一个或多个电子的离子，后者是指得到了一个或多个电子的离子。
这些概念为化学键理论的形成奠定了基础。
20世纪初期，美国化学家吉尔伯特·劳厄尔提出了“共价键”与“离子键”的概念。
共价键是指原子间共享电子而形成的键。
离子键是指原子通过电子的让与和接受形成的键。
该理论成为化学键理论的重要基础。
在20世纪50年代至60年代中期，晶体学和X-射线衍射技术的快速发展，加快了化学键理论的研究进程。
英国化学家劳埃德·布瑞格斯和肖恩·康纳利提出了“价键理论”，并发明了“畸变指数”来描述分子中的空间构型。
他们的理论主张，分子中原子的配位数以及常见的分子形成方式可以通过电子排布的方式合理解释，并且可用于研究分子的激发态和振动态等方面的问题。
二、化学键理论的应用1. 化学反应的解释化学键理论不仅可以解释化学反应中物质之间的相互作用，还能够描述反应所产生的化学物质之间的化学键类型和键能，因此是研究化学反应机制和物质转化过程的基础。
2. 分子结构的分析与计算化学键理论可以用于分析分子的立体结构和几何形状，并计算分子的能量状态和振动特性，以及分子中的键的长度和角度等。
第7章 化学键理论概述
下面以 NaC1 为例，通过波恩－哈伯循环来计算其晶格能。
NaC1 的生成反应为 Na(s) + ½ C12(g) ＝ NaC1(s)
该反应的热效应即 NaC1(s) 的生成热已经由实验求得，
fHm = －411 kJ· -1。 mol
同时，这个反应可以通过如下 5 个分步反应进行： (1) 1 mol 金属钠气化变为气态钠原子： Na(s) ＝ Na(g) 升华热 = H1 = 108 kJ· -1 mol
r q q ＝ Ae 40 r
(7－3)
根据公式 7 － 3，可以得到正负离子之间的总势能与
距离 r 的关系的势能曲线，如图 7－1 所示的是 NaCl 的
势能曲线。
V
0
Vr0 r0 r
图 7－1 NaCl 的势能曲线
V
0
Vr0 r0 r
当钠离子和氯离子相互接近时，在 r 较大时钠离子和 氯离子之间的排斥作用可以忽略，主要表现为吸引作用， 所以体系的能量随着 r 的减小而降低。当钠离子和氯离子
另外，Born 和 Lande 从静电理论推导出计算晶格能
的公式：
138490 Z Z A 1 U (1 ) r n
(7－4)
式中 Z+、Z－ 分别为正、负离子的电荷数；r 为正、 负离子半径之和 (pm)；A 为 Madelung 常数，它与晶格类 1.748 及 1.638；n 是与离子的电子构型有关的常数，称为
子之间形成的，其形成的重要条件就是原子之间的电负性 差值较大。一般来说，元素的电负性差越大，形成的离子 键越强。 近代实验证明，即使是电负性最小的铯与电负性最大 的氟所形成的氟化铯，也不纯粹是静电作用，仍有部分原 子轨道的重叠，即仍有部分共价键的性质。一般用离子性
第七章 化学键理论概述
Bond Type
C-C
C=C
C≡C
C-N
C=N
Bond Lengths
ห้องสมุดไป่ตู้C≡N
Triple bond < Double Bond < Single Bond
Bond Length (pm)
154 133 120 143 138 116
键的极性
SO2
NO3
SO3
上述分子虽然含有单键和双键，但实验测得的键长 相等，且介于单、双键之间。
共振体的概念
为解释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，即这些分子 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。
r0
n
NA--- 阿佛伽德罗常数
A --- 马德隆常数（与晶体中原子空间排列有关）
CsCl型晶体 A = 1.76267；NaCl型晶体 A = 1.74756
ZnS型晶体 A = 1.63806
n：波恩指数；0：真空介电常数 e：1个电子所带的电量；r：正负离子间距离
Z+, Z：电荷数
（b）由热化学数据进行计算
的半径，分别为133 pm 和132 pm。以此为基础，推算出一系列 的离子半径。rMg2+=dMgO-rO2-= 210-132 = 78 pm
1927 年，Pauling 把最外层电子到核的距离，定义为离子半径。并
利用有效核电荷等数据，求出一套离子半径数值，被称为
第七章 化学键理论概述
7.1.3 离子的特征 ◆离子的电荷 ——相应原子的得失电子数
电荷高，离子键强
◆离子的电子层构型
简单负离子的电子层构型一般具有稳定的 8 电子结构； 正离子的电子层构型大致有5 种： 2 电子构型：最外层为2 个电子；如
Li + , Be2+ (1s2 )
8 电子构型：最外层为8 个电子；如
Na+ , Mg 2+等 ns2np6 ) (
3）同一元素形成多种不同电荷离子时
r+随 荷↑而↓ 如 3+ < Fe2+ , Co3+ < Co2+ 电 Fe r−随 荷↑而↑ 电
4）负离子半径 > 原子半径；正离子半径 < 原子半径 5）周期表中相邻族左上方与右下方对角线上的正离子半 径相似
Li + Na+
Mg2+ Ca2+
7.1.4 离子晶体
（1）共价键的本质 ）
原子轨道重叠，核间电子概率密度大吸引原子核而成健，本质 上是电性的。
（2）成键原理 ）
●电子配对原理： 两原子接近时，自旋相反的未成对电子可以配对形成共 价键（形成条件） ●能量最低原理： 自旋相反的未成对电子配对成键后放出能量，使体系量降 低。放出能量越多，键越稳定。 ●原子轨道最大重叠原理： 原子轨道尽可能按最大程度重叠，轨道重叠越多，电子在 核间的几率密度越大，健越牢，分子越稳定。
化学键原理概述(最新)
化学键原理概述(最新)化学键是连接原子、离子或分子之间的相互作用力，是化学物质形成和稳定存在的基础。
化学键的研究不仅对理解物质的性质和行为至关重要，而且在材料科学、药物设计、化学反应机理等领域具有广泛的应用。
一、化学键的基本概念1. 定义：化学键是指两个或多个原子之间通过电子的重新分布而形成的稳定相互作用。
这种相互作用使得原子能够形成分子、离子或其他类型的化学实体。
2. 作用力：化学键的作用力主要包括电磁力（库仑力）和量子力学效应（如电子云重叠）。
3. 能量：化学键的形成通常伴随着能量的释放（放热反应），而化学键的断裂则需要能量的输入（吸热反应）。
二、化学键的类型1. 离子键形成机制：离子键是通过电子转移形成的，通常发生在电负性差异较大的元素之间。
例如，钠（Na）和氯（Cl）形成氯化钠（NaCl）时，钠失去一个电子成为Na⁺，氯获得一个电子成为Cl⁻，两者通过静电吸引力结合在一起。
特点：离子键具有高熔点、高沸点、易溶于水等特性。
离子化合物在固态下形成晶格结构，具有较高的稳定性。
实例：NaCl、KBr、CaO等。
2. 共价键形成机制：共价键是通过原子间电子对的共享形成的，通常发生在电负性相近的元素之间。
例如，氢气（H₂）分子中，两个氢原子通过共享一对电子形成共价键。
特点：共价键具有方向性和饱和性，形成的分子具有特定的空间构型。
共价化合物通常具有较高的熔点和沸点，但在某些情况下也可能表现出较低的熔点和沸点（如有机分子）。
分类：单键：共享一对电子，如H₂。
双键：共享两对电子，如O₂。
三键：共享三对电子，如N₂。
实例：H₂、O₂、CH₄等。
3. 金属键形成机制：金属键是通过金属原子间的自由电子（电子海）形成的。
金属原子失去部分外层电子，形成正离子，这些正离子浸泡在自由电子海中，通过静电吸引力结合在一起。
特点：金属键具有高导电性、高导热性、延展性和金属光泽等特性。
金属在固态下形成金属晶格结构，具有较高的机械强度。
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影响晶格能的因素： ① 离子的电荷(晶体类型相同时) Z↑，U↑ 例：U(NaCl)<U(MgO) ② 离子的半径(晶体类型相同时) R↑，U↓ 例：U(MgO)>U(CaO)
③ 晶体的结构类型
④ 离子电子层结构类型
6
玻恩 （Born）和兰德（Lande）从静电 引力理论出发，推导出计算晶格能的玻恩— 兰德方程： U＝ 1 138490 Z+ Z―A （1 ― ） r n
第七章
化学键理论概述
§7.1 离子键理论 §7.2 共价键理论 §7.3 金属键理论 §7.4 分子间作用力
1 2014/12/2
§7.1 离子键理论
1916 年德国科学家科塞尔（Kossel）提出离子键理论。
7.1.1 离子键的形成 –e 1mol Na 1mol Na+(g) I1 = 496kJ· mol–1 1mol Cl +e 1mol Cl–(g) E1 = –348.7kJ· mol–1 I1 + E1 > 0, 吸收热量 DH = –450kJ· mol–1
∆ > 1.7，发生电子转移，主要形成离子键。 ∆ < 1.7，不发生电子转移，主要形成共价键。
化合物中不存在百分之百的离子键，即使是 CsF 的化学键，其度
1 mol 气态分子，离解成气态原子时，所吸收的能量， 为离子键的键能，用 Ei表示。
电子亲和能
△ rHm,2
Br (g) + K + (g)
△ fHm =△ rHm,1 +△ rHm,2 +△ rHm,3 +△ rHm,4
+△ rHm,5 +△ rHm,6
mol-1 △ rHm,1=89.2kJ· mol-1 △ rHm,3 =15.5kJ·
△ rHm,2 =418.8kJ· mol-1
NaCl 型 离子晶体 NaF NaCl NaBr NaI MgO CaO SrO BaO Z1 1 1 1 1 2 2 2 2 Z2 1 1 1 1 2 2 2 2 r+ /pm 95 95 95 95 65 99 113 135 rU /pm /kJ·mol-1 136 920 181 770 195 733 216 683 140 4147 140 3557 140 3360 140 3091 熔点 /o C 992 801 747 662 2800 2576 2430 1923 硬度 3.2 2.5 <2.5 <2.5 5.5 4.5 3.5 3.3
1. 键能
NaCl (g) —— Na (g) + Cl (g) 2. 晶格能
D H ＝ Ei
键能 Ei 越大，表示离子键越强。
在标准状态下，将 1 mol 离子型晶体分解成 1 mol 气态正、负离子时需 要的能量，用 U 表示。
NaCl (g) —— Na+(g) + Cl-(g)
DH ＝ U
U越大，表示离子键越强。
为正负离子的核间距离。 所以，离子的电荷越大，离子间的距离 越小，离子间的静电引力越强。
2
离子键的特点
（1）离子键的本质是静电作用力； （2）离子键无方向性； （3）离子键无饱和性。 （4）键的离子性取决于元素的电负性
离子性百分数
∆ 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 离子性百 分数/% 1 4 9 15 22 ∆ 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 离子性百 分数/% 30 39 47 55 63 ∆ 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 离子性百 分数/% 70 76 82 86 89
7
离子型化合物在通常状态下是以阴、阳 离子聚集在一起形成的巨分子的形式存在。 所以离子化合物的化学结合力不是简单 的两个阴、阳离子之间的结合，而是整块晶 体之内的整个结合力。 因此，用晶格能描述离子键的强度经常 比离子键的键能来得更好。
7 .1 .4
离子的特征及对离子键的强度的影响
E Na+(g) + Cl-(g)
U
θ fH
NaCl(s)
4
Born-Haber循环
K(s) +
1 升 Br2 (g) 华 △ rHm,1 2 1 焓 键能 △ rHm,4 2
气化热 △ rHm,3
1 Br2 (l) 2
△ fHm
KBr(s) U △ rHm,6
Br (g) K(g)
电离能
△ rHm,5
mol-1 △ rHm,4 =96.5kJ·
mol-1 △ rHm,5 =-324.7kJ· mol-1 △ fHm =295.3kJ· 上述数据代入上式求得：
△ rHm,6 =-689.1kJ· mol-1
则：U =689.1kJ· mol-1
5
晶格能对离子晶体物理性质的影响： 离子电荷数大,离子半径小的离子晶体晶 格能大,相应表现为熔点高、硬度大等性能。
Na(g) + Cl(g) NaCl(g)
电子转移形成离子，相应的电子构型变为稀有气体原子的电子层构型，形成稳 定的离子。
1
NaCl 离子键形成示意图
n Na n Cl
(3s1) (3s2 3p5)
– ne– + ne–
n Na+ n Cl
–
(2s2 2p6) n NaCl (3s2 3p6 )
Z+，Z― 分别为正负离子的电荷数；
A 为马德隆常数，与晶格类型有关； r 为正负离子半径之和； n 为玻恩指数。
离子键的强度通常用晶格能的大小来 衡量。 因为在离子晶体中，既有相反电荷之 间的库仑吸引力，又有相同电荷之间的排 斥力。 所以，离子化合物中离子键力是晶体 中吸引力和排斥力综合平衡的结果。
R = Ro
离子键: 原子间发生电子转移, 形成正、负离 子, 并通过静电作用而形成的化学键 离子键形成条件: 原子间电负性之差 >1.7 离子型化合物: 由离子键形成的化合物
7.1.2
离子键的性质
离子键的本质是静电作用力。
静电引力 F 符合公式
F
q1∙q2
r2
q1，q2 分别为正负离子所带电荷量，r
例如： NaCl(s)
△ rH m
Na +(g) + Cl - (g)
△ rHm 786kJ mol-1
U 786kJ mol
Na+(g) + Cl(g) + e
-1
Na(g) + Cl(g) Na(g) + Na(s) + 1 Cl2 (g) 2 S 1 Cl (g) 2 2 D
I