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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ns、np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2px、2py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。

例如：在CH4中C原子采取等性sp3杂化，即有四个单电子，所以可以与四个H原子成键，解决了饱和性；sp3杂化轨道的几何构型为正四面体，又解决了方向性问题。所以Pauling的杂化轨道理论获得了成功。

(3)杂化轨道的类型

杂化方式

杂化轨道几何构型

杂化轨道间夹角

sp

直线型

180?

sp2

平面三角形

120?

sp3

正四面体

109?28?

sp3d

三角双锥

90?（轴与平面）

120?（平面内）

180?（轴向）

sp3d2

正八面体

90?（轴与平面、平面内）

180?（轴向）

(4)杂化轨道理论的引入解决了共价键的饱和性和方向性。实际上只有已知分子几何构型，才能确定中心

原子的杂化类型。例如：BF3和NF3，前者为平面三角形，后者为三角锥型，我们就可以推断BF3中的B

原子采取sp2杂化，NF3中的原子采取sp3杂化。

(5)在不同的分子或原子团中，同一种中心原子在不同共价分子中可以采取不同的杂化类型。

例如：P原子：PCl3（sp3）、PCl5（sp3d）、PCl（sp3d2），C原子：C2H6（sp3）、C2H4（sp2）、C2H2（sp）。

那么如何来推测未知几何构型的共价分子的几何构型呢？

5．价层电子对互斥理论（ValenceShellElectronPairRepulsion）（VSEPR理论）

1940年由Sidgwick和Powell提出

(1)基本思想：在共价分子或共价型离子中，中心原子周围的电子对所占的空间（成键电子对和孤对电

子对）尽可能采用使之本身受到的静电排斥最小的理想的几何构型，即尽可能使中心原子周围的各电子对

的距离达到最大。

(2)判断分子几何构型的步骤：

a．确定中心原子的杂化类型??计算中心原子周围的成对电子对数目和孤对电子对数目。

中心原子上的孤对电子数的确定：

1.中心原子的价电子数=中心原子族序数

2.中心原子与一个端位原子形成共价键用去的电子数=端位原子能接受的电子数=8-端位原子族序数（H=1除外）

3.若是负离子，在中心原子的价电子总数上加负电荷绝对值

4.若是正离子，在中心原子的价电子总数上减正电荷绝对值

5.中心原子剩余的电子数除以2等于中心原子上的孤电子对数。

AXnEm：n+m=2、3、4、5、6中心原子A分别对应sp、sp2、sp3、sp3d、sp3d2杂化

b