共享电子为什么能成键

共价键的典型情形是两个原子共享电子,电子同时受到两个原子核吸引。以氢分子为例,两个相距很远的氢原子靠近时,适当的电子分布可使体系能量降低;若核间距离过小,排斥作用又使能量升高,平衡键长对应能量较低的状态。

因此,共价键不是两个原子之间凭空出现的一根小棍。成键涉及电子与原子核之间吸引、电子之间和核之间排斥的共同结果。把相互结合的原子完全分离需要能量;形成相应化学键则释放能量,不能把断键本身误说成释放化学能。

参考:[1] [2]

电子对图的用途与边界

吉尔伯特·路易斯在1916年发表电子对成键及八电子结构的相关思想。路易斯结构以点表示价电子,以一条线表示一对共享电子,能够清楚区分成键电子对和孤电子对;单键、双键和三键分别对应常用图式中的一、二、三对共享电子。

这些图帮助组织化合价和连接关系,却不是显微镜拍到的电子位置。八电子规则对不少主族化合物很有用,但氢、奇电子分子和缺电子体系等不能机械套用。图上两个点的位置,也不表示电子沿着两条确定的经典轨道绕行。

参考:[1] [4]

轨道描述分布而非小球路径

价键理论用原子轨道的重叠描述局域成键,轨道表征电子状态及其空间分布。沿核间轴方向形成的重叠可描述σ键,侧向重叠可描述π键。方向不同,重叠方式和能量也不同,这让成键解释超越了单纯数点和画线。

共享还可能不均等。氯化氢的电子密度偏向吸引电子能力更强的氯,形成极性共价键;氢分子中两个相同原子的分布则对称。电负性差可提示极性大小,但经验分界存在例外,不能把它当作把一切化学键截然分开的自然常数。

参考:[1] [2]

与离子键、金属键怎样比较

离子晶体强调正负离子之间的静电结合;金属结合涉及在许多原子间离域的电子。共价、离子和金属成键是理解电子分布的不同模型,真实物质也可同时含有不同类型的结合,例如多原子离子内部有共价键,离子之间又形成离子晶体。

共价键并不限于小分子。金刚石中碳原子构成延展网络,而分子晶体的分子内部与分子之间涉及不同层次的作用。因而“有共价键”不等于低熔点或容易挥发;要解释材料性质,还必须知道它由独立分子还是连续网络构成,以及原子怎样排列。

参考:[1] [3]