基本思想:原子間作用形成新物質時,其ns、np原子軌道趨向於充滿電子,成為穩定的八電子構型,所以在原子間相互作用形成分子時,每個原子都有成為稀有氣體八電子構型趨勢(H原子為2電子構型)。
共價鍵:
Lewis 共價鍵理論:分子中的原子都有形成稀有氣體電子結構的趨勢,以達到本身的穩定。而達到這種結構,並非通過電子轉移形成離子鍵來完成, 而是通過原子間共用電子對來實現。
共價鍵的形成 :
H2 中,H, H兩原子各有一個成單電子,當H, H原子相互接近時, 兩電子以自旋相反的方式結成電子對, 即兩個電子所在的原子軌道間相互重疊, 則體系能量降低, 形成化學鍵, 氫分子形成,亦即一對電子則形成一個共價鍵。
綜上所述,形成共價鍵的條件:
(i) 要有單電子,(ii) 原子軌道能量相近,(iii) 電子云最大重疊,(iv) 必須相對於鍵軸具有相同對稱性原子軌道(即波函數角度分布圖中的 +、+ 重疊, 、 重疊,稱為對稱性一致的重疊)。
離子鍵:
以 NaCl 為例:
綜上所述,形成離子鍵的必要條件:電離能低的活潑金屬元素與電子親合能高的活潑非金屬元素相互作用;電子轉移形成陰陽離子靠靜電吸引, 形成化學鍵,形成NaCl晶體。
用離子鍵、共價鍵理論處理化學鍵形成對比:
氫分子H2 形成,分別用離子鍵理論、共價鍵處理分析:
a H2 形成,假設用離子鍵理論處理,H, H兩原子各有一個成單電子,當H, H原子相互接近時, 那氫原子間要發生電子轉移,一個氫形成H+;另一個氫形成H-;H+、H-間靜電作用形成[H+H-]。顯然,這一方式是不存在的,WHY?
b H2 形成,H, H兩原子各有一個成單電子,當H, H原子相互接近時, 兩電子以自旋相反的方式結成電子對, 即兩個電子所在的原子軌道間相互重疊, 電子對為兩氫原子共享, 形成化學鍵, 氫分子形成。並沒有出現氫原子間電子的轉移。
思考:有氫元素原子間電子轉移發生?(H+與H-間的反應)
綜上分析,共價鍵是電子之間的共享,能夠形成的電子電子共享作用(共價鍵)受到參與形成分子原子價電子原子軌道的影響,具有飽和性、方向性,沒有電子轉移、形成陰陽離子的過程;而離子鍵是參與作用的原子間由於對電子的吸引作用差異(電離能與電子親合能不同),發生了電子的轉移,形成陰陽離子,離子間靜電作用形成離子對化合物,顯示強極性鍵,在水介質中,由於溶劑水合作用形式水合離子,水合離子的中心具有8電子穩定結構,陰陽離子以靜電作用形式存在,顯然具有離子鍵的離子型化合物發生了電離。水介質中離子的存在,存在導電性。
顯然,具有共價鍵的共價型化合物,在水介質中共價鍵一般並不能夠斷鍵形成水合離子,只有極性較大的極性共價鍵可以電離形成水合離子,如,水合氫離子,具有導電作用。
思考:
極性共價鍵可以電離形成水合離子,如何理解?(化學鍵中離子性與共價性成分共存)
在水介質中,假如共價鍵如離子鍵一樣,發生斷裂會形成陰陽離子?or自由基?or原子?在水介質中能穩定存在?分子發生了怎樣的作用?(化學反應)