大家好,今天小編給大家介紹的是關於化學鍵理論的知識。下面就跟著小編一起來看看吧!化學鍵理論是在十九世紀後葉發展起來的「價」的概念的基礎上,與二十世紀原子結構理論相結合而建立起來的。各種元素的原子是以什麼力量和方式相結合而形成各種化合物的,這是化學理論的核心問題之一。十八世紀末十九世紀初,反映化合物中各種元素的化合比的定比定律、倍比定律相繼被發現,對原子之間相互的數量關係有了確切的但又是初步的認識。而對原子間的化學結合力一直沿用過法長期使用的「化學親合力」來表達。稍後提出電化二元論的瑞典化學大師柏爾採留斯運用電的庫侖力來解釋化學親合力。
十九世紀上半葉原子量的測定幫助化合物分子式的確定,同時也使「價」的概念被正確提出。十九世紀五十年代到六十年代,弗蘭克蘭、凱庫勒和英國化學家庫帕通過對有機化學的系統研究,逐漸明確地闡明了價的概念英國化學家弗蘭克蘭1852年在研究金屬有機化合物時,發現鋅、錦、砷等元素總是同一定數目的甲基或乙基化合,1856年在他的論文中提出以鍵的名詞來表達兩個原子之間的連接,認為這個名詞比當時使用的原子價或原子力更為具體。但是當時,許多化合物的分子式還不確切,使他提出的概念難以具體化。
但他把化合物中每一原子都作為一個具有特殊結合能力的單位來對待,這種「價"的思想是具有一定的影響的。原來學過建築的凱庫勒是一位善於獨立思考,具有豐富想像力的化學家。他也在研究有機化合物中陰確地提出了「價」的概念。他對硫和氯在化學反應中不同的表現作了比較,明確得出「一個原子疏相當於兩個原子氯」的結論。1857年他進一步指出「與某一個原子相化合的其它元素的原子或基團的數目,取決於各成分的親合力值。」並且還指出「一個原子的碳同四個原子的氫是等價的」。1858年他又明確提出:碳原子是四價的學說,和碳原子間彼此相連成鏈的學說。英國化學家庫柏幾乎在凱庫勒的同時做了相似的研究,得到相同的結論。
但是原子之間是怎樣發生作用而相互結合的,分子中化學結合力的實質是什麼等問題,直到二十世紀,複雜的原子結構被揭示後,才逐漸得到了回答。在電子被發現後的1904年,J.J.湯姆遜指出,一定數目的電子佔據某一軌道後,由於相互排斥而阻止更多的電子進入這個軌道。同年波蘭化學家阿貝格根據元素周期律和實驗所反映的經驗,提出了原子價的八數規則,認為每一種元素都有一個正常價,即在化學反應中通常表現的價,還有一個符號相反的反常價,這兩種價的絕對值的和通常是八。例如氯元素正常價是-1,反常的價是+7,絕對值的和是8。
不久有人將原子價與電子的概念聯繫起來後指出,正價數表示一個原子給出電子數,負價數則是一個原子可以接受的電子數。1913年玻爾在提出他的原子結構模型時,闡明了各種元素原子的電子結構,指出元素原子最外層軌道的電子數相當於周期表中的族數。1916年德國物理學家柯塞爾和美國化學家路易斯利用原子的立體模型來解釋價鍵,都認識到價鍵是由原子的外圍電子結構所決定。
柯塞爾則明確提出,由於原子失去電子或奪得電子以達到與惰性元素相同的外層電子穩定結構,一部分因失去電子而帶正電,另一部分又因奪得電子而帶負電,這些正負離子之間因庫侖力而相互結合。這種存在於正負離子間的價鍵稱為離子鍵,離於鍵理論滿意地解釋了離子型化合物,但對於非離子型化合物,如氧分子、銀分子、甲烷等就無能為力了。
1916年路易斯針對這一情況,指出可能存在著兩種類型的化合物,一種是極性鍵化合物,另一種是非極性鍵化合物。1919年美國化學家朗繆爾進而明確提出共享電子對的設想。他們認為,氫原子失去一個電子,不能形成一個穩定的離子,氫原子必須形成象惰性氣體氮那樣具有兩個外圍電子的結構。當氫和氯化合時,氯需要得到一個電子,以便形成象惰性氣體氬那樣的外層電子數(8)。這樣,只能是氫、氯各出一個電子,然後共享這對電子才能具備有穩定的結構。一般稱共價鍵為路易斯一朗繆爾化學鍵理論。
這個理論對解釋一些非極性分子化合物是令人信服的,特別是庫帕在五十年前創設的表示價鍵的短線,在這裡有了明確的含義,一條短線即表示共有一對共享電子。電子對概念的形成是根據絕大多數分子中電子數是雙數這一事實而作出的假設。但共享電子對如何能靜止於兩核之間,這顯然同物理學的基本概念不符。在有機化合物中,使原子結合的共價鍵有一定的方向性。共價鍵理論也無法回答這個問題。
有些元素還具有反常的原子價,例如碳原子在異腈類化合物中好象是二價,在三苯甲基中又好象是三價,而不是呈現通常所認為的四價,上述理論無法解決這些問題。好了,今天小編就給大家介紹到這裡,如果你也有好的想法,不妨在下方評論區內給我留言吧!