化學鍵理論的建立發展過程,原子價的電子理論

2020-12-05 讓時光說話

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!

相關焦點

  • VSEPR理論中,為什麼電子對間的斥力符合「孤對電子-孤對電子> 孤對電子-成鍵電子 > 成鍵電子-成鍵電子」的規律?
    -成鍵電子對>成鍵電子對-成鍵電子對。這首先需要知道價層電子對互斥理論的理論構想。        價層電子對互斥理論的理論構想是:中心原子周圍的電子云在三維空間內需要彼此儘量遠離以達到斥力最小的狀態,從而決定分子的構型,這是自然優化的結果。
  • 化學鍵理論(Theory of chemical bond)
    化學鍵理論是能夠回答原子怎樣形成分子或晶體,以及分子為什麼可以穩定存在等問題的理論。19世紀後期,人們在認識到分子由原子組成之後,在相互結合的兩個原子之間畫一根短線作為化學鍵的符號。20世紀物理學的進展,對化學的發展不論在理論上和實驗上都提供了巨大的支持和有力的手段,使化學學科因此進入了一個全新的發展階段。
  • 《價層電子對互斥理論1》微課!
    為了預測分子的立體構型,發展了很多結構理論,有一種十分簡單的理論叫做價層電子對互斥理論。價層電子對互斥理論,也叫VSEPR理論。價層電子對理論認為,分子的立體構型是中心原子的「價層電子對」相互排斥的結果。
  • 結構解析 // 配位鍵價鍵理論
    詳細地講:配位鍵是由成鍵雙方中的一方(「配位體」)提供具有一對孤對電子或非定域電子的軌道,另一方(「中心離子」或「中心原子」)提供可以接受電子的空軌道,雙方軌道重疊形成的化學鍵。含有配位鍵的化合物就稱為配位化合物(簡稱配合物)。目前配合物作為化合物中較大的一個子類別,蓬勃發展並廣泛應用於日常生活、工業生產及生命科學中。研究配合物的化學即配位化學。
  • 探尋無機化學發展之路
    原子學說建立後,化學這門科學開始宣告成立。19世紀30年代,已知的元素已達60多種,俄國化學家門捷列夫研究了這些元素的性質,在1869年提出元素周期律:元素的性質隨著元素原子量的增加呈周期性的變化。這個定律揭示了化學元素的自然系統分類。周期律指導了對元素及其化合物性質的系統研究,成為現代物質結構理論發展的基礎。系統無機化學一般就是指按周期分類對元素及其化合物的性質、結構及其反應所進行的敘述和討論。
  • 量子理論的發展與建立
    量子理論的發展與建立  摘要該文回顧了從量子理論提出到量子力學建立的一段歷史,詳細敘述了在量子理論  發展過程中每一種新的思想提出的曲折經過.  關鍵詞量子理論量子力學建立發展  分類號  19世紀末20世紀初,物理學處於新舊交替的時期.生產的發展和技術的提高,導致了物理實驗上一系列重大發現,使當時的經典物理理論大廈出現了危機.在這世紀之交的轉折關頭,物理學天空上的"兩朵烏雲"揭開了物理學革命的序幕:一朵烏雲下降生了量子論,緊接著從另一朵烏雲下降生了相對論.量子論和相對論的誕生驅散了烏雲,使整個物理學面貌為之一新
  • 共價鍵理論——無法解釋的問題就要新理論來收拾!
    沒有說明化學鍵的本質Lewis理論的提出來自於對主族元素化合物的觀察,並未包括複雜化合物以及過渡元素化合物的成鍵規律Lewis理論存在許多的特例:——富電子體系,例如PCl5、SF6等化合物,它們中心原子周圍分別有10個、12個價電子。
  • 石墨烯在電化學儲能過程中的理論應用
    石墨烯由於具有二維平面幾何特徵和獨特的電子行為被廣泛用於電化學儲能研究領域,改善諸如超級電容器、的輸出性能和提高氧還原過程(ORR)電催化活性。目前文獻中大量實驗結果報導也證實了石墨烯對不同儲能領域場合的作用。同時,研究者們也進行了大量的理論計算,從原子和電子的層次對石墨烯的作用機制進行解釋。
  • 化學反應理論你了解嗎?化學發展的新時代,溶液理論的發展歷程
    大家好,今天小編給大家介紹的是關於化學反應理論的知識。下面就跟著小編一起來看看吧!絕大多數化學反應,包括生物體內的化學反應,都是在溶液中進行。因此對溶液的研究一直為化學家所注意。溶液理論的建立和研究物質的水溶液和生物膜的滲透現象有著直接的聯繫。
  • 共價鍵、離子鍵
    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。
  • 化學所建立「理論與計算化學平臺」
    11月8日,「理論與計算化學平臺」在化學所建立。成立儀式由劉鳴華副所長主持,萬立駿所長致詞,他說,化學所是個多學科交叉的綜合性研究所,理論與計算化學將起到重要的作用。希望理論工作能與化學所的實驗研究密切結合起來。
  • 化學和科學密不可分,化學熱力學理論的發展你了解嗎?
    大家好,今天小編給大家介紹的是關於化學熱力學理論的知識。下面就跟著小編一起來看看吧!化學反應不是一個孤立的變化過程,象溫度、壓力、質量及催化劑等因素都直接影響反應的方向和速度。化學過程中,熱的變化早就是化學家研究的課題。
  • 燕山大學博導高發明教授談「複雜晶體化學鍵介電理論及其應用」
    11月7日下午,應我校物理與電子學院邀請,燕山大學博士生導師高發明教授在該院三樓會議室做了一場題為 「複雜晶體化學鍵介電理論及其應用」的學術報告。 高發明教授以「固體硬度的微觀理論」為核心,著重介紹了複雜晶體化學鍵介電理論、化學環境因子和化學位移、鋇鐵氧體的分析三個方面的內容。
  • 重新認識化學鍵
    例如,銥元素擁有9個價電子,理論上極有可能存在超過+VIII價的氧化態。然而,實驗證實的銥的氧化態一直止步於+VII價。銥到底能不能像釕、鋨、氙那樣形成+VIII價氧化態呢?又到底能不能如理論預測的那樣,形成+IX價氧化態呢?
  • 我學者首次提出超級共價鍵模型理論
    最新發現與創新  科技日報訊 (記者吳長鋒)記者從安徽大學獲悉,由該校程龍玖博士和中科大楊金龍教授組成的團隊,在金屬團簇電子結構領域的研究中取得重要進展。他們提出了一種新的超級共價鍵模型來描述金屬團簇的電子結構,通過超級共價鍵模型首次從電子結構角度解釋了配合物的穩定性,從而有望解釋近百年來一直困擾理論物理化學家的合金性質難題。相關研究近日分別以快速通訊形式發表在美國物理協會《化學物理》雜誌以及英國皇家化學會《納米尺度》雜誌上。  團簇是由幾個乃至上千個原子通過物理或化學結合力組成的相對穩定的聚集體。
  • 科學家首次看到化學鍵形成過程
    原標題:科學家首次看到化學鍵形成過程   科技日報訊 利用美國能源部斯坦福線性加速器中心(SLAC)國家加速器實驗室的X射線雷射,科學家第一次看到了化學鍵形成的過渡狀態:兩個原子開始形成一個弱鍵,處在變成一個分子的過程中。相關論文發表在2月12日的《科學快遞》上。
  • 新型化學鍵:電荷轉移鍵
    John Morrison Galbraith是Marist學院的化學副教授,他研究化學鍵,也就是把原子結合在一起製造分子的過程。你在高中時上過化學課嗎?你是否認為這是一個枯燥的靜態領域,充滿了很久以前就已經確定的既定事實?我做的研究表明,這些既定的 "事實 "中最基本的 "事實"——化學鍵的性質,現在正在受到質疑。
  • 價鍵理論之雜化軌道、配位鍵、共振體
    電子云有s、p、d、f通過共用電子對理論解釋了共價鍵的飽和性和方向性。原子有幾個未成對電子,就可以形成幾個共價鍵。通過電子云重疊,未成對電子自旋方向相反使體系能量降低。其中C原子只有兩個未成對電子,卻常形成CH4等類型化合物,即形成4個共價鍵。是使用的雜化軌道理論進行解釋。通過電子從2s躍遷到2p軌道,使得C原子具有了4個未成對電子。在苯環、石墨中,提出了大π鍵的理論。
  • 量子化學計算Gaussian理論與實戰培訓班
    隨著理論計算的高速發展,過渡態能量和結構、鍵和反應能量、分子軌道、原子電荷的電勢、振動頻率、紅外和拉曼光譜、核磁性質、極化率和超級化率
  • 【科技日報】我學者首次提出超級共價鍵模型理論
    記者從安徽大學獲悉,由該校程龍玖博士和中科大楊金龍教授組成的團隊,在金屬團簇電子結構領域的研究中取得重要進展。他們提出了一種新的超級共價鍵模型來描述金屬團簇的電子結構,通過超級共價鍵模型首次從電子結構角度解釋了配合物的穩定性,從而有望解釋近百年來一直困擾理論物理化學家的合金性質難題。