《共价键模型》素材1(鲁科版选修3).docx

第一节 共价键模型无机材料铟可以形成类似碳键的化学键 Science 杂志上，英国科学家发表论文，声称他们在铟原子间形成了铟-铟单键组成的长链。这个发现非常令人惊讶，因为一般只有元素周期表中第14列的元素碳族元素才能形成这种化学键。所有的生命系统和大多数聚合物都含有碳元素，这也是因为只有碳这样的元素才能形成这种化学键。英国伦敦帝国学院和苏塞克斯大学的研究人员们制备的这种新的铟化合物中含有与众不同的电子结构，这种结构允许元素周期表中的第13列元素硼族元素形成类似碳有机物的聚合物。研究人员们还认为，硼族元素聚合物的电子学性质可以用来制造那些类似固体半导体的新型电子学元件，例如发光二极管和太阳能电池。一种可溶解的铟聚合物可以很容易取代碳族元素的地位，而且生产这种铟聚合物不需要像固体电子器件那样的高温低压条件。伦敦帝国学院化学系的Mike Hill博士说：“我们制造的化合物具有出人意料的稳定性，而且生产它们的过程也很简单。它可以用来解决大量的问题。他还说：“如果你把元素周期表中的元素看作是一些颜料的话，那么我们平时只用了调色板中的某几种颜料。我们现在的工作就是要用那些平时没有用到的颜料。研究人员通过碘化铟和一种钾的衍生物之间的置换反响制备出了这种铟聚合物。他们现在正打算更深入的研究这种铟聚合物分子，并且在硼族元素化合物中形成更长或更短的链，最终利用它们制出稳定的聚合物。共价键的开展及共价键理论共价键covalent bonds)是化学键的一种，两个或多个原子共同使用它们的外层电子，在理想情况下到达电子饱和的状态，由此组成比较稳定和稳固的化学结构叫做共价键。所谓共价键是指原子间由于成键电子的原子轨道重叠而形成的化学键。与离子键不同的是进入共价键的原子向外不显示电性，因为它们并没有获得或损失电子。共价键的强度比氢键要强，与离子键差不太多或甚至比离子键强。同一种元素的原子或不同元素的都可以通过共价键结合，一般共价键结合的产物是分子，在少数情况下也可以形成晶体。吉尔伯特·列维斯于1916年最先提出共价键。在简单的原子轨道模型中进入共价键的原子互相提供单一的电子形成电子对，这些电子对围绕进入共价键的原子而属它们共有。在量子力学中，最早的共价键形成的解释是由电子的复合而构成完整的轨道来解释的。第一个量子力学的共价键模型是1927年提出的，当时人们还只能计算最简单的共价键：氢气分子的共价键。今天的计算说明，当原子相互之间的距离非常近时，它们的电子轨道会互相之间相互作用而形成整个分子共享的电子轨道。原子间通过共用电子对电子云重叠所形成的化学键叫做共价键。共价键又称原子键。同种原子间形成的共价键，共用电子对不偏向任何一个原子，成键原子都不显电性，这种键称为非极性键。例如H2、Cl2、N2等，在化合物分子中，不同原子间形成的共价键，由于不同原子的电负性不同，共用电子对偏向电负性大的原子，电负性大的原子就带局部负电荷，电负性小的原子就带局部正电荷，这样的键称为极性键。同种非金属原子之间，或不同种非金属原子之间成键时，一般都是共价键。在形成共价键时，当自旋方向相反的未成对电子的原子相互接近时，两个核间电子云密度较大，即共用电子对属成键的两原子共有，围绕两个核运动，受两核吸引，在两核间电子云重叠。要形成稳定的共价键，必须尽可能使电子云重叠程度大一些，我们知道，除了s电子以外，其它电子云都是有空间取向的，在成键时，要尽可能沿着电子云密度最大的方向发生重叠。例如H2O中，氢原子的1s电子云沿着氧原子的2Px、2Py电子云的空间伸展方向的重叠，才能到达电子云重叠程度最大，形成稳定的共价键，因此共价键具有方向性。元素的原子形成共价键时，当一个原子的所有未成对电子和另一些原子中自旋方向相反的未成对电子配对成键后，就不再跟其它原子的未成对电子配对成键。例如H2O分子中，O原子有两个未成对电子，它只能跟两个H原子的未成对电子配对，因此，共价键具有饱和性。共价键是化学键中重要的一类，包括：极性键、非极性键、配位键、单键、双键、叁键、键、键等类别。共价键是两个或几个原子通过共用电子产生的吸引作用，典型的共价键是两个原子借吸引一对成键电子而形成的。例如，两个氢核同时吸引一对电子，形成稳定的氢分子。新理论：共价键形成时，成键电子所在的原子轨道发生重叠并分裂，成键电子填入能量较低的轨道即成键轨道。如果还有其他的原子参与成键的话，其所提供的电子将会填入能量较高的反键轨道，形成的分子也将不稳定。共价键的断裂：共价键的断裂分为两种方式：一种是成键的一对电子平均分给两个原子或原子团。这种断裂的方式称为均裂。均裂生成的带单电子的原子或原子团成为自由基或游离基。通常用R·表示。自由基反响一般在光和热的作用下进行。另一种方式是异裂，异裂生成正离子和负离子，经过异裂生成离子的反响成为离子型反响。离子型反响一般在酸-碱或极性物质包括极性溶剂催化下进行。