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的形成σ而且π键

作为VB程序的说明,考虑的结构H2O.首先,注意价电子层电子构型一个氧气原子是2年代22px22py12pz1,两个电子中各有一个未成对电子p轨道,

氧原子的路易斯图。

是原子的路易斯图。每一个原子有一个未成对的1年代电子(H·)可以与一个未成对的氧配对p电子。因此,一个键可以通过每个氢电子与氧电子的配对以及它们所占据的轨道的重叠来形成。每个重叠产生的电子分布在各自的O-H周围呈圆柱对称它被称为σ债券。H .的VB描述2因此,O是每个氢原子与氧原子通过一个σ键相连,这个σ键是由1号氢原子对形成的年代一个电子和一个氧p电子。因为一个波函数对于这个结构,an能源可以通过求解来计算薛定谔方程键长可以通过改变核分离和确定产生最小能量的分离来确定。

σ债券一词被广泛应用于化学表示氧氢键中的电子分布,特别是圆柱形的对称大概是两个成键原子之间的线。然而,它不是唯一的一种债券,这可以通过考虑a的结构来理解分子N2.每个氮原子都有一个价层电子配置2年代22px12py12pz1.如果z方向是沿着分子的核间轴,然后是两个2中的电子pz轨道可以对和重叠形成σ键。然而,2px轨道现在处于错误的方向上,无法头对头重叠,而是左右重叠。由此产生的电子分布称为π键。π键也有助于将两个原子结合在一起,但是,由于重叠产生的最大电子密度区域不在核间轴的线上,所以它的强度不如σ键。2py电子可以以同样的方式配对和重叠,并产生第二个π键。因此,N2分子由一个σ键和两个π键组成。请注意这是如何对应和细化刘易斯的描述:N≡N:分子。

总之,a单键在Lewis结构中对应于VB理论的σ键。一个双键对应于σ键+ π键,a三键对应一个σ键加上两个π键。

促进电子

价电子键理论遇到了一个明显的困难CH4.的价层电子排布是2年代22px12py1,这表明它只能与氢原子形成两个键,在这种情况下,碳会有一个2。而碳的正常价电子是4。这一困难的解决方法是指出,只有分子的总能量是重要的,而且,只要一个过程导致能量的降低,即使需要初始的能量投资,它也可以做出贡献。在这种情况下,VB理论允许发生提升,其中一个电子被提升到更高轨道.因此,碳原子是设想它被提升到价电子构型2年代12px12py12pz1作为CH4分子形成了。虽然提升需要能量,但它使四种键的形成成为可能,总体来说能量降低了。碳特别适合这种推广,因为所涉及的能量不是很大;因此形成了四价碳化合物是常规而非例外。

杂交

然而,讨论还没有结束。如果从表面上看这个碳的描述,它会显示,而三个CH键甲烷是由碳2p轨道形成的,一个是由碳2s轨道形成的。然而,实验已经证实,甲烷中的所有四个化学键都是相同的。

量子力学考虑解决这一困境调用杂化。杂化是同一原子上原子轨道的混合。当2年代3个2p碳原子的轨道是杂化的,它们形成四个瓣状轨道年代p3.杂化轨道除了朝向外,它们彼此相等,朝向正四面体的四个角。每个杂化轨道都包含一个未配对的电子,可以通过与1电子配对形成σ键年代氢原子的电子。因此,甲烷的VB结构被描述为由四个等效的σ键组成年代氢原子轨道年代p3.混合动力碳原子的轨道。

杂化是VB理论对化学语言的主要贡献。的结构乙烯可以在VB术语中检验,以说明杂交的使用。为了重现前面给出的刘易斯结构,有必要在两个碳原子之间设计一个双键(即σ键加π键)。这样的键合模式可以通过选择碳2来实现年代轨道,一个电子从这个轨道被提升,它的2个p杂化轨道,剩下一个2p轨道未杂化,可以形成π键。当1 2年代两个2p轨道是杂化的,它们形成了年代p2杂化轨道,具有指向等边三角形边角的半圆形边界面;未杂化的2p轨道垂直于三角形的平面(图11).每个轨道包含一个电子。其中两个混合动力车可以与两个氢原子形成σ键,其中一个杂化体可以与另一个碳原子形成σ键(也经历了类似的杂化)。未杂化的2p轨道现在是并排的,可以重叠形成π键。

这个描述符合刘易斯的描述。这也很自然地解释了原因乙烯是平面分子吗,因为扭转分子的一端相对于另一端减少了两者之间的重叠p轨道,从而削弱π键。所有的双键都赋予它们所在的分子部分一种扭转刚性(抗扭转性)。