化学键本质与分子结构理论的进展

化学

湖南师院学报自然科学版

! #

年增刊

化学键本质与分子结构理论的进展 %& () +

,

摘

要,

本文讨论了化学健本质和分子结构理论的进展

并且特别着重于杂化健合机道理论

。

在过去的一百五十年中来,

,

关于分子结构和化学键本质的一个有权威的理论有了发展,

。

这

个理论最初根据物质的物理和化学性能的知识此理论得到了扩充。

大都以经验方式提出。

。

自从量子力学诞生以,

,

使之更为精确,

、

更有权威,

关于分子和晶体中结合原子的力的本质第一个重要概念是瑞典化学家 年提出的合。

,

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肥““ 1

!

他提出了电化学理论 12

根据这个理论原子山其所带相反电荷的吸引而结合在一,

这个理论在讨论无机化合物时很有价值,

但是它不能讨论同类原子例如碳原子间的键,

起后来,

。

年英格兰化学

家3

,

尸 30 4,

舰& 5提出了原子价的概念。

指明每个元素和一定数,,

量即我们现在称为当量,,

的其他元素相结合而形成化合物,。

其后德国化学家3 6,。,

7

次讯‘,,

和6 8 9 7‘:于 1;年把价的概念推广到碳指出碳原子通常为四价第二年即 1 年/ 1 7吹 比提出一个碳原子能够和其他碳原子结合成长链同年苏格兰化学家6< %,=

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叮曾经独立地讨论了碳的四价性以及形成链的能力>?。

/ 0。

的化学式很象现代的结构式Α

他是第一个在元素符号之间用一条短线来表示价键的化学家 Β

年俄罗斯化学家6Χ,

,

.以艺 0/

?

首次使用

“

化学结沟”这一术语,

,

并且认为必须用,

单个化学式来表示结构的。

,

这种化学式应当表明在物质的分子中每个原子怎样结合其他原子并且提出。

他明确地指出化合物的所有性质山物质的分子结构所决定。

通过物质合成方

法的研究应当有可能找出它的正确结构式应方面的一些情况提出的。

这些化学家都只用化学式来说明物质参予化学反,,,

,

没有用以指明原子在三维空间中排布所表示的方式于是下一步骤即确,

定分子在三维空间的结构却是由荷兰化学家 9Δ

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9

Ε?Φ和法兰西化学家比 . 5在

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(和?了

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5

分别独自地提出了山碳的原子形成单键指向正四面体的顶点,

在两个化学元素符号之间画一根短线来表示价键是对于分子结构只有定性的意义后,。

以简明方式表示了许多化学事实。

,

但

在十九世纪中

,

对于键的本质则毫无所知,

电子发现以

曾经有过许多的努力来发展化学键的电子理论/?比0院主席 ￡/ΕΚ叨Ε。

这些集成在伯克利,

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Ι/

的加利

福尼亚大学化学

/阴

Λ )

的工作中

他在。

!

Β年所发表的一篇论文奠定,

了现代价键电子理论的基础他不仅讨论了山填满电子的稳定壳层的离子形成也讨论了由两

个原子间共享两个电子所形成的化学键即现在所谓的共价键享电子时一样的重要性本文审阅。

他还强调了未共享电子时和共

,

以及讨论了任一较轻的原子中四刘电子组

一

不管是共享的或未共享。

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月Μ日收到

。

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之川者木文作者是诺贝尔奖加从Ν夕笠浮

‘

,

共国化学家

译稿曾经康衡副教授

ΓΜ

化学

的

的稳定性?

。

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/Ο年 叨￡出版了他的,

“

价键与原子和分子的结构”在这书中详述了他的意见 & ,

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一书,

,

并且在一定程度上讨,

论了美国化学家论文,

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的工作

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在

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年和

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年发表过好几篇较长的井且也引入。。

在这些论文中他把 。,

山)Λ

的共享电子对的化学键理论应用于许多化合物“>。

了几个新的概念

为描述这种键而创造,

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共价

“Ο一词的正是 &+。汇

二十世纪头十年间关于化学键在如氯化氢这样简单的分子中的本质还是不清楚的有些化学家把氯化氢分子描述为离子键结合,

即含有带一个单位正电荷的氢离子和带一单个单位。

负电荷的氯离子另外一些化学家认为此分子是共价键结合键电子对位于两成键原子的正中和极端离子键

,

Κ

,

Λ /。玄指出

Ο

介于极端共价

电子对很靠近其中一个原子而远离另一。

个原子

之间的范围内

,

共享电子对的化学键可以有各种结构。

但是

,

他没有以定量方

式来

讨论部分共价键的特性子叫做等排异构分子构中,,

&+附以0对化学键理论作了一

些很重要的补充

。

他把具有相同核数和相同电子数的分ΚΟ

例如二氧化碳和一氧化二氮,

Μ

,

&+爪以0

描述二氧化碳的结ΚΟ

碳原子与每个氧原子形成双键,

他很巧妙地应用他的这个思想于一氧化二氮。

Μ

断定它为线性结构 &+Ρ颐 0。

并且氧原子在分子的一端而不在中间。

还提出了电中性原理,

根据这个原理一

,

稳定的分子或晶体中的每个原子其净范围之内作用在分子和品体中的力强,。

电荷接近于零也就是每个原子所带电荷在

到

Τ

大到足以从一个原子移出一个电子。

但是由于第二电离能太大0,

这些力就不足移出第二个电,

子类似地电负性能够使其带上一个荷负电的电子即呈一个负电荷,

但是不能使它们自身带‘

上第二个或第三个电子

。

例如

,

&+Ρ琳 ,

曾经指出在四碳基镍Κ,

>Υ

‘

Λ的 /叨 )结构中弓“

镍原子以单键与周围的四个碳原子连接这是不满意的他在镍原子上安上电荷符号 &+。以0

Γ

一

”,

。

说镍原子是以四个双键与四个碳基键合因此镍原子的共价为八,,

。

大约二十年后电。

子衍射法测定狱基镍结构

表明镍原子和四个碳原子之间的键长具有双键性而非单键性,。

&+

Ρ琳0在运用

电中性规则中遇到了困难 &+Ρ琳0 ,

因为他没有考虑到由于共价键的部分离子性,

而使得电荷从一个原子转移到另一个原子电负性标度尚未订立! 21年,,

对共价键指定一定数量的部分离子性。

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