2021-05-20 11:53:25

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共价键是化学键的一种,两个或多个原子共同使用它们的外层电子,在理想情况下达到电子饱和的状态,由此组成比较稳定和坚固的化学结构叫做共价键。与离子键不同的是进入共价键的原子向外不显示电荷,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有些时候比离子键强。

基本信息

  • 中文名

    共价键

  • 外文名

    coordination bond

  • 类属

    化学键

  • 种类

    ①σ键、π键;②非极性共价键、极性共价键;③一般共价键、配位键

折叠 编辑本段 基本简介

共价键是化学键的一种,两个或多个原子共同使用它们的外层电子,在理想情况下达到电子饱和的状态,由此组成比较稳定和坚固的化学结构叫做共价键。与离子键不同的是进入共价键的原子向外不显示电荷,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有些时候甚至比离子键强。

共价键与离子键的判断方法:

根据成键原子的电负性,两者相差1.7以上一般是离子键,以下为共价键(注意此方法不是万能的)

折叠 编辑本段 基本特点

折叠 饱和性

电子-模型图电子-模型图在共价键的形成过程中,因为每个原子所能提供的未成对电子数是一定的,一个原子的一个未成对电子与其他原子的未成对电子配对后,就不能再与其它电子配对,即,每个原子能形成的共价键总数是一定的,这就是共价键的饱和性。

共价键的饱和性决定了各种原子形成分子时相互结合的数量关系,是定比定律(law of definite proportion)的内在原因之一。

折叠 方向性

除s轨道是球形的以外,其它原子轨道都有其固定的延展方向,所以共价键在形成时,轨道重叠也有固定的方向,共价键也有它的方向性,共价键的方向决定着分子的构形。

折叠 编辑本段 相关反应

折叠 均裂与自由基反应

共价键在发生均裂时,成键电子平均分给两个原子(团),均裂产生的带单电子的原子(团)称为自由基,用“R·”表示,自由基具有反应活性,能参与化学反应,自由基反应一般在光或热的作用下进行。

折叠 异裂与离子型反应

共价键发生异裂时生成正、负离子,例如氯化氢在水中电离成氢离子和氯离子。有机物共价键异裂生成的碳正离子和负离子是有机反应的活泼物种,往往在生成的一瞬间就参加反应,但可以证明其存在。

折叠 编辑本段 基本分类

折叠 按成键方式

σ键(sigma bond

由两个原子轨道沿轨道对称轴方向相互重叠导致电子在核间出现概率增大而形成的共价键,叫做σ键,可以简记为“头碰头”(见右图)。 σ键属于定域键,它可以是一般共价键,也可以是配位共价键。一般的单键都是σ键。原子轨道发生杂化后形成的共价键也是σ键。由于σ键是沿轨道对称轴方向形成的,轨道间重叠程度大,所以,通常σ键的键能比较大,不易断裂,而且,由于有效重叠只有一次,所以两个原子间至多只能形成一条σ键。

π键(pi bond

共价键共价键成键原子的未杂化p轨道,通过平行、侧面重叠而形成的共价键,叫做π键,可简记为“肩并肩”(见右图)。 π键与σ键不同,它的成键轨道必须是未成对的p轨道。π键性质各异,有两中心,两电子的定域键,也可以是共轭Π键和反馈Π键。两个原子间可以形成最多2条π键,例如,碳碳双键中,存在一条σ键,一条π键,而碳碳三键中,存在一条σ键,两条π键。

π键中的π电子可以吸收紫外线并被激发,所以,含有π键的化合物有抵御紫外线的功能,防晒霜正是利用了这个原理防护紫外线对人的伤害。共价键共价键共轭π键具有特殊的稳定性,不易发生加成和氧化反应,而易发生亲电取代,与苯环有类似键型的化合物包括部分杂环化合物、稠环烃和其他烃类,化学家埃里希·休克尔通过分子轨道计算得出了环烯烃芳香性判定的休克尔规则(亦名4n+2规则),其它常见的非苯芳烃包括薁、[18]轮烯等;而石墨的每一层都有一个无穷大的π键,电子在这个超大π键中可以自由移动,类似于金属键,这也是石墨可以横向导电的原因。δ键(delta bond

共价键共价键由两个d轨道四重交盖而形成的共价键称为δ键,可简记为“面对面”(见下图)。

δ键只有两个节面(电子云密度为零的平面)。从键轴看去,δ键的轨道对称性与d轨道的没有区别,而希腊字母δ也正来源于d轨道。

δ键常出现在有机金属化合物中,尤其是钌、钼和铼所形成的化合物。通常所说的“四重键”指的就是一个σ键、两个π键和一个δ键。

折叠 按成键过程

一般共价键

一般共价键有时也称“正常共价键”,是为了和“配位共价键”进行区分时使用的概念,指成键时两个原子各自提供一个未成对电子形成的共价键。 

配位共价键(coordinate covalent bond)  

配位共价键简称“配位键”是指两原子的成键电子全部由一个原子提供所形成的共价键,其中,提供所有成键电子的称“配位体(简称配体)”、提供空轨道接纳电子的称“受体”。常见的配体有:氨气(氮原子)、一氧化碳(碳原子)、氰根离子(碳原子)、水(氧原子)、氢氧根(氧原子);受体是多种多样的:有氢离子、以三氟化硼(硼原子)为代表的缺电子化合物、还有大量过渡金属元素。对配位化合物的研究已经发展为一门专门的学科,配位化学。

路易斯酸碱对

主条目:路易斯酸、路易斯碱

从上面的内容可以看出,“氢氧根”属于配体、而“氢离子”属于受体,这表明,氢离子与氢氧根发生的酸碱中和反应可以看成是氢离子与氢氧根形成配位键的过程。化学家路易斯从这一点出发,提出了“路易斯酸”与“路易斯碱”的概念,认为凡是在配位键成键过程中,能给出电子的,都称为“碱”;能接纳电子的,都称为“酸”。路易斯的酸碱理论把酸和碱的范围扩大了,路易斯酸碱对不仅包括所有的的阿伦尼乌斯酸碱对,还包括一些中性甚至是根本不溶于水的物质。其实,路易斯酸的本质是配位键中的“受体”;路易斯碱的本质是配位键中的“配体”,二者是等同的。

配位共价键与一般共价键的异同

配位共价键与一般共价键的区别只体现在成键过程上,它们的键参数是相同的,例如,铵根离子的氮氢键中,有三条是一般共价键,一条是配位共价键,但这四条键完全等价,铵根离子也是完全对称的正四面体形。在书写时,一般共价键使用符号“—”;配位共价键使用符号“→”箭头从配体指向受体。

折叠 按成键电子偏向

极性共价键(polar bond

共价键共价键在化合物分子中,不同种原子形成的共价键,由于两个原子吸引电子的能力不同,电子云偏向吸引电子能力较强的原子一方,因而吸引电子能力较弱的原子一方相对的显正电性。这样的共价键叫做极性共价键,简称极性键。形成共价键时,由于电子云的偏离程度不同,极性键又有“强极性键”和“弱极性键”之分,但通常两个不同原子间的成键就是极性键。共价键的极性可用键矩进行判断。共价分子的极性等于分子中所有共价键偶极矩的矢量和,所以,由极性共价键组成的分子可以是极性分子(氯化氢)也可以是非极性分子(二氧化碳)。

非极性共价键(non-polar bond

由同种元素的原子间形成的共价键,叫做非极性共价键。同种原子吸引共用电子对的能力相等,成键电子对匀称地分布在两核之间,不偏向任何一个原子,成键的原子都不显电性。非极性共价键存在于单质中,也存在于某些化合物中,完全由非极性键构成的分子一定是非极性分子(但有的非极性分子中含有极性键)。

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