價鍵理論(定義,歷史,假設,軌道數和雜交類型,應用,局限性)
Release Time:2021-04-02什么是價鍵理論?
已經提出了許多方法來解釋配位化合物中鍵的性質。其中之一是價鍵理論。價鍵理論的發展是為了解釋使用量子力學方法的化學鍵。該理論主要集中于在分子形成過程中由參與原子的原子軌道形成單個鍵。根據價鍵理論,分子中的電子占據原子軌道,而不是分子軌道。原子軌道在鍵形成上重疊,并且重疊越大,鍵越牢固。金屬鍵的起源基本上是共價的,金屬結構涉及每個原子與其相鄰原子之間電子對鍵的共振。
價鍵理論的歷史:
路易斯的化學鍵合方法未能闡明化學鍵的形成。 此外,價殼電子對排斥理論(或VSEPR理論)具有有限的應用(并且在預測與復雜分子相對應的幾何結構方面也失敗了)。為了解決這些問題,德國物理學家沃爾特·海因里希·海特勒和弗里茨·沃爾夫岡·倫敦提出了價鍵理論。 Schrodinger波動方程還用于解釋兩個氫原子之間共價鍵的形成。 根據價鍵理論,兩個氫原子的化學鍵如下所示。
該理論側重于電子構型,原子軌道(及其重疊)和這些原子軌道的雜化的概念。化學鍵由原子軌道的重疊形成,其中電子位于相應的鍵區域中。價鍵理論還繼續解釋了由原子軌道的這種重疊形成的分子的電子結構。它還強調了一個分子中一個原子的原子核被另一原子的電子吸引。
價鍵理論的假設:
價鍵理論的重要假設如下:
當屬于兩個不同原子的兩個價原子軌道(半填充)相互重疊時,就會形成共價鍵。由于該重疊,兩個鍵合原子之間的區域中的電子密度增加,從而提高了所得分子的穩定性。原子的價殼中存在許多不成對的電子,使其能夠與其他原子形成多個鍵。根據價鍵理論,存在于價殼中的成對電子不參與化學鍵的形成。共價化學鍵是方向性的,并且還平行于與重疊的原子軌道相對應的區域。Sigma鍵和pi鍵的不同之處在于原子軌道重疊的方式,即pi鍵由側向重疊形成,而沿包含兩個原子核的軸的重疊導致形成σ鍵。sigma和pi鍵的形成如下所示:可以注意到,sigma鍵涉及原子軌道的頭對頭重疊,而pi鍵涉及平行的重疊。
價鍵理論的軌道數和雜交類型:
根據VBT理論,金屬原子或離子在配體的影響下可以使用其(n-1)d,ns,np或ns,np,nd軌道進行雜交,以產生一組具有確定幾何形狀的等效軌道,例如八面體 ,四面體,方形平面等。 這些雜化軌道被允許與配體軌道交疊,該配體軌道可以捐贈電子對用于鍵合。
價鍵理論的應用:
由價鍵理論描述的最大重疊條件可以解釋幾個分子中共價鍵的形成。這是其最重要的應用程序之一。例如,H 2和F 2分子中化學鍵的長度和強度的差異可以通過這些分子中重疊軌道的差異來解釋。HF分子中的共價鍵由氫原子的1s軌道和屬于氟原子的2p軌道重疊形成,這由價鍵理論解釋。
價鍵理論的局限性:
1.無法解釋碳表現出的四價態。
2.沒有關于電子能量的見解。
3.該理論假設電子位于特定區域。
4.它沒有給出配位化合物的熱力學或動力學穩定性的定量解釋。
5.弱配體和強配體之間沒有區別。
6.沒有解釋配位化合物顯示的顏色。
已經提出了許多方法來解釋配位化合物中鍵的性質。其中之一是價鍵理論。價鍵理論的發展是為了解釋使用量子力學方法的化學鍵。該理論主要集中于在分子形成過程中由參與原子的原子軌道形成單個鍵。根據價鍵理論,分子中的電子占據原子軌道,而不是分子軌道。原子軌道在鍵形成上重疊,并且重疊越大,鍵越牢固。金屬鍵的起源基本上是共價的,金屬結構涉及每個原子與其相鄰原子之間電子對鍵的共振。
價鍵理論的歷史:
路易斯的化學鍵合方法未能闡明化學鍵的形成。 此外,價殼電子對排斥理論(或VSEPR理論)具有有限的應用(并且在預測與復雜分子相對應的幾何結構方面也失敗了)。為了解決這些問題,德國物理學家沃爾特·海因里希·海特勒和弗里茨·沃爾夫岡·倫敦提出了價鍵理論。 Schrodinger波動方程還用于解釋兩個氫原子之間共價鍵的形成。 根據價鍵理論,兩個氫原子的化學鍵如下所示。

價鍵理論的假設:
價鍵理論的重要假設如下:
當屬于兩個不同原子的兩個價原子軌道(半填充)相互重疊時,就會形成共價鍵。由于該重疊,兩個鍵合原子之間的區域中的電子密度增加,從而提高了所得分子的穩定性。原子的價殼中存在許多不成對的電子,使其能夠與其他原子形成多個鍵。根據價鍵理論,存在于價殼中的成對電子不參與化學鍵的形成。共價化學鍵是方向性的,并且還平行于與重疊的原子軌道相對應的區域。Sigma鍵和pi鍵的不同之處在于原子軌道重疊的方式,即pi鍵由側向重疊形成,而沿包含兩個原子核的軸的重疊導致形成σ鍵。sigma和pi鍵的形成如下所示:可以注意到,sigma鍵涉及原子軌道的頭對頭重疊,而pi鍵涉及平行的重疊。

價鍵理論的軌道數和雜交類型:
根據VBT理論,金屬原子或離子在配體的影響下可以使用其(n-1)d,ns,np或ns,np,nd軌道進行雜交,以產生一組具有確定幾何形狀的等效軌道,例如八面體 ,四面體,方形平面等。 這些雜化軌道被允許與配體軌道交疊,該配體軌道可以捐贈電子對用于鍵合。
| Coordination Number | Type of Hybridisation | Distribution of Hybrid Orbitals in Space |
| 4 | sp3 | Tetrahedral |
| 4 | dsp2 | Square planar |
| 5 | sp3d | Trigonal bipyramidal |
| 6 | sp3d2 | Octahedral |
| 6 | d2sp3 | Octahedral |
價鍵理論的應用:
價鍵理論的局限性:
1.無法解釋碳表現出的四價態。
2.沒有關于電子能量的見解。
3.該理論假設電子位于特定區域。
4.它沒有給出配位化合物的熱力學或動力學穩定性的定量解釋。
5.弱配體和強配體之間沒有區別。
6.沒有解釋配位化合物顯示的顏色。


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