我們討論了通過強靜電引力把離子結(jié)合到一起而形成的化合物。但是還有許多化合物其中并不含有離子。這些非離子型化合物以分子的形式存在,其中含有緊密結(jié)合到一起的原子。把原子結(jié)合到一起的鍵叫做共用電子對鍵,或共
價鍵。原子以共價鍵結(jié)合的最簡單的物質(zhì)是氫分子H2。每個氫原子在它的1s層中有一個電子。從兩個氫原子來的2個電子(一個電子對)為兩個核所共用(圖4-2),這2個電子同時被2個核所吸引并起著把兩個核結(jié)合在一起的作用。這種鍵非常強,因為斷開這個鍵需要大量的能-104千卡/摩。反過來說,當氫原子結(jié)合成1摩爾氫分子時要放出這樣多的能量。
顯然氫分子中的鍵不可能象離子型化合物那樣是由電子轉(zhuǎn)移造成的,因為兩個氫原子具有相同的電離勢和電子親合勢。因此,當兩個原子通過共用1對電子而結(jié)合成共價分子時,這種傾向同樣在起作用。當我們們把共價鍵的2個電子算成是為每一個氫原子所有,那么每一個原子就具有穩(wěn)定的氨原子的電子排布。在氫分分子H2中每個氫原子的18軌道事實上已為共用電子對的2個電子所占用。電子對占有了整個分子,在每個原子核附近耗費的時間是相等的。圖4-3具體說明了在氫分子中的電荷分布。圖中深色部分代表負電荷的強度,也就是說它代表在給定區(qū)域中找到電子對的相對幾率。在第5章中我們將可發(fā)現(xiàn),當2個氫原子結(jié)合成一個氫分子時,電子對進人了由2個原子軌道所組成的分子軌道之中。
在氯分子Cl2中的鍵為共價鍵提供了另一個實例。每個氯原子在它的外電子層中有7個電子,這和惰性氣體氬在電子構(gòu)型上相比只差1個電子。在氯分子中2個原子間共用了一對電子,這就給每個原子建立了與氬原子相同的穩(wěn)定電子結(jié)構(gòu)。
在F2、Br2、I2和和At2分子(都和Cl2處在同一族中)中的鍵和氯分子中的鍵是一樣的,但形成的電子結(jié)構(gòu)和其他惰氣結(jié)構(gòu)相同。
有許多原子為使它的價電子層達成完滿的8電子結(jié)構(gòu),需要共用不止一對電子。舉例來說,氮分子N2中的原子共用了3對
電子。這樣可以使每個氮原子的價電子層中總共有了8個電子。
我們說在N2分子中的兩個原子是被一個三鍵結(jié)合到一起的。