化學(xué)鍵形成
化學(xué)試劑,九料化工商城 / 2020-11-17
如果原子連結(jié)起來并形成化合物就放出能量，原子和它們的化合物的能量主要由它們的電子排布方式來決定。故此如果電子的重排能導(dǎo)致它們處于較低的能態(tài)，則化合物的生成便可實現(xiàn).
電子的位置可以按以下兩種方式之一發(fā)生變化:一個原子可以將一個或更多的電子完地轉(zhuǎn)移給另一個原子或者兩個原子可以共享這些電子，當(dāng)發(fā)生電子完全轉(zhuǎn)移時，原子A+和B-變成為離子A和B(或A2+，B2-，等等一一當(dāng)有多于ー個電子轉(zhuǎn)移時)然后由于相反電荷間的靜電吸引的結(jié)果便連結(jié)在一起。這樣形成的鍵為離子鍵(或電價鍵)，當(dāng)原子間由于享電子而成鍵時，這種鍵便稱為共價鍵，我們將討論這兩種不同形式的鍵，說明所頂期的鍵是屬于哪一種鍵，并分別在本章和第五章表明化合的性質(zhì)如何取決于它們的化學(xué)鍵本性.
離子鍵的性質(zhì)
如果A+B-比原來的A和B所處的能量較低則可形成離子鍵，結(jié)果就使A和B連結(jié)起來(我們著重從只有一個電子被轉(zhuǎn)移的最簡單情況開始論述).
離子鍵的構(gòu)形有三個步驟。每一個步驟都有能量改變，只有總的能量變化有利于鍵的形成才能實現(xiàn)。第一步為從A移去一個
電子形成正離子A+(圖2-3)，這一步要給原子A以電離能(第一章第二節(jié))，第二步是電子加入到B而形成負(fù)離子B，這一步涉及B的電子親和能(第一章第二節(jié))，若電子親和能是正的(如Ⅶ族的原子)，這一步便有助于降低總能量，最后一步為相反電荷的離子間的靜電吸引，其結(jié)果降低了總能量，由此可見當(dāng)A有低的電離能(因而從能量方面易于移去電子)，B有高的電子親和能(這樣當(dāng)電子加入B時便獲得一些能量)，并且離子景靜在一起時(因而大大促進(jìn)庫倉力的相互作用)，最易于形成離子鍵。
具有相對較低的電離能的是第族和第Ⅱ族的那些原子，只要給以較小的能量就可以使它們失去價電子，故可頂期它們將構(gòu)成離子鍵，一且失去了它們的價電子以后，再要移去原子實中的任一個電子，需要克服的力量就很大，故原子實中的電子不可能參與成鍵.
具有相對較高的電子親和能的是第族的那些原子，因為加入的電子進(jìn)到價電子層中的，有利于與原子核的不同電荷相互作用。具有閉合層結(jié)構(gòu)的物質(zhì)例如離素離子或情性氣體原子，都有較低(甚至是負(fù)的)的電子親和能，這是因為再加入的電子必須進(jìn)到原子閉合層外的另一個新電子層，在那里它只能微弱地與遠(yuǎn)離且被屏蔽的原子核相互作用。
以上討論說明離子鍵易于在周期表左邊和右邊的原子間形成，電子的轉(zhuǎn)移可以一直進(jìn)行到原子失去或獲得足夠的電子而達(dá)成閉合層結(jié)構(gòu)，這種性質(zhì)可概括為原子具有力求達(dá)到情性氣體結(jié)構(gòu)的傾向這是早期化學(xué)家們提出的(特別是路易斯于1918年所提出的)八隅規(guī)則的基礎(chǔ)，并由他們表示為原子趨向于獲得穩(wěn)定的八隅電子結(jié)構(gòu)(即現(xiàn)代原子論中的S2、P2的閉合層)。
八隅規(guī)則并不意味著工族和Ⅱ族原子“需要”失去電子，或Ⅵ族和Ⅶ族原子“需要”得到電子。而是指出只要僅涉及價電子，則離子間的靜電作用就強(qiáng)烈到足以克服電離能和電子親和能的結(jié)合效應(yīng)。超出閉合層(要移去原子實中的電子和使電子加入到閉合層)則需要非常高的能量以致不可能從離子間的相互作用求得補(bǔ)償，因而，總的來說在能量上是不利的.
"點-叉"是概括表示離子鍵形成的簡單方式。它們可用于討論所有各種離子化合物，例如A+B-，A2+(B-)2，等等。一個原子的價電子用點表示，而另一個原子的價電子則用叉表示，于是B的價電子層中的空隙被從A轉(zhuǎn)移來的電子所填滿。這可由下列例子加以說明（九料化工http://yuehuifs.cn/）.
例:表示出下列化合物中電子的排列:(a)KBr，(b)K0O，(c)CaCl2，(d)MgO.
方法:所有這些物質(zhì)都是工或Ⅱ族的金屬元素與Ⅵ族和Ⅶ族的非金屬元素構(gòu)成的化合物，它們應(yīng)屬于離子化合物，因為它們的鍵是由電子的完全轉(zhuǎn)移而構(gòu)成的:轉(zhuǎn)移足夠數(shù)目的電子使正離子和負(fù)離子都完成閉合層結(jié)構(gòu)，注意工族元素的原子可失去一個電子，族可失去兩個電子;Ⅵ族元素的原子可接受兩個電子，Ⅶ族可接受一個電子，為辯認(rèn)電子的由來用表示從一個原子移出的電子，用?表示從另一個原子轉(zhuǎn)來的電子。只需表示出最外層的電子就可以了.
解答：
（a）｛K×Br}→{K+×Br},或K+Br-
(b) ｛K×O×K}→{K+×(×O×)²- K+},或(K+)?O²-
(c) ｛CI×c=Ca×CI}→{(CI×)-Ca²+(×CI)-},或Ca²+(CI-)²
(d) ｛×Mg×O}→{Mg²+(×O×)²-},或Mg²+O²-
評注:雖然這里的電子按照它們由哪個原子而來作了區(qū)分，但不能為這些電子有所不同;用?表示與用×表示的電子是相同的。
雖然“點一叉”圖容易畫出和應(yīng)用簡單，但與說明法幾乎沒有什么不間，無論如何它們都是抓住離子鍵構(gòu)成的主要特點，即電子的轉(zhuǎn)移和離子間的靜電吸引，這樣的電子轉(zhuǎn)移已為離子型固體的x線行射實驗所證實(第五章)，并由薛定諤方程求解一對原子趨近時的結(jié)果而得到理論上的支持(圖2-4)，這種類型的計算生動地表明起始時(a)，兩個原子有它們通常的電子數(shù);兩者都是中性的(Li比F大ー些，因為氟的原子核Z=9，強(qiáng)力控制著它所有的電子).在(C)上所舉的三種能量貢獻(xiàn)有利于電子轉(zhuǎn)移，電子便跳到F上，使它稍為大些，而在旁邊留下小的類氨的工Li+離子。當(dāng)Li+離子移動得更靠近時，F(xiàn)-的電子排布便開始變形，使氟離子的電子傾向于將Li離子吸引到它的近旁，在(e)這個階段，Li+離子開始因共享它失去的電子而復(fù)原，故該鍵開始失去它的純離子型的性質(zhì)而具有共價鍵的特性.這就突出了這樣的事實:沒有一種鍵是純粹的離子鍵.
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.jpg "圖2-3離子鍵的形成鍵")
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