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共价键

当a中的元素都没有复合是一个金属时,化合物中没有原子有电离能低到有可能导致电子损失。在这种情况下,共价占优势。一般来说,共价键是在向右的元素之间形成的元素周期表(即非金属)。相同原子的分子,如H2而且巴克敏斯特富勒烯(C60),也由共价键连接在一起。

刘易斯共价键的形成

用刘易斯的话来说共价键是共享的电子对.两者之间的键原子和一个原子氯化氢公式如下:

在氯化氢中,氢原子和氯原子之间的键是按照这个过程形成的。(路易斯共价键的公式。)

在一个路易斯结构中共价化合物,氢和氯共用的电子对离子由直线表示。电子对叫做a结合对;氯原子上的另外三对电子叫做并没有直接作用将两个原子结合在一起。

氯化氢中的每个原子分子通过共享获得一个闭壳电子八隅体,从而达到最大的降低能源.一般来说,一个不完整的壳层意味着原子核的一些吸引力可能会被浪费,并且会增加电子越过一个封闭的壳层,就会产生开始进入有关原子的下一个壳层的能量劣势。刘易斯的八隅体规则再次适用,并被视为代表了实现较低能量的极端手段,而不是本身的目标。

如果键合原子的总能量比广泛分离的原子低,则形成共价键。对电子共用时能量下降的最简单解释是,两个电子都位于两个吸引中心之间(由键连接的两个原子的原子核),因此它们的能量低于它们受到单个中心吸引时的能量。然而,这种解释需要相当大的修改,以捕捉关于成键的全部真相,当从成键的角度考虑时,将在下面进一步讨论量子力学

Lewis结构复杂的分子可以很简单地通过扩展氯化氢所描述的过程来构造。首先,可用于成键的电子被计数(2 × 1 + 6 = 8英寸)H2O例如,4 + 4 × 7 = 32英寸四氯化碳CCl,4),而元素的化学符号则按相邻元素的次序排列:

第一步为氯化氢路易斯结构的构建。

接下来,在每个相连的原子对之间添加一个键对:

第2步是氯化氢路易斯结构的构建。

剩下的电子被添加到原子中,使每个原子都拥有一个八隅电子(这是过程中的八隅规则部分):

第三步为氯化氢路易斯结构的构建。

最后,每个键对用破折号表示:

第四步为氯化氢路易斯结构的构建。

(注意,刘易斯结构并不一定显示分子的实际形状,只显示它们的键的拓扑模式。)

在一些较老的路易斯结构公式中,由两个原子提供的电子形成的键(如H-Cl,其中一个共享的电子可以被认为是由氢原子提供的,另一个由氯原子提供)和两个电子都可以被认为是由一个原子提供的共价键,如OH的形成O2−和H+.这种键叫做a键协调共价键或给格键,符号为O→H.然而,在试图追踪成键电子的起源时遇到的困难,以及坐标共价键与共价键在某种程度上不同(它没有)的建议,导致这种用法不受欢迎。

Lewis结构的高级方面

到目前为止所说明的刘易斯结构被选择为其简单。以下是一些详细说明。

多种债券

首先,一个原子可以通过共用一对以上的电子和一个亲密的邻居。两个共用的电子对,用双破折号(=)表示,形成a双键.双键在许多物质中都有化合物,包括二氧化碳

二氧化碳的路易斯结构显示双键使用双破折号。

三对共享的电子对用三重破折号(≡)表示,并形成a三键.例如,三键存在于,一氧化碳,分子,乙炔,分别表示为:

Lewis结构显示化合物一氧化碳,氮分子和乙炔的三键。

双键比单键强,三键比双键强。然而,双键的强度不一定是单键的两倍,三键的强度也不一定是单键的三倍。四键,包含四个共享的电子对,是罕见的,但已经在一些化合物中发现,其中两个金属原子直接结合在一起。

共振

有时会有模棱两可在双键的位置。的Lewis结构说明了这种模糊性臭氧(O3.).以下是两种可能的结构:

臭氧Lewis结构的模糊性;两种可能的结构。

在这种情况下,实际的刘易斯结构被认为是这些贡献的混合,并被写道:

臭氧的公认路易斯结构。

这些结构的混合实际上是量子力学现象称为共振,下文将更详细地讨论。在这一阶段,共振可以看作是一个混合过程,将双键特性均匀地扩散到参与其中的原子上。例如,在臭氧中,每个氧-氧键通过共振而变得等效,并且每个键都具有单键和双键的混合特征(由其长度和强度表示)。