共价键理论简介对共价键本质问题的探讨一直是化学键理论中的重大研究课题
为了阐明共价键的形成 ,20 世纪 30 年代以后建立了两种化学键理论:一种是现代价键理论,另一种是分子轨道理论
现行中学教材中介绍的基本上是现代价键理论
由于 20 世纪初建立的经典价键理论遇到许多不能解决的矛盾,对共价键的本质也解释不清,为了解决这些矛盾,1927 年德国化学家海特勒和伦敦首先将量子力学理论应用到分子结构中
后来鲍林等又发展了这一理论,建立了现代价键理论(Valence Bond Theory),简称VB 法,又称电子配对法
该理论认为:原子在未化合前有未成对电子,这些未成对的电子,如果自旋方向相反的话,则可两两结合成电子对,这时原子轨道发生重叠,电子在两核间出现机会较多,电子云密度较大,体系的能量降低,就能形成一个共价键;一个电子与另一个电子配对后就不能再与第三个电子配对;原子轨道重叠愈多,所形成的共价键就愈稳定,等等
现代价键理论不但可解释共价键的饱和性和方向性问题,而且在得到杂化轨道理论充实后还能解释许多分子的几何构型问题
值得注意的是现代价键理论不受经典价键概念的所谓“八隅律”的束缚,如中的 Be 和 B 原子的最外层并不是 8 个电子,而分别是 4 个和 6 个电子
但现代价键理论在解释有些分子的形成时,也遇到了困难
例如,它只能从原子轨道的重叠定性地说明共价键的稳定性,而不能给予近乎定量的解释;它也无法解释氧分子和硼分子等为什么具有顺磁性等问题
另外,在解释较复杂的分子以及有大 π 键的有机分子结构时也与实际偏差较大,因为该理论缺乏对分子作为一个整体的全面考虑
如果认为分子中的电子已不再从属于任何一个组成原子的原子轨道,而是在属于整个分子的若干分子轨道中运动,这似乎还比较合理,于是分子轨道理论(Molecular Orbital Theory),简称 MO 法,便应运而生