为什么共价化合物中电子是共享的?

时间:2021-08-01 10:26:07   作者:
真正理解化学键的方法,而不是试图遵循记忆的规则,是记住,所有的成键,在某种程度上是由于质子和电子之间的吸引力,由于它们的电荷相反。让我们看看当两个氢原子形成共价键形成H2分子时能量上发生了什么。

氢原子会自然地相互吸引。我们知道这个是因为H2在普通条件下是氢最稳定的形式。我们需要提供能量使H2分子中的H原子彼此分离。假设我们给一个H2分子提供足够的能量,使两个原子无限地分开。现在我们画出它们的势能,当我们让它们回到一起时。这幅草图生动地展示了能源方面的情况:

为什么共价化合物中电子是共享的?

当两个原子相距很远时,它们的组合势能逐渐上升,并在无限分离时达到一个极限值。如果我们释放它们,它们会自己回到一起,它们的势能会减少。它们聚在一起是因为一个原子的电子和另一个原子的质子之间的吸引力大于两个质子之间的排斥力以及两个电子之间的排斥力(记住,一个氢只是一个质子和一个电子)。当两个原子越来越近时,势能以井底的形式减小到最小。这是成键距离,在这里,一个原子中的电子和另一个原子中的质子之间的吸引力是最大的。如果原子被进一步强迫在一起,质子对质子的斥力和电子对电子的斥力开始超过一个原子中的电子对另一个原子中的质子的吸引力,原子的综合势能就会上升。现在它们想分开回到井底,它们自然会留在那里。这是它们成键的时候。

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这个解释有点抽象,所以让我们再深入一点。我们知道原子中的电子以轨道的形式存在,具有一定的允许能量。电子不能去任何地方,但大部分时间都停留在轨道的范围内。我们把轨道上的电子看成是负电荷云。那么当两个氢原子的电子云到达井底时会发生什么呢?下图解释:

为什么共价化合物中电子是共享的?

什么时候原子以成键轨道的形式共享电子?当原子之间的电负性差很小(大约小于1.7)时,它们共享电子。所以这个讨论描述了共价键在物质中的基本概念,比如H2O, C6H12O6, SF6等等。
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