化学键理论的建立发展过程,原子价的电子理

大家好,今天小编给大家介绍的是关于化学键理论的知识。下面就跟着小编一起来看看吧!化学键理论是在十九世纪后叶发展起来的“价”的概念的基础上,与二十世纪原子结构理论相结合而建立起来的。各种元素的原子是以什么力量和方式相结合而形成各种化合物的,这是化学理论的核心问题之一。十八世纪末十九世纪初,反映化合物中各种元素的化合比的定比定律、倍比定律相继被发现,对原子之间相互的数量关系有了确切的但又是初步的认识。而对原子间的化学结合力一直沿用过法长期使用的“化学亲合力”来表达。稍后提出电化二元论的瑞典化学大师柏尔采留斯运用电的库仑力来解释化学亲合力。

十九世纪上半叶原子量的测定帮助化合物分子式的确定,同时也使“价”的概念被正确提出。十九世纪五十年代到六十年代,弗兰克兰、凯库勒和英国化学家库帕通过对有机化学的系统研究,逐渐明确地阐明了价的概念英国化学家弗兰克兰年在研究金属有机化合物时,发现锌、锦、砷等元素总是同一定数目的甲基或乙基化合,年在他的论文中提出以键的名词来表达两个原子之间的连接,认为这个名词比当时使用的原子价或原子力更为具体。但是当时,许多化合物的分子式还不确切,使他提出的概念难以具体化。

但他把化合物中每一原子都作为一个具有特殊结合能力的单位来对待,这种“价的思想是具有一定的影响的。原来学过建筑的凯库勒是一位善于独立思考,具有丰富想象力的化学家。他也在研究有机化合物中阴确地提出了“价”的概念。他对硫和氯在化学反应中不同的表现作了比较,明确得出“一个原子疏相当于两个原子氯”的结论。年他进一步指出“与某一个原子相化合的其它元素的原子或基团的数目,取决于各成分的亲合力值。”并且还指出“一个原子的碳同四个原子的氢是等价的”。年他又明确提出:碳原子是四价的学说,和碳原子间彼此相连成链的学说。英国化学家库柏几乎在凯库勒的同时做了相似的研究,得到相同的结论。

但是原子之间是怎样发生作用而相互结合的,分子中化学结合力的实质是什么等问题,直到二十世纪,复杂的原子结构被揭示后,才逐渐得到了回答。在电子被发现后的年,J.J.汤姆逊指出,一定数目的电子占据某一轨道后,由于相互排斥而阻止更多的电子进入这个轨道。同年波兰化学家阿贝格根据元素周期律和实验所反映的经验,提出了原子价的八数规则,认为每一种元素都有一个正常价,即在化学反应中通常表现的价,还有一个符号相反的反常价,这两种价的绝对值的和通常是八。例如氯元素正常价是-1,反常的价是+7,绝对值的和是8。

不久有人将原子价与电子的概念联系起来后指出,正价数表示一个原子给出电子数,负价数则是一个原子可以接受的电子数。年玻尔在提出他的原子结构模型时,阐明了各种元素原子的电子结构,指出元素原子最外层轨道的电子数相当于周期表中的族数。年德国物理学家柯塞尔和美国化学家路易斯利用原子的立体模型来解释价键,都认识到价键是由原子的外围电子结构所决定。

柯塞尔则明确提出,由于原子失去电子或夺得电子以达到与惰性元素相同的外层电子稳定结构,一部分因失去电子而带正电,另一部分又因夺得电子而带负电,这些正负离子之间因库仑力而相互结合。这种存在于正负离子间的价键称为离子键,离于键理论满意地解释了离子型化合物,但对于非离子型化合物,如氧分子、银分子、甲烷等就无能为力了。

年路易斯针对这一情况,指出可能存在着两种类型的化合物,一种是极性键化合物,另一种是非极性键化合物。年美国化学家朗缪尔进而明确提出共享电子对的设想。他们认为,氢原子失去一个电子,不能形成一个稳定的离子,氢原子必须形成象惰性气体氮那样具有两个外围电子的结构。当氢和氯化合时,氯需要得到一个电子,以便形成象惰性气体氩那样的外层电子数(8)。这样,只能是氢、氯各出一个电子,然后共享这对电子才能具备有稳定的结构。一般称共价键为路易斯一朗缪尔化学键理论。

这个理论对解释一些非极性分子化合物是令人信服的,特别是库帕在五十年前创设的表示价键的短线,在这里有了明确的含义,一条短线即表示共有一对共享电子。电子对概念的形成是根据绝大多数分子中电子数是双数这一事实而作出的假设。但共享电子对如何能静止于两核之间,这显然同物理学的基本概念不符。在有机化合物中,使原子结合的共价键有一定的方向性。共价键理论也无法回答这个问题。

有些元素还具有反常的原子价,例如碳原子在异腈类化合物中好象是二价,在三苯甲基中又好象是三价,而不是呈现通常所认为的四价,上述理论无法解决这些问题。好了,今天小编就给大家介绍到这里,如果你也有好的想法,不妨在下方评论区内给我留言吧!




转载请注明:http://www.180woai.com/afhhy/7401.html


冀ICP备2021022604号-10

当前时间: