共价键

原子之间通过共享电子而产生的化学结合作用。典型的共价键存在于同核双原子分子中,由每个原子提供一个电子构成成键电子对。这对电子的自旋方向相反,集中在中间区域,并吸引带正电的两个原子的核心部分而把它们结合起来。在异核双原子分子中,两个原子的核心部分对成键电子的吸引力不同,成键电子偏向一方,例如在氟化氢分子中电子偏向氟,这种化学键称为极性键。根据量子力学理论,分布于两个原子之间的成键电子云对于分子轴(两个原子核的连线)可以是圆形对称的,这种键称为σ 键。也可能有一个通过分子轴的对称结面(在结面上成键电子云密度等于零),这种键称为π键。若有两个通过分子轴的对称结面则称为δ键。σ 键、π 键和 δ键电子的角动量在分子轴方向的投影分别为 0、1、2个角动量单位。两个原子还可以共享一个电子,形成单电子键(例如在H娚中),也可以共享几对电子,形成多重键(例如在N2分子中形成三重键,其中有一个σ 键和两个π键)。

在多原子分子中,共价键可以存在于两个原子之间,称为定域键;也可以存在于多个原子之间,称为离域键。共价键的特征是有饱和性、方向性和作用的短程性。一个原子能形成的典型共价键的数目等于该原子的价电子数,称为它的原子价。共价键之间有特定的相对取向,例如水分子是弯曲形的而二氧化碳分子是直线形的。共价键的方向性使分子具有特定的几何形状。(见彩图)

图 s轨道 图 图 图 图 图 图 图 图 图 sp杂化轨道电子云模型 图 图 氮分子中的σ健(蓝色)和π键(红色) 图 图 图 图 乙烯分子中的一个π键(蓝色) 图 乙炔分子中的两个π键(蓝色) 图 苯分子中的离域π键(黄色)