键的极性和分子的极性
在H2(或I2)分子中,两个成键的H原子(或I原子)对共用电子对的吸引能力是相等的,整个分子的正电荷中心和负电荷中心是重合的,这种分子为非极性分子,H-H(或I-I)键为非极性共价键。但HI分子则是极性分子,H-I键是极性共价键。因为I的电负性(2.5)大于H(2.1),所以H-I键的共用电子对偏向于I的一端。或者说HI分子中,I端显负性,而H端为正性。凡由电负性不同的两个原子形成的共价键为极性共价键,它们的共用电子对偏向电负性大的一方,使电负性大的原子带部分负电荷,电
成键原子的电负性差值(△χ)越大,键的极性就越大。当0<△χ<1.7时,为极性共价键;当△χ>1.7时,电子对将完全偏于电负性大的原子一边,这就和离子键一样了。例如Cl的电负性为3.0,Na为0.9,Mg为1.2,Na和Cl,Mg和Cl之间△χ值都大于1.7,因而都形成离子键。由此可见离子键和共价键虽然是两种不同的化学键,但它们之间有联系,从离子键到共价键有递变关系。例如BeCl2中的Be(χ=1.5)和Cl之间△χ为1.5,Be和Cl原子形成极性很强的共价键,BeCl2在室温虽是固体,但熔点(405℃)比离子化合物如MgCl2(714℃),CaCl2(782℃)低得多,BeCl2的性质可以说是介于离子化合物和共价化合物之间的过渡状态。
键的极性是一种“矢量”,不但有大小,还有方向,它的方向用从正极到负极的方向表示。分子的极性与键的极性有关,在双原子分子中,键有极性,分子就有极性,如HI,HCl等。但以极性键结合的多原子分子,是否有极性,还要看分子的空间构型,因为它决定键的方向。若分子结构的对称性使键的极性互相抵消,则分子没有极性。如CO2分中的C=O键是极性键,但由于CO2分子呈直线型对称结构,两个C=O键的极性大小相等,方向相反,互相抵消,整个分子就成了没有极性的非极性分子:
下图列举了CH4,NH3和H2O分子的构型和键角。如CH4分子中,C-H虽是极性键,其中C用4个sp3杂化轨道,以正四面体方向与H成键,所以CH4也是非极性分子。见下图(a)。而H2O则不然,它是极性分子,因为O原子用2个sp3杂化轨道分别和2个H原子形成σ键,另外两个sp3杂化轨道上各有一对未成键的电子,它们的互斥作用使H2O分子中两个H-O键间的夹角为104.5°,使整个H2O分子呈V字型,O为负端,H为正端,见下图(C)。NH3分子的情况和H2O相似,N-H键是极性键,键角为107°,有一对未成键电子,因此NH3分子有极性。N为负端,H为正端,见下图(b)。
汽油的主要成分之一是辛烷(C8H18),它由于结构的对称而是非极性分子,乙醇(C2H5OH)分子一端是极性很小的烷基(C2H5-),另一端是极性较大的羟基(-
OH),它是极性分子。汽油和水不相溶就是因为它们分子极性差别所致,而乙醇和水的互溶性正是因为它们有极性相似的-OH基团。
价键理论、杂化轨道等共价键概念确实解释了许多化学现象而获得公认,但也还有不少现象无法解释,因此随后又有价层电子互斥理论、分子轨道理论、晶体场理论等多种学
说的发展和应用,因涉及较深的数学和物理知识,不再介绍。总之,人类对事物内在本质的认识就是这样逐步深入的,永无止境。
键的极性和分子的极性
在H2(或I2)分子中,两个成键的H原子(或I原子)对共用电子对的吸引能力是相等的,整个分子的正电荷中心和负电荷中心是重合的,这种分子为非极性分子,H-H(或I-I)键为非极性共价键。但HI分子则是极性分子,H-I键是极性共价键。因为I的电负性(2.5)大于H(2.1),所以H-I键的共用电子对偏向于I的一端。或者说HI分子中,I端显负性,而H端为正性。凡由电负性不同的两个原子形成的共价键为极性共价键,它们的共用电子对偏向电负性大的一方,使电负性大的原子带部分负电荷,电
成键原子的电负性差值(△χ)越大,键的极性就越大。当0<△χ<1.7时,为极性共价键;当△χ>1.7时,电子对将完全偏于电负性大的原子一边,这就和离子键一样了。例如Cl的电负性为3.0,Na为0.9,Mg为1.2,Na和Cl,Mg和Cl之间△χ值都大于1.7,因而都形成离子键。由此可见离子键和共价键虽然是两种不同的化学键,但它们之间有联系,从离子键到共价键有递变关系。例如BeCl2中的Be(χ=1.5)和Cl之间△χ为1.5,Be和Cl原子形成极性很强的共价键,BeCl2在室温虽是固体,但熔点(405℃)比离子化合物如MgCl2(714℃),CaCl2(782℃)低得多,BeCl2的性质可以说是介于离子化合物和共价化合物之间的过渡状态。
键的极性是一种“矢量”,不但有大小,还有方向,它的方向用从正极到负极的方向表示。分子的极性与键的极性有关,在双原子分子中,键有极性,分子就有极性,如HI,HCl等。但以极性键结合的多原子分子,是否有极性,还要看分子的空间构型,因为它决定键的方向。若分子结构的对称性使键的极性互相抵消,则分子没有极性。如CO2分中的C=O键是极性键,但由于CO2分子呈直线型对称结构,两个C=O键的极性大小相等,方向相反,互相抵消,整个分子就成了没有极性的非极性分子:
下图列举了CH4,NH3和H2O分子的构型和键角。如CH4分子中,C-H虽是极性键,其中C用4个sp3杂化轨道,以正四面体方向与H成键,所以CH4也是非极性分子。见下图(a)。而H2O则不然,它是极性分子,因为O原子用2个sp3杂化轨道分别和2个H原子形成σ键,另外两个sp3杂化轨道上各有一对未成键的电子,它们的互斥作用使H2O分子中两个H-O键间的夹角为104.5°,使整个H2O分子呈V字型,O为负端,H为正端,见下图(C)。NH3分子的情况和H2O相似,N-H键是极性键,键角为107°,有一对未成键电子,因此NH3分子有极性。N为负端,H为正端,见下图(b)。
汽油的主要成分之一是辛烷(C8H18),它由于结构的对称而是非极性分子,乙醇(C2H5OH)分子一端是极性很小的烷基(C2H5-),另一端是极性较大的羟基(-
OH),它是极性分子。汽油和水不相溶就是因为它们分子极性差别所致,而乙醇和水的互溶性正是因为它们有极性相似的-OH基团。
价键理论、杂化轨道等共价键概念确实解释了许多化学现象而获得公认,但也还有不少现象无法解释,因此随后又有价层电子互斥理论、分子轨道理论、晶体场理论等多种学
说的发展和应用,因涉及较深的数学和物理知识,不再介绍。总之,人类对事物内在本质的认识就是这样逐步深入的,永无止境。