价键理论

✍ dations ◷ 2025-10-15 15:39:08 #价键理论
价键理论(Valence bond theory,VB理论)是一种获得薛定谔方程近似解的处理方法,又称为电子配对法。价键理论与分子轨道理论是研究分子体系的两种量子力学方法。它是历史上最早发展起来的处理多个化学键分子的量子力学理论。价键理论主要描述分子中的共价键及共价结合,核心思想是电子配对形成定域化学键。1916年,路易斯就提出了化学键和路易斯结构式的概念,用于解释简单分子的结构。1927年,随着薛定谔方程的提出,最早的基于量子力学的化学键理论,解释氢分子成键的海特勒-伦敦模型成功地解释了化学键的本质。然而,这个简单的理论无法直接用于氢分子以外的其他分子。莱纳斯·鲍林通过引入共振结构式、轨道杂化等概念,将海特勒-伦敦理论成功推广到更大的分子中,价键理论就诞生了。几乎于此同时,价键理论的主要竞争者分子轨道理论也被提出了。因为价键理论更加清楚的物理意义,所以广为实验化学家,尤其是有机化学家所青睐,并基于价键理论开发出大量定性方法,对理解化学反应起到非常重要的作用。然而,实践证明利用分子轨道理论的数学结构比较简单,进行量子化学计算比价键理论方法容易。另外,早期价键理论认为电子对必须由原子轨道的杂化产生,制约了价键理论的精度。到20世纪中叶,几乎所有的量子化学计算都是采用分子轨道理论进行的。这种局面在20世纪末与21世纪出发生了一定的变化。现代价键理论采用原子轨道线性组合产生价键轨道的方法,可以达到和分子轨道理论方法相似的精度。然而,由于价键轨道的非正交性等原因,价键理论的数学结构依然比分子轨道理论复杂得多,程序比较少,而相同精度的计算往往需要更多计算资源,所以价键理论目前仍然不太常用。其量子化学模型认为,共价键是由不同原子的电子云重叠形成的。例如,p轨道的电子和p轨道的电子间可以有两种基本的成键方式:用形象的言语来描述,σ键是两个原子轨道“头碰头”重叠形成的;π键是两个原子轨道“肩并肩”重叠形成的。一般而言,如果原子之间只有1对电子,形成的共价键是单键,通常是σ键;如果原子间的共价键是双键,由一个σ键和一个π键组成;如果是叁键,则由一个σ键和两个π键组成。σ键可以是s-s,s-p,p-p等电子之间形成的,而π键可由p-p,d-p,d-d等电子之间形成的。除此之外,还存在十分多样的共价键类型,如苯环的p-p大π键,硫酸根的d-p大π键,硼烷中的多中心键,π酸配合物中的反馈键,Re2Cl82−中的δ键,等等。价键理论中,为了解释分子或离子的立体结构,莱纳斯·鲍林以量子力学为基础提出了杂化轨道理论。其核心思想即是不同原子轨道的叠加重组,从而成为数目相同,能量相等的新轨道。例如,为了解释甲烷的正四面体结构,杂化轨道理论认为:碳基态原子构型为1s22s22p2。首先碳2s中的一个电子被激发到空的2p轨道上,然后1个s轨道和3个p轨道重新组合成4个sp3杂化轨道,再分别和4个氢原子的1s电子成键。4个杂化轨道呈正四面体构型,键角109o28',能量没有任何差别。sp2和sp杂化轨道亦然。主要的杂化类型和立体构型列于下表:

相关

  • 神经内科人体解剖学 - 人体生理学 组织学 - 胚胎学 人体寄生虫学 - 免疫学 病理学 - 病理生理学 细胞学 - 营养学 流行病学 - 药理学 - 毒理学神经内科(neurology)是医学的一个分支,专
  • 荷兰莱顿大学莱顿大学(荷兰语:Universiteit Leiden)座落在荷兰的莱顿市,是目前荷兰持续运作中最古老的大学。莱顿大学是科英布拉集团、Europaeum以及欧洲研究型大学联盟等大学联盟的一员,享有
  • Dysgeusia味觉障碍(英语:Dysgeusia)指的是味觉的扭曲或失真。味觉障碍通常与丧失味觉(英语:ageusia)、味觉迟钝(英语:hypogeusia)有关。味觉障碍可能是某个疾病的主要症状或次要症状。
  • 孟-高棉语族孟高棉语族是东南亚的语言集合,包括孟语和高棉语等多种语言。按照传统的分类,这个语族与印度的蒙达语族(又译扪达语族)构成南亚语系。新近的分类已经抛弃这种二分法:Diffloth(2005
  • 太空旅游太空游客指非以执行任务(例如进行实验或工作)为目的,而搭乘航天器参与太空飞行的人。在苏联解体后,由于航天器的操作成本极大,同时要付给哈萨克拜科努尔航天中心地租与使用场地费
  • 玻色-爱因斯坦凝聚玻色–爱因斯坦凝聚(Bose–Einstein condensate)是玻色子原子在冷却到接近绝对零度所呈现出的一种气态的、超流性的物质状态(物态)。1995年,麻省理工学院的沃夫冈·凯特利与科罗
  • 蒂迈欧篇《蒂迈欧篇》(Timaeus)是古希腊哲学家柏拉图的一部作品,大概写于公元前360年。以苏格拉底、赫莫克拉提斯、克里提亚斯等哲学家的对话形式,试图去阐明宇宙万物的真理。其中提出了
  • 黄酒黄酒,一种酿造米酒,是中国酒的两大主流之一,是以稻米为原料酿制成的粮食酒。不同于俗称白酒的烧酒,黄酒没有经过蒸馏,酒精含量低于20%,因色泽呈黄色而得名。原产中国浙江、湖北房
  • 丹吉尔丹吉尔(柏柏尔语:ⵜⴰⵏⵊⴰ;阿拉伯语:طنچة‎;转写:Tanja;西班牙语:Tánger;法语:Tanger),又译坦几亚,是北非国家摩洛哥北部的一个滨海城市,在直布罗陀海峡西面的入口,与大西洋及地中
  • 郑成功郑成功(1624年8月27日-1662年6月23日),原名森,字明俨、大木,幼名福松,为南明政权的重要将领。南明绍宗隆武帝赐明朝国姓朱,赐名成功,世称“国姓爷”(荷兰语:Koxinga),或郑赐姓、郑国姓、