化学键与分子形状

共价键

假设两个原子都想要更多电子,谁也不肯白白让出——比如两个氢原子,或两个氯原子。它们不再转移电子,而是各让一步,共享一对电子:每个原子贡献一个电子,这对共享电子同时属于两个原子核。位于两核之间的这对共享电子就是共价键,它是几乎所有分子的黏合剂,从 H2 到 DNA 都靠它。

真正把原子结合在一起的,是共享电子大部分时间停留在两个带正电的核之间,在那里它们同时吸引两个核,并屏蔽核与核之间的排斥。键停在吸引与排斥平衡的距离上,这就是键长。一对共享电子构成单键;原子也可以共享两对(双键)或三对(三键,如 N2 中),从而得到更短、更强的键。每一对共享电子都可以想象成原子轨道相互重叠的区域。

共价键生成离散的分子(或像金刚石那样的延展共价网络),是绘制路易斯结构、用 VSEPR 预测形状,以及更细致的价键理论和分子轨道理论的基础。当两个原子的电负性不同时,共享是不均等的——这就是极性共价键——它会使分子带有偶极。所以共价键和离子键是同一条连续谱的两端:一端是均等共享,另一端是完全转移。

在 H2 中每个氢各带一个电子;这对共享电子位于两个质子之间,于是两个核都感觉自己拥有了填满的 1s 壳层。在 N2 中两个氮共享三对电子,形成三键,这正是 N2 如此短、强且出了名地不活泼的原因。

共享一对电子(H2)与共享三对电子(N2 三键)的对比。

共价键并不总是两个原子各出一个电子——在配位键(授受键)中,共享电子对的两个电子都由同一个原子提供,比如 H3N-BF3 中的 N 到 B 的键;一旦形成,它就是普通的共价键。

又称
shared-pair bond电子对键電子對鍵