化学价键理论(价键理论)
一、原子结构近现代理论的发展历史，最新研究进展，以及启发
１. 道尔顿实心球
1808年，英国科学家道尔顿发表了“化学哲学新体系”一文，提出物质的原子论。理论中：⑴原子都是不能够再分的粒子；⑵同种元素的原子的各种性质和质量都相同；⑶原子是微小的实心球体。这一理论圆满的解释了当时已知的化学反应中各物质的定量关系，虽然，经后人证实，这是个失败的理论模型，但原子概念的提出为化学科学进入定量阶段奠定了基础。道尔顿也因此被誉为“近代化学之父”。
２.行星结构原子模型
1901年法国物理学家佩兰提出的行星结构模型，认为原子中心是一些带正 点的粒子，外围是一些环绕旋转着的电子，电子旋转的周期对应于原子发射的光谱线频率，最外层的电子抛出是就会发射出阴极射线。
３.中性原子模型
1902年德国物理科学家勒纳德提出中性微波动力子模型，勒纳德早期的观察表明，阴极射线能通过真空管内铝窗而到达管外，根据这种观察，他在1903年用实验证明了高速阴极射线能通过数千个原子。
４.实心带电球原子模型
1902年英国物理学家Ｗ汤姆孙提出了实心带电球原子模型，把原子看出均匀带正电的球体，里面包含着带负电的电子，正常状态下处于静电平衡。
５.葡萄干蛋糕原子模型
J·J汤姆孙继续进行更有系统的研究，并尝试描绘出原子的结构。J·J汤姆孙认为原子含有一个均匀的阳电球，若干阴性电子在这个球体内运行，他按照迈耶尔关于浮置磁体平衡的研究证明，如果电子数目不超过某一限度，则这些运行电子所组成的一个环必能稳定，反之，则将列成两个环。如此类推以置多环，这样，电子的增多就造成了结构的周期的相似性，门捷列夫的元素周期表中物理性质和化学性质的重复出现，就得以解释。葡萄干蛋糕原子模型不仅能解释原子为什么是电中性，电子在原子中是怎么分布的，还能解释阴极射线和金属在紫外线照射下可发出电子的现象。然而很快，该理论就被新的实验结果所推翻。
６.土星原子模型
日本物理学家长岗办太郎1903年12月5日在东京数学物理学会上发言，并于1904年分别在日英德杂志上刊登了说明线状和带状光谱及放射性现象的原子内的电子运动论文，他提出来土星模型的结构，围绕正电核心有电子环转动的模型及一个大质量的带正电的球，外围有一圈等间隔分布的电子，以同样的角速度做圆周运动，电子的径向振动发射线光谱，垂直于环面的振动发射带光谱，环上电子飞出形成β射线，中星球的正电粒子飞出形成α射线。但该模型因为无法克服稳定性困难而未获成功，但对后来建立原子有核型产生了很大影响。
７.卢瑟福阿尔法粒子散射实验
英国物理学家卢瑟福在1895年跟随汤姆孙学习，成为汤姆孙的学生，卢瑟福在做他第一个实验室时，发现了α射线。鉴于汤姆孙原子模型不能解释α粒子散射现象，卢瑟福又经过仔细的计算和比较，发现只有假设正电荷都集中在一个很小的区域内，α粒子穿过单个原子时，才有可能发生大角度的散射，也就是说，原子正电荷必须集中在原子中心，一个很小的核内，在这个假设的基础上，卢瑟福进一步计算了α散射时的一些规律，并作出了一些推论，这些推论很快就被一些实验所证实。但如瑟福原子模型无法解释电子是如何稳定的呆着核外的。
８.波尔模型
如瑟福的理论吸引了来自丹麦的波尔，他在卢瑟福模型的基础上提出了电子在核外的量子化轨道，解决了原子结构稳定性问题，描绘了完整而令人信服的原子结构学说。波尔原子理论中提出，电子在一些特定的可能轨道上绕核做圆周运动，离核越远，能量越高，当电子在这些可能的轨道上运动时，电子不发射也不吸收能量，只有当电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，原子才发射或吸收能量，而且发射或吸收的辐射是单频的。波尔理论成功的说明了原子的稳定性和氢原子光谱线规律。
９.启发
实验是科学发展的动力和源泉，也是检验科学理论正确与否的最直接，最根本的评判标准，卢瑟福通过大量的实验基础以及数据分析，才总结出了卢瑟福原子模型，这说明科学的创新不仅仅需要想象力，更需要坚实的实验基础以及敏锐的洞察力作为基础，作为学生，我们应该增强自己的动手能力以及实验分析能力。波尔模型之所以完整而令人信服，波尔成功的借鉴了前人的实验结果，这就告诉我们要重视科学的交流与创新，从不同角度，不同维度去碰撞出智慧的火花。
二、原子核外电子排布遵循的三大规律以及由此带来原子性质的周期性
1.泡利不相容原理
在同一个原子里，没有运动状态四个方面完全相同的电子存在，这个结论叫泡利不相容原理。
根据这个原理，如果两个原子处于一个轨道，那么这两个原子的自旋方向就一定相反。
2.能量最低原理
⑴通常状况下，电子总是尽先占有能量最低的原子轨道，只有当这些原子轨道占满后，电子才依次进入能量较高的原子轨道，这个规律叫能量最低原理。
⑵能级：就是把原子中不同电子层和亚层按能量高低排布成顺序，像台阶一样，叫做能级
⑶同一电子层个亚层的能级不相同，他们是按s p d f的次序增高。
⑷在同一个原子中，不同电子层的能级不同，离核越近，n越小的电子层能级越低。
⑸能级交错现象，多电子原子的各各电子除去原子核对他们有吸引力外，同时各个电子之间还存在着排斥力，因而使多电子原子的电子所处的能级产生了交错现象。
3.洪德规则
在同一个亚层中的各个轨道上，电子的排布尽可能单独分站，不同的轨道，而且自旋方向相同，这样排布，整个原子能量最低。
4. 元素周期系与核外电子分布的关系
三、价键理论，杂化轨道理论以及分子轨道理论基本要点
1.价键理论
⑴具有自旋相反的未成对电子的两个原子相互接近，可以形成稳定的共价键
例如：如果A和B两个原子各自有一个自旋相反的未成对电子，那么这两个未成对电子，可以相互配对形成稳定的共价键，这对电子，为A、B两原子所共有，如果A和B，有两个或三个未成对电子，则自旋方向相反的单电子，两两支配形成共价键或三键。如果A原子有两个未成对电子，B原子有一个未成对电子，那么一个A原子能够与两个B原子结合，形成AB型分子。
⑵原子中未成对的电子数等于原子所能形成的共价键数目
共价键是由成键原子中自旋相反的未成对电子配对形成的，一个原子的一个电子与另一个原子的一个电子配对以后不能再和第二个电子配对，因为这时其中必有两个电子的自旋方向相同而相斥，也就是说一个原子所能形成共价键的数目是一定的。例如：氢原子只有一个未成对电子，它和另一个氢原子的未成对电子配对后，就不能够再与第二个氢原子的电子配对了。
⑶在两个原子形成分子时，电子云重叠的程度越大，两个原子间的电子云密度越大，生成共价键越牢靠，所以在形成共价键的时候，电子云总是尽可能达到最大程度的重叠，这叫做电子云的最大重叠原理。
例如：当氢原子1S电子云和氯原子的3p电子云重叠，形成氯化氢分子式氯原子的1S电子云，总是沿着绿原子未成对电子的3p电子云对称轴方向做最大程度的重叠，其他方向都不能形成稳定的分子。
2.杂化轨道理论
⑴理论简述
杂化轨道理论从电子具有波动性，玻可以叠加的观点出发，认为一个原子和其他原子和其他原子形成分子时，中心原子所有的原子轨道不是原来纯粹的s轨道和p轨道，而是若干不同类型能量相近的轨道，经叠加混杂，重新分配轨道的能量和调整空间伸展方向，组成了同等数目的能量完全相同的新的原子轨道即杂化轨道。
⑵杂化轨道的类型
①sp杂化
能量相近的一个ns轨道和一个np轨道杂化，可形成两个等价的sp轨道，每个sp轨道还有1/2的ns轨道和1/2的np轨道的成份，轨道呈一头大，一头小，两个sp杂化轨道之间的夹角为180度，分子呈直线型构型。例如：气态BeCl分子的形成，Be的一个2S电子可以激发进入2p轨道，取SP杂化形成两个等价的SP杂化轨道，分别与氯原子的3 P轨道沿键轴方向重叠，生成两个σ键，故分子BeCl呈直线型。
②sp杂化
能量相近的一个ns轨道和两个np轨道杂化可形成三个等价的sp杂化轨道。每个sp杂化轨道含有1/3的ns轨道成份和1/3的np轨道成份，轨道呈一头大、一头小，sp杂化轨道之间的夹角为120度。分子呈平面三角形构型。例如BF分子的形成，成键时B的一个2S电子被激发到空的2p轨道上，激发态B原子的外层电子构型为 2s2px2py，取sp杂化,形成三个等价的sp杂化轨道，指向平面三角形的三个顶点，分别与F的2p轨道重叠，形成三个σ键，键角为120度，所以BF呈平面三角形。
③sp杂化
能量相近的一个ns轨道和三个np轨道杂化，可形成四个等价的sp杂化轨道，每个sp杂化轨道含1/4的ns轨道成份和1/4的np轨道成份，轨道呈一头大，一头小，各sp杂化轨道间的夹角为109.5度，分子层四面体构型。例如，四氯化碳、四氢化硅和四氯化硅等都是采取sp杂化的方式成键。
④等性杂化和不等性杂化
参与杂化的均是含有未成对电子的原子轨道，每一种杂化方式所得的杂化轨道能量、成份都相同，其承建能力必然相等，这样的杂化轨道称为等性杂化轨道，反之则为不等性杂化轨道。
3.分子轨道理论
⑴分子轨道的概念
分子中电子的空间运动状态叫分子轨道，分子轨道是由原子轨道线性组合而成，n个原子轨道组成n个分子轨道，在组合形成的分子轨道中，比组合前原子轨道能量低的称为成键分子轨道，能量高于组合前原子轨道的称为反键分子轨道。
⑵原子轨道组合成分子轨道时,必须遵循对称性原则，能量近似原则和最大重叠原则
①对称性原则
原子轨道均具有一定的对称性，例如s轨道是球形对称，p轨道对中心是反对称，低轨道有中心对称和对坐标轴或某个平面对称。为了有效组合成分子轨道，必须要求参加组合的原子轨道对称性相同，对称性相同的原子轨道不能组合成分子轨道。
②能量近似原则
两个对称性相同的原子轨道，能否组合成分子轨道，还要看这两个原子轨道能量是否接近，只有能量接近的原子轨道，才能组成有效的分子轨道，而且原子轨道的能量越接近越好这就叫能量近似原则。
③轨道最大重叠原则
当两个对称性相同，能量相同的原子轨道组合成分子轨道时，原子轨道重叠的越多，组合成的分子轨道越稳定，这就叫最大重叠原则。这是因为原子轨道发生重叠时，在可能的范围内，重叠程度越大，成键轨道能量降低的越显著。例如，BeCl呈线型，当Cl和Be在同一条直线上时，二者重叠程度最大,能量降低的最显著,分子轨道最稳定。
上述三条原则中，对称性匹配原则是首要的，它决定原子轨道有无组合成有效分子轨道的可能性，能量近似原则和轨道最大重叠原则是在符合对称性原则的前提下，决定分子轨道组合效率的问题。
