第四章 双原子分子的结构

Chapter 4. Diatomic molecules

前言：两个原子相互靠近，它们之间存在什么样的作用力，怎样才能形成稳定的分子结构？这是化学键理论讨论的主要问题。两个原子相距较长距离时，它们倾向于相互吸引，而在短距离内它们会互相排斥。某一对原子间相互吸引力很弱，而另一对原子间吸引力强到足以形成稳定分子。为什么有这么大的差别? 这正是本章要讨论的内容。

§4.1　化学键理论简介(Brief introduction to chemical bond theory)

一、原子间相互作用力

原子是由带电粒子组成的，我们预计原子间相互作用力大多是静电相互作用，主要取决于两个方面，一是原子的带电状态(中性原子或离子)，二是原子的电子结构，按原子最外价电子层全满状态(闭壳层)或未满状态(开壳层)来分类。

闭壳层包括中性原子，如稀有气体He、Ne、Kr……，及具有稀有气体闭壳层结构的离子如Li⁺、Na⁺、Mg²⁺、F^-、Cl^-等。开壳层则包括大多数中性原子，如H、Na、Mg、C、F等。显然，闭壳层原子(或离子)与开壳层原子之间相互作用很不相同。

原子间相互作用大致可分为以下几类：

(1)两个闭壳层的中性原子，例如 He-He，它们之间是van der Waals(范德华)引力作用。

(2)两个开壳层的中性原子，例如H-H，它们之间靠共用电子对结合称为“共价键”。

(3)一个闭壳层的正离子与一个闭壳层的负离子，例如Na⁺-Cl^-，它们之间是静电相互作用，称之为“离子键”。

(4)一个开壳层离子(一般是正离子)与多个闭壳层离子(或分子)，例如过渡金属配合物M_n⁺(X^-)_m,它们之间形成配位

　　键（属共价键范围）。

(5)许多金属原子聚集在一起，最外层价电子脱离核的束缚，在整个金属固体内运动——金属键。

讨论这些成键原理的理论称化学键理论。