配套中学教材全解—配位(配价)键（鲁科版选修3）.doc

配位(配价)键共价键由两个原子共享一对电子形成因为双方原子核同时吸引着这一对电子，所以原子连接在了一起我们前面所讨论的共价键，两个原子都为成键贡献出了自己的一个电子；而这一页要介绍的是一类被称为配位键(或配价键)的共价键，它们的两个共享电子(成键电子)由一个原子单方面提供氨气(NH3)与氯化氢(HCl)气体之间的反应这两种无色气体混合后，会产生厚厚的白烟烟是由固体小颗粒分散在空气中形成的，氨气与氯化氢气体生成的白烟是微小的氯化铵(NH4Cl)结晶反应的过程中，氯化氢向氨分子传递了一个氢离子(H+)，氢离子依附于氨分子的未共享电子对上，使氨分子变成了铵离子( NH4+)氢离子是以配位键的形式依附于铵离子( NH4+)上的，氯传递到氮上边的仅为氢的原子核，氢的电子留在了氯上边并导致氯原子变为带负电的氯离子(Cl-)一旦铵离子形成，我们便分辨不出谁是配位共价键、谁是非配位共价键了，因为它们间找不到任何区别虽然图中铵离子配位键电子的颜色与其他成键有差别，但在现实中它们没有不同配位键的表示如下图所示，我们用箭头表示配位键箭头发自提供电子对的原子，指向接受电子对的原子将氯化氢溶解于水中产生盐酸类似上一个例子，氯化氢向水分子传递了一个氢离子(H+)，氢离子依附于水分子其中一对未共享电子上。

H3O+ 离子被称为水合氢离子，也叫水合质子化学介绍课(例如GCSE)中，当我们提到氢离子的时候(比如说在酸中)，我们谈论的实际上是水合氢离子单独的氢离子本质上是一个质子，具有非常强的反应活性，因此它不太可能单独存在于试管中有时我们看到氢离子被写成“H+(aq)”，“(aq)”代表氢离子所依附的水分子当H+(aq)与什么东西(比如说与碱)发生反应的时候，氢离子会重新从水分子上脱离注意，一旦配位键形成，依附于氧的所有氢离子将是完全平等的当氢离子重新从水分子上脱离时，我们说不准水分子会分离哪一个氢离子(也就是说，可以是3个当中的任何一个)氨(NH3)与三氟化硼(BF3)间的反应三氟化硼中的硼原子不具有惰性气体的电子排布三氟化硼中的硼原子成键能级只有3对电子，而实际上它有可供4对电子存在的空间所以，我们可以用贫电子(electron deficient)一词来形容BF3氨分子中氮原子上存在的未共享电子对可帮助其克服电子的贫乏，于是，氨和三氟化硼以配位键相连形成了新的化合物如果用线条表示成键，上边的化合物可以简便的画成：右边的图是配位键的另一种画法键的氮端带正电，因为氮的电子对移向了硼(硼带上了负电)。

我们不会再使用这种画法——因为它不如使用箭头的画法简洁氯化铝的结构氯化铝会在177.8°C时升华(由固体直接变为气体)如果氯化铝是离子化合物，正离子与负离子间强大的吸引力会导致其拥有很高的熔点与沸点所以，氯化铝不是离子，而应该是分子——分子相互间的作用力没有离子那样强单个的分子由共价键连接而成，右边的点-叉成键示意图仅显示了外层能级(成键能级)的电子跟BF3一样，AlCl3也贫电子它们间可能存在很多相似性，因为周期表中的硼和铝位于同一族，氟和氯也位于同一族对氯化铝相对式量的测量表明，升高温度时蒸气中氯化铝的分子式不是AlCl3，而是Al2Cl6它以二聚体(两个分子连在一起)的形式存在这两个分子以配位键相连，成键电子来源于氯原子中的未共享电子对每个氯原子都有3对未共享电子，而所有这些未共享电子对中，最后只有2对成为成键电子对，我们在下图中用红点表示出了这2对成键电子注意:为了使配位键电子更醒目，我们将氯的其他电子用浅浅的粉红色表示形成配位键的电子并没有什么特殊之处——它们形成配位键只因为它们的轨域在反应时碰巧指向了正确的方向这两个配位键形成时会释放出能量，因此二聚体比单独的AlCl3分子更具有稳定性。

注意：氯化铝是一种比较复杂的化合物，因为其成键会随着温度的增高而发生变化水合金属离子中的成键溶液中的离子强烈地吸引着水分子——水分子成簇的聚集在一起围绕正离子或负离子在许多情况下，其吸引力大到使离子和水分子间形成正式的成键，并且这种事几乎在所有的金属正离子身上都会发生我们将有水分子依附的离子称为水合离子虽然氯化铝为共价化合物，但当它溶解在水中时，仍会生成离子会有六个水分子与生成的铝离子(Al3+)成键，形成化学式为Al(H2O)63+的新离子我们将它称为六水合铝离子(hexaaquaaluminium  ion)——将单词拆开便是“六个(hexa)”、“水分子(aqua)”包裹着一个“铝离子(aluminium ion)”六水合铝离子(以及其余绝大多数金属所形成的相类似的离子)的成键为配位键，成键的电子来源于水分子中的未共享电子对铝的电子排布为 1s22s22p63s23px1当它形成 Al3+离子时，它失去了第三能级的电子并留下 1s22s22p6 的电子排布现在铝的第3能级轨域已经空了铝重新组织(杂化)第3能级的6个轨域(1个3s、3个3p、2个3d) 并生成6个能量相同的新轨域这6个杂化轨域将分别接受来自6个水分子的未共享电子对。

你也许会想它为什么杂化的是6个轨域而不是4个或8个轨域(等等)在空间上，铝原子(以及其他大多数金属离子)周围所能聚集的水分子的最大数目为6个通过尽可能多的成键，系统将释放出更多的能量，整个系统就更加稳定上图仅显示了水分子用于成键的未共享电子对，每个水分子的另一对未共享电子没有参与成键最后所形成的离子的形状如下图所示：电子向离子中央的运动使得3+电荷不再只存在于铝中，而是分布到整个离子之上注意:我们用虚线箭头表示位于屏幕或打印纸平面后方的水分子与铝之间的配位键；用锲形线箭头表示位于屏幕或打印纸平面前方的水分子与铝之间的配位键另外两种分子一氧化碳, CO可以把一氧化碳中碳和氧之间的成键看成是两个普通的共价键外加一个配位键(成键电子来自氧的未共享电子对)硝酸,HNO3硝酸的其中一个氧原子可以被看成是通过配位键(成键电子来自氮的未共享电子对)附着于氮原子之上其实上边的结构图具有误导性——从图上看，右侧的两个氧原子是以不同的方式与氮原子成键的；而实际上它们所成的这两个键，无论其长度还是强度都是一致的；因此它们的电子排列也必然相同；只是我们难以用点-叉成键示意图表示出这一点其成键涉及电子的去区域化。