今天是 2013年2月6日 星期三
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众所周知，自然界中存在四种力——万有引力、电磁作用力、强相互作用力与弱相互作用力。那么，原子间的相互作用是一种什么性质的力呢？大家认为是一种特殊的电磁作用力，这种特殊性在于原子结构的电中性。为什么电中性的原子可以产生相互作用力，这个问题并不容易回答；一直到海特勒和伦敦用量子力学处理氢分子以后才得以解决，原来是因为电子波的叠加而使体系能量降低的结果。逐渐产生了共价键的价键理论与分子轨道理论，但是也产生了新的矛盾。
1、价键理论定域键性质出现的矛盾
例如，氮分子有三对共用电子对，电子波在两个原子核之间的叠加，从而形成稳定的化学键。但是，电子还有一种最基本的性质——粒子性!我们从同种电荷相互排斥的基本原理为出发点来看，电子对越多，排斥力就越大，如何能形成稳定的化学键呢？因此，定域键性质还是有些问题的；同时，如何了解共用电子对的本质呢？
价键法与分子轨道法的量子力学处理，本来就是对事实的近似，如果说价键法是“左倾”的近似思想，那么分子轨道法就是“右倾”的近似思想。
2、分子轨道理论的离域键性质中存在的矛盾
分子轨道理论的离域键性质，解决了两个原子间因为电子的定域而产生的同种电荷相互排斥而难以成键的问题，但是却产生了另外一个问题。离域电子不再定域于其中一个原子，而是具有一定穿越整个分子运动的自由度并加到所有的键上。如果相互作用的两个原子之间存在电子的完全转移(得失电子)，那么产生离子，形成离子键；如果不存在电子的完全转移，那么形成共价键。离域电子不就是一个原子失去电子，而后又得到电子吗？这岂不是与共价的性质相互矛盾吗？
3、离子键概念中的问题
如果两个相互作用的原子之间存在电子的得失，那么将产生离子。为什么会产生离子，能对一个入门的学生给出一个简单、可信的理由吗？两个原子之间得失电子的情况在气态存在吗？就是说气态分子例如NaCl是以离子对存在，还是以共价键存在？因为气态NaCl在更高温度分解时一般都分解为原子而非离子，况且，钠的第一电离能比氯的电子亲和能大，因此，电子只能发生部分转移，而非得失电子，只有当一种元素的电子亲和能大于另一种元素的电离能时，才能发生电子得失；也只是物态变为液态以后才形成离子键。这一点对于化学反应机理十分重要：例如，1、氯化钠在红热时与氢气发生置换反应；机理(1)氢失去电子转移向钠离子，机理(2)氯离子失去电子转移向钠，而后与氢化合。2、液氨溶液中金属铍与氨基钾的置换反应；机理(1)铍失去电子转移向钾离子，(2)电子由氮转移向钾，氨基与铍结合。不胜枚举，如何选择呢？这要看我们对化学键的认识。
4、离子键与共价键的关系问题
离子键与共价键有严格区别吗？共价键的异裂有根据吗？二者之间的关系如何？一直存在很多争议，大家在区分离子晶体时也没有严格的标准，是以熔点、沸点的温度来区分，还是以熔体的导电性来区分，都有疑问。我们还是从头分析一下共价键和离子键的概念吧。
首先，从概念的逻辑关系来分析。它们的集合关系是矛盾关系还是对立关系？如果说是对立关系，那么，必然存在第三种概念——离子共价键或者说是共价离子键。如果说是矛盾关系，二者必定有严格的区分。这必须从概念的定义来分析。我们在定义离子键与共价键的概念时说：“如果两个原子之间存在电子的得失，将产生离子，否则将形成共价键”。很显然，“有”、“无”电子得失显然是一对存在矛盾关系的概念。那么我们为什么还很难判断呢？因为实验不象一般的化学实验那样普遍易行。
共价键可以异裂吗？我们把它换一种说法：共价键的异裂就是“两个在相互作用时都得不到对方电子的原子在分开时，一方得到了另一方的电子”。这是不是自相矛盾呢？例如卤素在水中的歧化反应，用共价键的均裂解释有何不可？为什么取代反应只发生在有机化学反应之中，而不能发生在无机化学反应之中呢？类比规律难道不起作用吗？
离子键与共价键可以互相转变吗？如果一种化合物本质上在稳定状态是离子键，那么它在不稳定状态可以变化为共价键，例如气态的KCl以极性共价键存在。如果说化合物本质上是共价键，那么它不能转化为离子键。
电离可以发生吗？例如一种电离度为50%的酸溶液中，那么，酸H-X是离子键还是共价键？你可以说他是离子键，也可以说他是共价键，当你认为他是共价键时，他电离了，当你认为他是离子键时，他又结合成为共价键了。
化学键的本质是什么？在价键理论与分子轨道理论的定域、离域性质之间能不能有一种“中立”的解释？能不能有一种简单的模型让我们认识为什么电中性的原子能相互作用产生电磁力？以后再讨论。
1、价键理论定域键性质出现的矛盾
例如，氮分子有三对共用电子对，电子波在两个原子核之间的叠加，从而形成稳定的化学键。但是，电子还有一种最基本的性质——粒子性!我们从同种电荷相互排斥的基本原理为出发点来看，电子对越多，排斥力就越大，如何能形成稳定的化学键呢？因此，定域键性质还是有些问题的；同时，如何了解共用电子对的本质呢？
价键法与分子轨道法的量子力学处理，本来就是对事实的近似，如果说价键法是“左倾”的近似思想，那么分子轨道法就是“右倾”的近似思想。
2、分子轨道理论的离域键性质中存在的矛盾
分子轨道理论的离域键性质，解决了两个原子间因为电子的定域而产生的同种电荷相互排斥而难以成键的问题，但是却产生了另外一个问题。离域电子不再定域于其中一个原子，而是具有一定穿越整个分子运动的自由度并加到所有的键上。如果相互作用的两个原子之间存在电子的完全转移(得失电子)，那么产生离子，形成离子键；如果不存在电子的完全转移，那么形成共价键。离域电子不就是一个原子失去电子，而后又得到电子吗？这岂不是与共价的性质相互矛盾吗？
3、离子键概念中的问题
如果两个相互作用的原子之间存在电子的得失，那么将产生离子。为什么会产生离子，能对一个入门的学生给出一个简单、可信的理由吗？两个原子之间得失电子的情况在气态存在吗？就是说气态分子例如NaCl是以离子对存在，还是以共价键存在？因为气态NaCl在更高温度分解时一般都分解为原子而非离子，况且，钠的第一电离能比氯的电子亲和能大，因此，电子只能发生部分转移，而非得失电子，只有当一种元素的电子亲和能大于另一种元素的电离能时，才能发生电子得失；也只是物态变为液态以后才形成离子键。这一点对于化学反应机理十分重要：例如，1、氯化钠在红热时与氢气发生置换反应；机理(1)氢失去电子转移向钠离子，机理(2)氯离子失去电子转移向钠，而后与氢化合。2、液氨溶液中金属铍与氨基钾的置换反应；机理(1)铍失去电子转移向钾离子，(2)电子由氮转移向钾，氨基与铍结合。不胜枚举，如何选择呢？这要看我们对化学键的认识。
4、离子键与共价键的关系问题
离子键与共价键有严格区别吗？共价键的异裂有根据吗？二者之间的关系如何？一直存在很多争议，大家在区分离子晶体时也没有严格的标准，是以熔点、沸点的温度来区分，还是以熔体的导电性来区分，都有疑问。我们还是从头分析一下共价键和离子键的概念吧。
首先，从概念的逻辑关系来分析。它们的集合关系是矛盾关系还是对立关系？如果说是对立关系，那么，必然存在第三种概念——离子共价键或者说是共价离子键。如果说是矛盾关系，二者必定有严格的区分。这必须从概念的定义来分析。我们在定义离子键与共价键的概念时说：“如果两个原子之间存在电子的得失，将产生离子，否则将形成共价键”。很显然，“有”、“无”电子得失显然是一对存在矛盾关系的概念。那么我们为什么还很难判断呢？因为实验不象一般的化学实验那样普遍易行。
共价键可以异裂吗？我们把它换一种说法：共价键的异裂就是“两个在相互作用时都得不到对方电子的原子在分开时，一方得到了另一方的电子”。这是不是自相矛盾呢？例如卤素在水中的歧化反应，用共价键的均裂解释有何不可？为什么取代反应只发生在有机化学反应之中，而不能发生在无机化学反应之中呢？类比规律难道不起作用吗？
离子键与共价键可以互相转变吗？如果一种化合物本质上在稳定状态是离子键，那么它在不稳定状态可以变化为共价键，例如气态的KCl以极性共价键存在。如果说化合物本质上是共价键，那么它不能转化为离子键。
电离可以发生吗？例如一种电离度为50%的酸溶液中，那么，酸H-X是离子键还是共价键？你可以说他是离子键，也可以说他是共价键，当你认为他是共价键时，他电离了，当你认为他是离子键时，他又结合成为共价键了。
化学键的本质是什么？在价键理论与分子轨道理论的定域、离域性质之间能不能有一种“中立”的解释？能不能有一种简单的模型让我们认识为什么电中性的原子能相互作用产生电磁力？以后再讨论。
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- 2012-05-30 15:001楼 高培荣：
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马老师您好！您提出的问题非常现实，对于化学键理论中的矛盾现象比比皆是，首先化合价的概念就很勉强，一个元素按说应该只有一个化合价，可是，很多情况下一个元素却具有不同的化合价，这无法用化学键的概念说清楚。同一族的元素在不同的周期中也反映出不同的化学特征。所以，您的怀疑是有道理...详情>>
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- 2012-05-30 15:502楼 马克吐温：
- 这是传统量子力学基础-原子核结构原子结构理论的不足，因为如果人类真实的清楚了更基础的部分，那化学的原子物理学基础才清晰而坚实，所以我为大家准备了一套新的理论，不够初期理解时有与原来概念中映像的矛盾-见《分形微分几何学与发展超弦理论》。
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- 2012-05-30 16:423楼 韩永全：
- 谈一点个人看法，我认为，电中性的原子、分子结合在一起是由于密度引力作用的结果，微观世界密度引力有着不可忽视的影响，密度引力参考链接：http://www.docin.com/p-154191250.html。
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- 2012-05-31 12:364楼 马勋涛：
- 回复一楼的高老师：金属间充化合物中的化学键及化合价的关系最令人不解！
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- 2012-06-01 03:535楼 王金甲：
- 楼主还忘掉一种斥力。
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