共价键的形成过程演示

实验目的

理解共价键的形成过程和本质,认识共价键的饱和性和方向性。

实验原理

两个氢原子各有一个1s电子,靠近时自旋方向相反的电子云发生重叠,在两核间电子云密度增大,体系能量降低,形成共价键。核间距过小时核间排斥增大,能量升高。H-H键长约74 pm,键能为436 kJ/mol。

实验器材

• 两个氢原子
• 1s电子云
• 电子自旋方向
• 体系能量与核间距曲线

实验步骤

1. 观察两个相距较远的氢原子及各自的1s电子云。
2. 让两个氢原子逐渐靠近,注意电子云开始重叠。
3. 观察核间电子云密度的变化及共用电子对的形成。
4. 对照能量曲线,找到能量最低点对应的核间距。
5. 继续缩短核间距,观察能量重新升高。

实验现象与结论

两个氢原子靠近时电子云重叠,核间电子云密度增大,体系能量降低;能量最低时形成稳定的H-H共价键;核间距再减小,能量又升高。共价键具有饱和性和方向性。

常见问题

共价键的本质是什么?

原子轨道(电子云)重叠,在两原子核间形成较大的电子云密度,通过共用电子对使体系能量降低。

为什么说共价键有饱和性?

每个原子能提供的未成对电子数是有限的,因此能形成的共价键数目有一定限度。