Question

无机化学

您好：
我有一些无机化学方面的问题请教各位？若有化学高人，还望不吝赐教。
关于电负性：
电负性有无分离或集中？比如甲烷，χ(碳)=2.5，χ(氢)=2.1，若不考虑电负性的分离，则χ(碳)>χ(氢)，甲烷就叫碳化氢（碳为-4价，氢为+1价）；若考虑电负性的分离，χ(氢)>χ(碳)/4，甲烷就叫氢化碳（碳为+4价，氢为-1价），哪种说法正确？在我无机化学的书里没有碳可为-4价的记载，但是氢有-1价，若氢在甲烷中为-1价，那么为什么在氨中为+1价？
关于原子轨道：
以p亚层为例，p亚层轨道为双球体，一个球为正，另一个为负，正负是不是代表自旋方向？如果p亚层内只有一个自旋方向为正的电子，那么为负的球还是否存在？或者，一大一小？
关于反键轨道：
以羰合物[Fe(CO)5]为例，为什么CO的反键轨道能和Fe形成反馈π键？反键轨道不会破坏原有的成键轨道么？能不能用通俗的语言具体解释一下“反键轨道”这个概念（也就是“它为什么存在”）？（别看百度百科）
谢谢！
要求：逐题回答，请勿敷衍。
如果嫌悬赏分值少，可以提出来，我会尽量满足。

Answer 1

1."若考虑电负性的分离，χ(氢)>χ(碳)/4"这句话表示看不懂(分离是个什么意思?电负性的分离?) 甲烷中C显-4盖因电负性C大于H电子云偏向于C(事实上C的杂化轨道也有一定这方向的影响) 如果你没见过 证明你该看看有机了......
NH3中H的+1价同上..因为N的电负性甚至＞C..

2.....同学看书认真点..自旋是用于描述电子(广义的说 微观粒子)的参量..跟原子轨道神马的毫无关联..其正负代表波函数的符号..你看到的那个哑铃型的东西你可以认为是定态波函数的图像 波函数的平方才是电子出现的概率密度所以其正负对描述电子云来说没有影响 但是在理论计算时(比如 成键时计算波函数的重叠)就有影响:正的部位和(另一个波函数)正的部位重叠则其绝对值增大 故而其平方之值亦增大 负负重叠亦然 但正负重叠则其平方之值则减小 前二者谓之成键 末者谓之反键
详细的资料去看看徐光宪先生的量子化学..一套三本..看之前先去看懂所要求的数学知识..

3.反键轨道上述已经说了 需要指出的是这里一直在说的是轨道而未涉及电子 反键轨道只是一个通常能量较高的轨道 它的存在是合理(Schrodinger方程)的 它只不过是原子轨道线性组合下的一种合理的结果 如同成键轨道一样的合理(它也是原子轨道线性组合的结果) 这两者不会有冲突的可能 只不过是重叠的"部位"不同 它们都是原子轨道(波函数)的组合罢了
了解了这点 那个反馈键的问题也就自然可解了 事实上有反键轨道存在的物质大把 而且因为其(高能的)反键轨道而有应用价值....

同学 学好任何理科的前提是弄懂理论 学好任何理论的前提是学好数学 化学的理论无非结构化学和热力学 无机化学仅仅是一个粗糙而且很模糊的"入门" 真想学好化学 先去熟悉数学工具 再去看懂理论 最后才是处理实际的反应关系..虽然前两者耗的时间很长 但是这比死记一些定义模糊用词晦涩的概念要好得多...

追问

感谢
1.一个碳要连接四个氢，一个碳原子的得电子能力（电负性）要被四个氢原子均分，所以我才说“χ(氢)>χ(碳)/4”
2.为什么成键，不就是因为电子自旋平行么？所以才“正正相连，负负相连”啊！正和负指的不是自旋方向，那是什么？还有，波函数是二阶偏微分方程，连写书的人都算不出来，我就更不会算了。

追答

1.= .=不会均分的
电负性是描述原子在成键时核对电子的束缚作用 本质是电荷间的COULOMB力 其仅与两点电荷的距离与电量有关 你摆一个电子在一个质子旁边 电子受质子的力是F 你摆1W的电子在质子旁边(等距) 电子受质子的力还是F(当然电子间会有斥力) 意思就是说 无论一个原子成了多少键 键上的电子受的来自那原子的核的束缚总是一样的(当然 不同键上电子之间会有影响 不过在键的极性方面相对于核的影响可以忽略)......
2.噗....谁说的成键因为电子自旋平行..如果是书上写的写书的可以考虑吞金..
在我上面的讨论中 "成键" "反键"等说法都是针对轨道 这个是必须注意的

自旋只是一个用来描述电子(不是轨道!)的参量(而且它也不是神马自转方向 那只是很早的书做出的一个精妙的比喻但不是事实 最近看见有书这么写很无语) 原理上跟成键没一毛钱关系(没错自旋相反电子成对是会有所谓成对能 但那跟成键没有本质联系)

原子轨道是一个原子的核外电子的所有可能波函数的统称 氢原子只有一个电子 但是它仍然有2S轨道直到NS轨道 只不过未被电子占据罢了

成键的本质即是:不同原子的原子轨道形成一系列可能的分子轨道

其后电子依照一定的规则排布上去 得到了我们所描述的分子 如果这些电子的能量之和小于原先电子的能量之和 则认为"此二原子通过成键形成了稳定的分子"

所以事实上原子轨道成键本身和电子是没什么关系的

PS1:我感觉你没认真看我之前的回答 之前已经对那所谓的正负以及叠加有了很清晰的解释
PS2:波函数是S氏方程的所有的(品优)解 不是S氏方程..
PS3:虽然我不知道你是怎么看书的 但是正常情况下我建议你换本教材......
PS4:出了也没钱买...

Answer 2

共价键本来就没有得失电子，甲烷中的C H电负性又很接近，所以没有人讨论它们的正负。不过按照习惯称之为碳化氢……
正负不代表自旋方向，一个轨道上可以有自旋反向的两个电子，这两个电子均可出现在两个球内。如果只有一个自旋方向为正的电子，它时而会出现在正的球中，时而出现在负的里。
因为Fe有空轨道提供给CO，反键轨道只是能量升高，并不会破坏成键轨道。反键轨道之所以存在，是因为有这么一种成键方式，就是使它一部分轨道能量升高，一部分降低，但总体是比原来能量降低了，所以这种方式可以存在

追问

3.为什么[Fe(CO)5]不形成大π键？若是大π键，不就符合“正正相连，负负相连”的规则了么？

追答

因为大π键的形成需要p轨道，通常情况只有p轨道可以形成肩并肩的大π键。铁外层为3d2 4s2，p轨道上无电子，所以无法形成大π键

Answer 3

甲烷中碳与氢是共价键关系，与电负性无关；
p亚层轨道的双球体形式，其正负只是薛定谔方程中角度分布函数的正负的表现，并无实际意义。若p亚层内只有自旋方向为正的电子，那么为负的则无电子，如果p亚层内只有一个自旋方向为负的电子，则为正的无电子，只是为正为负机率大致相等而已。
羰基配位化合物[Fe(CO)5]中，金属呈现低氧化态，CO为弱路易斯碱，其中碳原子的非键电子不容易给出，即CO与金属σ配键的能力较弱，但它与金属形成反馈键的能力较强，此时金属将电子给予配位体（而非配体提供电子），只有当金属具有足够的电负性时，它才起到电子给予体的作用。由于铁具有较多的价电子，所以有利于反馈键的形成。反馈键并不会破坏原有的成键轨道。相反在羰基化合物中两种键共存，使金属与CO形成的羰基化合物具有很高的稳定性。