下面才是见真章，前面都是路易斯VSEPR是比较简单的理论， 下面才是真正要点，价键理论和分道轨道理论。 但是我们这里教的不是全版的这个理论， 只是一部分。那么然后,首先说问题， 前面的路易斯规则和VSEPR理论都没有解释共价键的起源， 而第一个尝试解释这个问题的就是价键理论。价键理论的英文名是 Valence-bond theory。 一根价一根键，价和键连在一起，实际上前面我们已经解释过什么是价， 每个价乘一根键叫一价，乘四根键叫四价，价键理论就是这么来的。 所以，价键是化学中一个传统概念，价键就是键都是由价来的。 你有几价就乘几根键，这个理论名称是这么来的。 最早是来自于物理学家，海特勒和伦敦， Walter Heitler，另一个是 Fritz London, 德国人和波兰人， 后来海特勒去了瑞士，伦敦去了美国。 你猜为什么呢？ 因为他们俩是犹太人。在那个地方都呆不了了，后来都去了外国了。 瑞士是中立国，美国是盟国。 伦敦去了杜克大学，杜克大学现在还有伦敦的塑像，这个Fritz London的塑像。 当然伦敦还有另外一个重要贡献，色散力是以他命名的，所以色散力又名伦敦力。 范德华力中的色散力，又名伦敦力。 而色散力成为分子间作用力最重要的一环。 谁能把色散力的精准公式解析式写出来可拿若贝尔奖， 可横扫若贝尔奖。 那么他们当年做了什么呢，是求解一个分子， 用序列方程精确求解一个分子。当然现在看来并不算很精确。 不管怎么说，你如果想用序列方程求一个分子的话， 你大概第一选择肯定跟他们一样， 最小的分子就是氢气，氢分子，你不会选择更复杂的。是吧? 氢分子。 然后它怎么解呢，来看看，先说步骤，先说历史。 后来一位化学家出来了，把他这套方法引入化学。 刚开始那方法化学家不知道，但是有一位正在欧洲留学的化学家发现了这个方法， 这就是Linus Pauling， 把这方法引入化学，并用于解释化学中各种共价键以及分子结构， 而且Pauling发展了很多规则，化学中很多规则都叫Pauling规则， 那么都是这一时期建立起来的。 那么然后,价键理论继承了Lewis理论中的基本思想，一个电子一对键的思想， 或者简称电子对键思想。 那么同时又引入了轨道的概念。 他认为什么是成键呢，轨道重叠叫成键。 或者是轨道最大重叠可以形成最强的键。 那么然后回到根本， 什么是共价键？ 或者是价键理论如何解释共价键？ 实际上我们当然知道求解序列方程。 求解序列方程。实际上我们知道， 前面说过，求解序列方程最重要的是设一个% 把一个已知的%输进去，所以说输入什么%这个最重要， 实际上海特伦敦做了什么呢， 他输入不同的%来看这个结果。每一次都可以求解， 求解看结果哪个更好，他发现不同%会有不同的结果。 当你输入更多的%会有更多的结果。 比如第一个%，我们知道氢分子是两个原子 这个核叫1 ，带个电子是A。 这个核是2，带个电子叫B 那么如果我们把这个%写成 %1A 乘上% 2B 那么这时候表明电子A在1上，B在2上。 因为两个作为原子的时候就是这样，合成分子还是这样， 就是没有互换，这是一种。 然后是第二种%，我们允许它互换， %1A 2B， 在加一下， %1B， %2A，这是什么意思呢 允许这俩电子换个位置，因为电子是不可区分的， 换位置之后应该对体系没什么影响。但是他发现什么呢 只要你带上这个不函数，你得到的能量会更低。 因此当电子交换的时候，允许交换会得到更低的分子能量， 因此会得到更高的成键能量。 成键能就出来了，键能来自于什么呢，来自于电子交换。 当两个原子接近的时候，实际上本来是很难理解，两个中性的原子凭什么会成一根键， 你想想,两个中性氢原子为什么要成键， 那么他发现这个成键的原因是由于 当两个分子接近的时候，实际上这个电子可以相互互换。 而这个交换有利于能量下降。那么实际上共价键的键能来自于交换能，电子交换能。 那么这就是价键理论的解释， 这是最根本的解释。 那么这个交换能很象什么呢， 很像商真原理， 我们知道当你把两个东西混合在一起的时候它是有力的， 因为商会增加，商会两个混合在一起才会有力。 当然这里实际上不是力学，是量子力学。 量子力学就是说当两个物体混合在一起的时候，电子会跑到对面 当体系扩大的时候，能量有利于下降， 这就是共价键的由来，而且他们用理论证实了这一点。 那么然后,再往下，价键理论的基本思想，基本思想， 那么,我们现在教的价键理论相当于价键理论的皮毛部分， 也就是结论和推导，而不是完整版的价键理论。 价键理论首先它是怎么来解释这个键呢？ 这个键怎么能形成呢，当两个原子接近是，它的原子轨道会重叠， 同号相加， 这样两个资源相反的电子就会进入到分子轨道中去， 并形成相反，反向配对。 然后进入到同一个轨道。进入同一个轨道之后，这个电子就可以进行交换了。你到我这儿, 我到你那儿. 你到我这，我到你那了。那么就是这个键的形成。 一般是重叠越大这个键就越强。 电子的交换就越多。那么这是能量图。 那么,横坐标是两个氢原子的位置，键长。 纵坐标是能量。当然这里能量最低点就是成键的点。 这个位置就是键长，氢和氢的键长。氢2的键长。 然后从两个圈接近的位置能量逐渐在下降，到这大道最低点， 当你继续往里推的时候，这时候就是排斥力了。 这时候就压缩了，这时候能量会直线上升。所以你知道压缩一个分子是很困难的。 从平衡位置压缩一个分子是极为困难的。 这就是为什么曾经一直有人预言，金属氢是存在的。 也许你听说过这个事。 没听说过。这件事已经有几十年历史了。 那么很多物理学家认为氢是有金属性的。 只要你压的力量足够强，把氢原子都压到一起， 它就会形成金属，金属键。 那么就会变成金属性质的氢。那么在过去几十年中，物理学家尝试了各种方法，加高了很高的大气压， 甚至几十万个近百万个大气压，都没有把氢气压成金属。 为什么呢？ 因为这条压缩的能量线几乎是指数上升， 也就是你每压缩一点，这个能量上升很高，你很难压缩它。 氢氢键不是那么软，不是很容易压缩的。 那物理学家做到什么呢，可以让氢气稍微变得不那么透明一点， 不那么透明点，往往是金属转变的一个先兆。 为什么呢，金属是吸收可见光的 而氢气不吸收可见光。 金属的特点是有金属光泽可以反光，吸收可见光， 而氢气是不吸收可见光的， 所以能把氢气压的不透明，那就是有金属转变。 但是实际上它是还没有完成。 那么后来化学家做到了，化学家做到让氢气倒电了， 至少性质上已经接近金属了。化学家是怎么做到的呢？ 化学家不是硬干，所以为什么要学点化学思维呢， 化学思维跟物理思维不太一样。物理思维使劲压，拼命压，我总有一天能压到那。 不压到黄河不死心。但是化学家有另外一招， 化学中有很多笼状分子。但是笼状分子并不是指我先把这个笼做好，把氢气吸进去，这个没什么变化。 我是把这个笼的零件先弄好，这个笼的空间并不大， 对于氢来说是个小空间， 然后把氢气灌进去，跟这两个体系一起凝结在一起， 当笼形成了，就把氢气挤在了这个笼里面， 氢气就被压缩了。实际上这个整个体系加压并不需要很大， 稍微加点压强，这个体系就相当于很高压强。 那么在这个体系中，他测到了氢气是可以导电的， 实现了金属氢的一个性质。 但是他没有观察到这个金属的光泽。 因为它是混合体系，不是单一体系。 但是,有机会 告诉我们用另外一招来实现氢气的压缩。 因为有其他分子存在，氢气变得好压缩了。 （这是什么东西掉出来了，这是粉笔掉出来了） 那么这是关于压缩。 所以你会发现化学招跟物理招还不太一样。而这一招，在化学家里特别爱使用这一方法。 利用分子间的相互作用来压缩它。 第二原子轨道重叠，通常要满足最大重叠条件， 就是重叠越大越稳定。 然后,第三点就是共价键轨道相互重叠的结果。重叠越大，共价键越强。
