六、共价键参数
第四章 中曾讨论过共价键的概念，这里再讨论一下共价键的性质。
键长、键角、键能及键的极性等参数可以表征有机分子中共价键的某些性质。它们对探讨有机化合物的结构和性质是十分重要的。
(一)键长
在正常的、未激发的分子中，各原子处于平衡的位置。这时两个成键原子核中心间的距离就是该键的键长，一般用纳米(nm)表示。键长取决于成键的两个原子的大小及原子轨道重叠的程度。成键原子及成键的类型不同，其键长也不相同。例如，C-C、C=C及C≡C的键长分别是0.154、0.133和0.121nm，即单键最长，双键次之，三键最短。
(二)键角
分子中某一原子与另外两个原子形成的两个共价键在空间中的夹角，叫做键角。它的大小与分子的空间构型有关。例如，烷烃的碳原子都是sp3杂化的，所以H-C-C或H-C-H的键角都接近于109°28′；烯烃是平面型分子，碳是sp2杂化的，H-C-H或H-C-C的键角接近于120°；炔烃是线型分子，碳的杂化方式是sp，所以H-C-C的夹角为180°。
键角的大小是影响化合物性质的因素之一。例如环丙烷的C-C-C键角比正常的C-C-C键角小，因此它不太稳定。
(三)键能和键离解能
在25℃和101.325kPa下,以共价键结合的A、B两个原子在气态时使键断裂，分解为A和B两个原子(气态)时所消耗的能量叫做键能。一个共价键断裂所消耗的能量又叫做共价键的离解能。对于双原子分子来说，键能就等于离解能。键的离解能反映了以共价键结合的两个原子相互结合的牢固程度：键的离解能愈大，键愈牢固。但对多原子分子来说，键能和键离解能是两个不同的概念。多原子分子的离解能是指断裂一个给定的键时所消耗的能量，而键能则是断裂同类型共价键中的一个键所需要的平均能量。
表10-1列举了一些化合物的键的离解能。一般地说，它对我们较为有用。
表10-1 一些化合物的键离解能
键
D/kJ·mol-1
键
D/kJ·mol-1
H-H
435
n-C3H7-H
410
H-F
444
t-C3H7-H
397
H-CL
431
t-C4H9-H
381
H-Br
368
CH2=CH-H
435
H-I
397
CH2=CHCH2-H
368
F-F
159
CH3-CH3
368
CL-CL
243
C2H5-CH3
356
Br-Br
192
n-C3H7-CH3
356
I-I
151
i-C3H7-CH3
351
CH3-H
435
t-C3H7-CH3
335
CH3-F
452
CH2=CH-CH3
385
CH3-CL
351
CH2=CHCH2-CH3
301
CH3-Br
293
n-C3H7-CL
343
CH3-I
234
i-C3H7-CL
339
C2H5-H
410
t-C4H9-CL
331
C2H5-F
444
CH2=CH-CL
351
C2H5-CL
343
CH2=CHCH2-CL
251
C2H5-Br
289
C2H5-I
226
(四)键的极性
由两个相同的原子或两个电负性相同的原子组成的共价键，由于它们的共用电子对的电子云对称地分布于两个原子核之间，所以这种共价键是非极性的。如果组成共价键的两个原子的电负性不同，则形成极性共价键。它们的共用电子对的电子云不是平均地分布在两个原子核之间，而是靠近电负性较大的原子，使它带部分负电荷(用δ-表示)；电负性较小的原子则带部分正电荷(用δ+表示)。例如，氯甲烷，,电负性较大的氯原子帯部分负电
荷，碳带部分正电荷。两个键合原子的电负性相差愈大，键的极性愈强。
键的极性能导致分子的极性。用极性键结合的双原子分子是极性分子；用极性键结合的多原子分子是否有极性，则与分子的几何形状有关。
键的极性能够影响物质的物理性质和化学性质。它不仅与物质的熔点、沸点和溶解度有关，而且还能决定在这个键上能否发生化学反应或发生什么类型的反应，并影响与它相连的键的反应活性。
键长、键角、键能及键的极性等参数可以表征有机分子中共价键的某些性质。它们对探讨有机化合物的结构和性质是十分重要的。
(一)键长
在正常的、未激发的分子中，各原子处于平衡的位置。这时两个成键原子核中心间的距离就是该键的键长，一般用纳米(nm)表示。键长取决于成键的两个原子的大小及原子轨道重叠的程度。成键原子及成键的类型不同，其键长也不相同。例如，C-C、C=C及C≡C的键长分别是0.154、0.133和0.121nm，即单键最长，双键次之，三键最短。
(二)键角
分子中某一原子与另外两个原子形成的两个共价键在空间中的夹角，叫做键角。它的大小与分子的空间构型有关。例如，烷烃的碳原子都是sp3杂化的，所以H-C-C或H-C-H的键角都接近于109°28′；烯烃是平面型分子，碳是sp2杂化的，H-C-H或H-C-C的键角接近于120°；炔烃是线型分子，碳的杂化方式是sp，所以H-C-C的夹角为180°。
键角的大小是影响化合物性质的因素之一。例如环丙烷的C-C-C键角比正常的C-C-C键角小，因此它不太稳定。
(三)键能和键离解能
在25℃和101.325kPa下,以共价键结合的A、B两个原子在气态时使键断裂，分解为A和B两个原子(气态)时所消耗的能量叫做键能。一个共价键断裂所消耗的能量又叫做共价键的离解能。对于双原子分子来说，键能就等于离解能。键的离解能反映了以共价键结合的两个原子相互结合的牢固程度：键的离解能愈大，键愈牢固。但对多原子分子来说，键能和键离解能是两个不同的概念。多原子分子的离解能是指断裂一个给定的键时所消耗的能量，而键能则是断裂同类型共价键中的一个键所需要的平均能量。
表10-1列举了一些化合物的键的离解能。一般地说，它对我们较为有用。
表10-1 一些化合物的键离解能
键
D/kJ·mol-1
键
D/kJ·mol-1
H-H
435
n-C3H7-H
410
H-F
444
t-C3H7-H
397
H-CL
431
t-C4H9-H
381
H-Br
368
CH2=CH-H
435
H-I
397
CH2=CHCH2-H
368
F-F
159
CH3-CH3
368
CL-CL
243
C2H5-CH3
356
Br-Br
192
n-C3H7-CH3
356
I-I
151
i-C3H7-CH3
351
CH3-H
435
t-C3H7-CH3
335
CH3-F
452
CH2=CH-CH3
385
CH3-CL
351
CH2=CHCH2-CH3
301
CH3-Br
293
n-C3H7-CL
343
CH3-I
234
i-C3H7-CL
339
C2H5-H
410
t-C4H9-CL
331
C2H5-F
444
CH2=CH-CL
351
C2H5-CL
343
CH2=CHCH2-CL
251
C2H5-Br
289
C2H5-I
226
(四)键的极性
由两个相同的原子或两个电负性相同的原子组成的共价键，由于它们的共用电子对的电子云对称地分布于两个原子核之间，所以这种共价键是非极性的。如果组成共价键的两个原子的电负性不同，则形成极性共价键。它们的共用电子对的电子云不是平均地分布在两个原子核之间，而是靠近电负性较大的原子，使它带部分负电荷(用δ-表示)；电负性较小的原子则带部分正电荷(用δ+表示)。例如，氯甲烷，,电负性较大的氯原子帯部分负电
荷，碳带部分正电荷。两个键合原子的电负性相差愈大，键的极性愈强。
键的极性能导致分子的极性。用极性键结合的双原子分子是极性分子；用极性键结合的多原子分子是否有极性，则与分子的几何形状有关。
键的极性能够影响物质的物理性质和化学性质。它不仅与物质的熔点、沸点和溶解度有关，而且还能决定在这个键上能否发生化学反应或发生什么类型的反应，并影响与它相连的键的反应活性。
相关目录
... ...
第十章 有机化合物概述
... ...