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医用化学/共价键参数
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{{Hierarchy header}} 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 {| class="wikitable" |- | | 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,{{图片|gmohgjzr.jpg|}},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。 {{Hierarchy footer}} {{医用化学图书专题}}
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