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，

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。