《醫(yī)用化學(xué)》 六、共價(jià)鍵參數(shù)

第四章　中曾討論過(guò)共價(jià)鍵的概念，這里再討論一下共價(jià)鍵的性質(zhì)。

鍵長(zhǎng)、鍵角、鍵能及鍵的極性等參數(shù)可以表征有機(jī)分子中共價(jià)鍵的某些性質(zhì)。它們對(duì)探討有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)是十分重要的。

（一）鍵長(zhǎng)

在正常的、未激發(fā)的分子中，各原子處于平衡的位置。這時(shí)兩個(gè)成鍵原子核中心間的距離就是該鍵的鍵長(zhǎng)，一般用納米（nm）表示。鍵長(zhǎng)取決于成鍵的兩個(gè)原子的大小及原子軌道重疊的程度。成鍵原子及成鍵的類(lèi)型不同，其鍵長(zhǎng)也不相同。例如，C-C、C=C及C≡C的鍵長(zhǎng)分別是0.154、0.133和0.121nm，即單鍵最長(zhǎng)，雙鍵次之，三鍵最短。

（二）鍵角

分子中某一原子與另外兩個(gè)原子形成的兩個(gè)共價(jià)鍵在空間中的夾角，叫做鍵角。它的大小與分子的空間構(gòu)型有關(guān)。例如，烷烴的碳原子都是sp3雜化的，所以H-C-C或H-C-H的鍵角都接近于109°28′；烯烴是平面型分子，碳是sp2雜化的，H-C-H或H-C-C的鍵角接近于120°；炔烴是線(xiàn)型分子，碳的雜化方式是sp，所以H-C-C的夾角為180°。

鍵角的大小是影響化合物性質(zhì)的因素之一。例如環(huán)丙烷的C-C-C鍵角比正常的C-C-C鍵角小，因此它不太穩(wěn)定。

（三）鍵能和鍵離解能

在25℃和101.325kPa下,以共價(jià)鍵結(jié)合的A、B兩個(gè)原子在氣態(tài)時(shí)使鍵斷裂，分解為A和B兩個(gè)原子（氣態(tài)）時(shí)所消耗的能量叫做鍵能。一個(gè)共價(jià)鍵斷裂所消耗的能量又叫做共價(jià)鍵的離解能。對(duì)于雙原子分子來(lái)說(shuō)，鍵能就等于離解能。鍵的離解能反映了以共價(jià)鍵結(jié)合的兩個(gè)原子相互結(jié)合的牢固程度：鍵的離解能愈大，鍵愈牢固。但對(duì)多原子分子來(lái)說(shuō)，鍵能和鍵離解能是兩個(gè)不同的概念。多原子分子的離解能是指斷裂一個(gè)給定的鍵時(shí)所消耗的能量，而鍵能則是斷裂同類(lèi)型共價(jià)鍵中的一個(gè)鍵所需要的平均能量。

表10-1列舉了一些化合物的鍵的離解能。一般地說(shuō)，它對(duì)我們較為有用。

表10-1 一些化合物的鍵離解能

鍵D/kJ·mol-1鍵D/kJ·mol-1H-H435n-C3H7-H410H-F444t-C3H7-H397H-CL431t-C4H9-H381H-Br368CH2=CH-H435H-I397CH2=CHCH2-H368F-F159CH3-CH3368CL-CL243C2H5-CH3356Br-Br192n-C3H7-CH3356I-I151i-C3H7-CH3351CH3-H435t-C3H7-CH3335CH3-F452CH2=CH-CH3385CH3-CL351CH2=CHCH2-CH3301CH3-Br293n-C3H7-CL343CH3-I234i-C3H7-CL339C2H5--H410t-C4H9-CL331C2H5--F444CH2=CH-CL351C2H5--CL343CH2=CHCH2-CL251C2H5--Br289C2H5--I226

（四）鍵的極性

由兩個(gè)相同的原子或兩個(gè)電負(fù)性相同的原子組成的共價(jià)鍵，由于它們的共用電子對(duì)的電子云對(duì)稱(chēng)地分布于兩個(gè)原子核之間，所以這種共價(jià)鍵是非極性的。如果組成共價(jià)鍵的兩個(gè)原子的電負(fù)性不同，則形成極性共價(jià)鍵。它們的共用電子對(duì)的電子云不是平均地分布在兩個(gè)原子核之間，而是靠近電負(fù)性較大的原子，使它帶部分負(fù)電荷（用δ－表示）；電負(fù)性較小的原子則帶部分正電荷（用δ+表示）。例如，氯甲烷，,電負(fù)性較大的氯原子帯部分負(fù)電

荷，碳帶部分正電荷。兩個(gè)鍵合原子的電負(fù)性相差愈大，鍵的極性愈強(qiáng)。

鍵的極性能導(dǎo)致分子的極性。用極性鍵結(jié)合的雙原子分子是極性分子；用極性鍵結(jié)合的多原子分子是否有極性，則與分子的幾何形狀有關(guān)。

鍵的極性能夠影響物質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。它不僅與物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)和溶解度有關(guān)，而且還能決定在這個(gè)鍵上能否發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或發(fā)生什么類(lèi)型的反應(yīng)，并影響與它相連的鍵的反應(yīng)活性。