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乙烯的分子结构特点

2022.12.28

分子式:C2H4

结构简式::CH2=CH2

最简式:CH2。

乙烯有4个氢原子的约束,碳原子之间以双键连接。所有6个原子组成的乙烯是共面。H-C-C角是121.3°;H-C-H角是117.4 °,接近120 °,为理想sp2混成轨域。这种分子也比较僵硬:旋转C=C键是一个高吸热过程,需要打破π键,而保留σ键之间的碳原子。VSEPR模型为平面矩形,立体结构也是平面矩形。双键是一个电子云密度较高的地区,因而大部分反应发生在这个位置。

乙烯分子里的C=C双键的键长是1.33×10 -10 m,乙烯分子里的2个碳原子和4个氢原子都处在同一个平面上。它们彼此之间的键角约为120°。乙烯双键的键能是615kJ/mol,实验测得乙烷C—C单键的键长是1.54×10 -10 m,键能348kJ/mol。这表明C=C双键的键能并不是C—C单键键能的两倍,而是比两倍略少。因此,只需要较少的能量,就能使双键里的一个键断裂。这是乙烯的性质活泼,容易发生加成反应等的原因。

在形成乙烯分子的过程中,每个碳原子以1个2s轨道和2个2p轨道杂化形成3个等同的sp2杂化轨道而成键。这3个sp2 杂化轨道在同一平面里,互成120°夹角。因此,在乙烯分子里形成5个σ键,其中4个是C—H键,1个是C—C键,两个碳原子剩下未参加杂化的2个平行的p轨道在侧面发生重叠,形成另一种化学键:π键,并和σ键所在的平面垂直。如:乙烯分子里的C=C双键是由一个σ键和一个π键形成的。这两种键的轨道重叠程度是不同的。π键是由p轨道从侧面重叠形成的,重叠程度比σ键从正面重叠要小,所以π键不如σ键牢固,比较容易断裂,断裂时需要的能量也较少。


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