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共价键的结构和键参数介绍

2022.5.16

1、键长(bond length

键长指两个成键原子的平衡核间距离,是了解分子结构的基本构型参数,也是了解化学键强弱和性质的参数。 对于由相同的A和B两个原子组成的化学键,键长值小,键强; 键的数目多,键长值小。 在实际的分子中,由于受共轭效应、空间阻碍效应和相邻基团电负性的影响,同一种化学键键长还有一定差异。 键长的测定主要是通过分子光谱和热化学手段。 

下表给出常见共价键的键长(pm)数据取自《化学-物质结构与性质(选修)》(2007年)。

共价键

键长

共价键

键长

共价键

键长

共价键

键长

H-H

74

H-F

92

H-Cl

127

H-Br

141

H-I

161

C-H

109

C-C

154

C-Si

186

C-N

147

C-O

143

C-P

187

C-S

181

C-F

133

C-Cl

177

C-Br

194

C-I

213

N-H

101

N-N

146

N-P

177

N-O

144

N-F

139

N-Cl

191

N-Br

214

N-I

222

O-H

101

O-P

160

O-S

151

O-F

142

O-Cl

164

O-Br

172

O-I

194

Si-H

148

Si-Si

234

Si-O

161

SI-S

210

Si-F

156

Si-Cl

204

Si-Br

216

Si-I

240

P-H

142

P-Si

227

P-P

221

P-F

156

P-Br

222

P-I

243

S-H

134

S-F

158

S-Cl

201

S-Br

225

S-I

234

F-F

143

Cl-Cl

199

Br-Br

228

I-I

266

C=C

134

C=N

127

C=O

123

N=N

122

N=O

120

O=O

121

C≡C

121

C≡N

115

N≡N

110



2、键能(bond energy

通常指在标准状态下气态分子拆开成气态原子时,每种键所需能量的平均值。对双原子分子来说,键能就是键的解离能。键能与键焓近似相等,气态分子的原子化能等于全部键能之和。

下表给出常见共价键的键能(kJ/mol)数据取自《化学-物质结构与性质(选修)》(2007年)。

表5

共价键

键能

共价键

键能

共价键

键能

共价键

键能

H-H

436

H-F

565

H-Cl

431

H-Br

363

H-I

297

C-H

413

C-C

347

C-Si

301

C-N

305

C-O

358

C-P

264

C-S

259

C-F

453

C-Cl

339

C-Br

276

C-I

216

N-H

391

N-N

160

N-P

209

N-O

201

N-F

272

N-Cl

200

N-Br

243

N-I

159

O-H

467

O-P

351

O-S

265

O-F

190

O-Cl

203

O-Br

237.6

O-I

不详

Si-H

323

Si-Si

226

Si-O

368

Si-S

226

Si-F

565

Si-Cl

381

Si-Br

213

Si-I

不详

P-H

320

P-Si

310

P-P

200

P-F

490

P-Br

272

P-I

184

S-H

347

S-F

327

S-Cl

271

S-Br

218

S-I

170

F-F

159

Cl-Cl

243

Br-Br

193

I-I

151

C=C

614

C=N

615

C=O

745(799)

N=N

418

N=O

607

O=O

498

C≡C

839

C≡N

891

N≡N

945



3、键角(bond angle

键角即两共价键的夹角,由于共价键的方向性,共价化合物的键角是一定的,但组成相似的化合物未必有相同的键角,孤对电子对成键电子有较大的排斥作用,可导致键角变小。

4、键级(bond order

键级是分子轨道提出的一个概念,其定义是成键电子与反键电子之差的一半,键级可以描述共价键的稳定性,键级越大,共价键越稳定。

5、键偶极矩(bond dipole moment

键偶极距简称“键矩”,概念与力矩类似,可以描述共价键的极性。键矩的定义为:μ=q·l

式中μ为键矩(C·m),l为键长,q为电荷量

键矩是矢量,由电负性弱的一端指向电负性强的一端,即从正到负。键矩也可以由实验测得


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