共价键的结构和键参数介绍
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