醫用化學/共價鍵參數

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醫用化學

有機化合物概述

第四章　中曾討論過共價鍵的概念，這裡再討論一下共價鍵的性質。

鍵長、鍵角、鍵能及鍵的極性等參數可以表徵有機分子中共價鍵的某些性質。它們對探討有機化合物的結構和性質是十分重要的。

（一）鍵長

在正常的、未激發的分子中，各原子處於平衡的位置。這時兩個成鍵原子核中心間的距離就是該鍵的鍵長，一般用奈米（nm）表示。鍵長取決於成鍵的兩個原子的大小及原子軌道重疊的程度。成鍵原子及成鍵的類型不同，其鍵長也不相同。例如，C-C、C=C及C≡C的鍵長分別是0.154、0.133和0.121nm，即單鍵最長，雙鍵次之，三鍵最短。

（二）鍵角

分子中某一原子與另外兩個原子形成的兩個共價鍵在空間中的夾角，叫做鍵角。它的大小與分子的空間構型有關。例如，烷烴的碳原子都是sp3雜化的，所以H-C-C或H-C-H的鍵角都接近於109°28′；烯烴是平面型分子，碳是sp2雜化的，H-C-H或H-C-C的鍵角接近於120°；炔烴是線型分子，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的因素之一。例如環丙烷的C-C-C鍵角比正常的C-C-C鍵角小，因此它不太穩定。

（三）鍵能和鍵離解能

在25℃和101.325kPa下,以共價鍵結合的A、B兩個原子在氣態時使鍵斷裂，分解為A和B兩個原子（氣態）時所消耗的能量叫做鍵能。一個共價鍵斷裂所消耗的能量又叫做共價鍵的離解能。對於雙原子分子來說，鍵能就等於離解能。鍵的離解能反映了以共價鍵結合的兩個原子相互結合的牢固程度：鍵的離解能愈大，鍵愈牢固。但對多原子分子來說，鍵能和鍵離解能是兩個不同的概念。多原子分子的離解能是指斷裂一個給定的鍵時所消耗的能量，而鍵能則是斷裂同類型共價鍵中的一個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，它對我們較為有用。

表10-1 一些化合物的鍵離解能

鍵	D/kJ.mol-1	鍵	D/kJ.mol-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）鍵的極性

由兩個相同的原子或兩個電負性相同的原子組成的共價鍵，由於它們的共用電子對的電子云對稱地分布於兩個原子核之間，所以這種共價鍵是非極性的。如果組成共價鍵的兩個原子的電負性不同，則形成極性共價鍵。它們的共用電子對的電子云不是平均地分布在兩個原子核之間，而是靠近電負性較大的原子，使它帶部分負電荷（用δ－表示）；電負性較小的原子則帶部分正電荷（用δ+表示）。例如，氯甲烷， ,電負性較大的氯原子帯部分負電