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键长 编辑
键长(Bond length)指分子中两个原子核间的平衡距离。例如,H2分子中2个H原子的核间距为74pm,所以,H—H键长就是74pm。键长和键能都是共价键的重要性质,可以由实验(主要是分子光谱或热化学)测知。
在原子晶体中,原子半径越小,键长越短,键能越大。由大量的键长值可以推引出成键原子的原子半径;反之,利用原子半径的加和值可得这种化学键的典型键长。若再考虑两个原子电负性差异的大小予以适当校正,和实际测定值会符合得很好。
对于共价键键长的比较,大致可以参考以下方法:共价键强度越大,则键长越小;与同一原子相结合形成共价键的原子电负性与该原子相差越大,键长越小;(例如卤素与碳原子间形成的价键)同时,键长也与该原子形成的其他化学键类型及强度有关。
但是,影响键长和键能的因素有很多,例如原子半径、原子核间距离、孤对电子之间的排斥力、反馈键等,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。因此在讨论问题时必须视具体情况进行分析。
除了用光谱、衍射等物理方法测定键长外,量子化学中可以由从头计算法或自洽场半经验法计算键长 。
化 学 键(Chemical bond) | 键 长 (Bond length) /(10-12m) | 键 能 (Bond energy) /(kJ/mol) | 化 学 键(Chemical bond) | 键 长 (Bond length) /(10-12m) | 键 能 (Bond energy) /(kJ/mol) |
B—F | - | 644 | N—H | 101 | 389 |
B—O | - | 515 | N—N | 145 | 159 |
Br—Br | 229 | 193 | N═N | 125 | 456 |
C—B | 156 | 393 | N≡N | 110 | 946 |
C—Br | 194 | 276 | N—O | 146 | 230 |
C—C | 154 | 332 | N═O | 114 | 607 |
C═C | 134 | 611 | Na—Br | 250 | 367 |
C≡C | 120 | 837 | Na—Cl | 236 | 412 |
C—Cl | 177 | 328 | Na—F | 193 | 519 |
C—F | 138 | 485 | Na—H | 189 | 186 |
C—H | 109 | 414 | Na—I | 271 | 304 |
C—I | 214 | 240 | O—H | 98 | 464 |
C—N | 148 | 305 | O—O | 148 | 146 |
C═N | 135 | 615 | O═O | 120 | 498 |
C≡N | 116 | 891 | P—Br | 220 | 272 |
C—O | 143 | 326 | P—Cl | 203 | 331 |
C═O | 120 | 728 | P—H | 142 | 322 |
C═O(CO2) | - | 803 | P—O | 163 | 410 |
C—P | 187 | 305 | P═O | 138 | 585 |
C—S | 182 | 272 | P—P | - | 213 |
C═S | 156 | 536 | Pb—O | 192 | 382 |
C═S(CS2) | - | 577 | Pb—S | 239 | 346 |
C—Si | 186 | 347 | Rb—Br | 294 | 381 |
Cl—Cl | 199 | 243 | Rb—Cl | 279 | 428 |
Cs—I | 337 | 337 | Rb—F | 227 | 494 |
F—F | 140 | 153 | Rb—I | 318 | 319 |
H—H | 75 | 436 | S—H | 135 | 339 |
H—Br | 142 | 366 | S—O | - | 364 |
H—Cl | 127 | 431 | S═O | 143 | - |
H—F | 92 | 565 | S—S | 207 | 268 |
H—I | 161 | 298 | S═S | 189 | - |
I—I | 266 | 151 | Se—H | 147 | 314 |
K—Br | 282 | 380 | Se—Se | 232 | - |
K—Cl | 267 | 433 | Se═Se | 215 | - |
K—F | 217 | 498 | Si—Cl | - | 360 |
K—I | 305 | 325 | Si—F | - | 552 |
Li—Cl | 202 | 469 | Si—H | - | 377 |
Li—H | 239 | 238 | Si—O | - | 460 |
Li—I | 238 | 345 | Si—Si | - | 176 |
通过比较可以发现,H-F,H-Cl,H-Br,H-I键长依次递增,而键能依次递减;单键,二键,三键的键长依次缩短,但键能逐渐增加,但二键和三键的键长并非是单键的二,三倍。因此,再利用键长与键能的一般规律时,我们更应该在经验规律的基础上,结合不同原子实际的化学环境具体分析。
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