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鍵長
鎖定
鍵長定義
鍵長:兩個成鍵原子A和B的平均核間距離。是瞭解分子結構的基本構型參數,也是瞭解化學鍵強弱和性質的參數。可以由實驗測量得到。鍵長是分子結構的重要參數之一,它對於討論化學鍵的性質,研究物質的微觀結構以及闡明微觀結構與宏觀性能之間的關係等方面都具有重要作用。
鍵長一般規律
對於由相同的A和B兩個原子組成的化學鍵:鍵長值小,鍵強;鍵的數目多,鍵長值小。
在原子晶體中,原子半徑越小,鍵長越短,鍵能越大。由大量的鍵長值可以推引出成鍵原子的原子半徑;反之,利用原子半徑的加和值可得這種化學鍵的典型鍵長。若再考慮兩個原子電負性差異的大小予以適當校正,和實際測定值會符合得很好。
對於共價鍵鍵長的比較,大致可以參考以下方法:共價鍵強度越大,則鍵長越小;與同一原子相結合形成共價鍵的原子電負性與該原子相差越大,鍵長越小;(例如鹵素與碳原子間形成的價鍵)同時,鍵長也與該原子形成的其他化學鍵類型及強度有關。
但是,影響鍵長和鍵能的因素有很多,例如原子半徑、原子核間距離、孤對電子之間的排斥力、反饋鍵等,在實際的分子中,由於受共軛效應、空間阻礙效應和相鄰基團電負性的影響,同一種化學鍵鍵長還有一定差異。因此在討論問題時必須視具體情況進行分析。
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鍵長測定方法
鍵長鍵長鍵能
常見化學鍵的鍵長與鍵能(Bond Lengths and Bond Energies of Commonly Chemical Bonds)
化 學 鍵(Chemical bond) | 鍵 長 (Bond length) /(10-12m) | 鍵 能 (Bond energy) /(kJ/mol) | 化 學 鍵(Chemical bond) | 鍵 長 (Bond length) /(10-12m) | 鍵 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 |
通過比較可以發現,H-F,H-Cl,H-Br,H-I鍵長依次遞增,而鍵能依次遞減;單鍵,二鍵,三鍵的鍵長依次縮短,但鍵能逐漸增加,但二鍵和三鍵的鍵長並非是單鍵的二,三倍。因此,再利用鍵長與鍵能的一般規律時,我們更應該在經驗規律的基礎上,結合不同原子實際的化學環境具體分析。
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- 參考資料
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- 1. 和玲,高敏,李銀環編著. 無機與分析化學 第2版[M]. 西安:西安交通大學出版社, 2013.09:266.
- 2. 術語在線—權威的術語知識服務平台 .術語在線[引用日期2020-11-13]
- 3. 鍵長規律的研究 王鴻超竺逸年 武漢工業大學學報 1998
- 4. 淺議鍵能與鍵長的關係 時亞中 中學化學 2015年第8期
- 5. 無機化學 第五版 高等教育出版社 大連理工大學無機化學教研室 2006年5月