鍵引數

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引言

多種因素被用於評估共價鍵。鍵長、鍵強度、鍵極性和鍵多重性只是其中一部分。讓我們看看這些特性意味著什麼以及它們如何影響我們。讓我們從鍵長開始。

鍵長

鍵長定義為分子中兩個成鍵原子核之間的平衡距離。鍵長由鍵合對中的每個原子決定。鍵合對中的每個原子都參與共價鍵的鍵長。每個原子的貢獻被稱為該原子的共價半徑。在成鍵狀態下，共價半徑計算為與相鄰原子核接觸的原子核的半徑。

在共價分子 AB 中，鍵長的公式為 $\mathrm{R=r_A+r_B}$，其中 r_A 和 r_B 是兩個原子的共價半徑，R 是鍵長。共價半徑定義為透過共價鍵連線的相同分子中兩個相同原子之間距離的一半。在非鍵合狀態下，範德華半徑表示原子的整個大小，包括其價層電子殼層。

此外，在固體中，範德華半徑是兩個不同分子中相同原子之間距離的一半。共價半徑總是大於範德華半徑。

影響鍵長的因素包括：

• 由於隨著電子的增加，價層電子與原子核之間的距離增加，因此鍵長隨著原子大小的增加而增加。

例如：

$$\mathrm{C-C\:\lt\:Si-Si\:\lt\:Ge-Ge}$$

• 隨著鍵多重性的增加，鍵長減小。

$$\mathrm{O=O\:\lt\:O-O}$$

鍵角

鍵角定義為在配合物或分子離子中圍繞中心原子的具有成鍵電子對的軌道之間的角度。鍵角以度/分/秒為單位測量，可以使用光譜技術透過實驗獲得。它透過讓我們瞭解中心原子周圍軌道的排列，幫助我們確定分子/配合物離子的形狀。

例如，在水中，H–O–H 鍵角可以表示為：

鍵級

在共價鍵的路易斯理論中，鍵級決定了分子中兩個原子之間的鍵的數目。

例如，考慮 H₂，它有一個共享電子對，O₂ 有兩個共享電子對，N₂ 有三個共享電子對，則鍵級分別為 1、2 和 3。在 CO 中，C 和 O 之間有三個共享電子對，鍵級也是 3。

等電子分子和離子的鍵級相等；例如，F₂ 和 $\mathrm{O_2^{2−}}$ 的鍵級為 1。N₂、CO 和 NO⁺ 的鍵級為 3。

鍵級增加，鍵焓增加，但鍵長減少。這對於理解化合物的穩定性非常重要。

鍵焓

鍵焓是指斷裂一摩爾氣態特定型別原子間的鍵所需的能量。鍵焓以 kJ mol^–1 為單位測量。例如，氫分子中 H–H 鍵的焓為 435.8 kJ mol^–1。

$$\mathrm{H_2(g)\:\rightarrow\:2H(g) \:\:\:\:\:\:\:\Delta H^{\circ}=435.8\:kJ\: mol^{-1}}$$

$$\mathrm{N_2(g)\:\rightarrow\:2N(g)\:\:\:\:\:\:\:\Delta H^{\circ}=498\:kJ\:mol^{−1}}$$

$$\mathrm{O_2(g)\:\rightarrow\:2O(g)\:\:\:\:\:\:\:\Delta H^{\circ}=946\:kJ\:mol^{−1}}$$

影響鍵焓的兩個因素總結如下：

鍵長

鍵焓值越大，鍵長越短。C-C 鍵長為 154 pm，長於 C=C 鍵長 134 pm。因此，C-C 鍵的鍵解離焓為 433 kJ/mol，而 C=C 鍵的鍵解離焓為 619 kJ/mol。

原子大小

鍵越強，成鍵原子越小。因此，鍵解離焓必須具有較高的值。例如，H-H 鍵的鍵解離焓為 435.8 kJ/mol，高於 Cl-Cl 鍵的 243.5 kJ/mol。

鍵解離焓越大，分子中的鍵就越強。我們有一個像 HCl 這樣的異核雙原子分子。

$$\mathrm{HCl(g)\:\rightarrow\:H(g) + Cl(g) \:\:\:\:\:\:\Delta H^{\circ}=431.0\:kJ\:mol^{1}}$$

多原子化合物中鍵強度的測定更為困難。例如，斷裂 H₂O 分子中兩個 O-H 鍵所需的焓並不相同。$\mathrm{\Delta H^{\circ}}$ 值的差異表明，第二個 O-H 鍵隨著化學環境的變化而變化。

結論

當兩個原子共享一對電子時形成單共價鍵，當共享兩對或三對電子時形成多重鍵。一些成鍵原子具有未參與成鍵的額外電子對。

它們被稱為孤對電子。路易斯點結構顯示了分子中每個原子周圍成鍵對和孤對的排列。鍵長、鍵角、鍵焓和鍵級都是與化學鍵相關的重要的因素，它們對化合物的性質有很大的影響。

常見問題

Q1. 提到一些影響化學鍵的鍵引數。

Ans. 影響化學鍵的鍵引數是

• 鍵長

• 鍵級

• 鍵角

• 鍵焓。

Q2. 為什麼多重鍵比單鍵更強？

Ans. 隨著兩個原子之間成鍵電子的數量增加，它們之間的鍵長縮短，從而形成多重鍵。原子之間較高的電子密度導致它們之間更強的相互作用，從而導致鍵長減小。相互作用越強，鍵就越強。因此，多重鍵比單鍵更強。

Q3. 鍵長是什麼意思？

Ans. 鍵長或鍵距是共價鍵合原子中心之間的距離。使用物質的 X 射線衍射、電子衍射和光譜（分析分子吸收/發射的光）技術來估計鍵長。

Q4. 原子的範德華半徑是什麼？

Ans. 在非鍵合狀態下，範德華半徑表示原子的整個大小，包括其價層電子殼層。此外，在固體中，範德華半徑是兩個不同分子中相同原子之間距離的一半。共價半徑總是小於範德華半徑。（原文此處有誤，應為小於）

Q5. 週期表中單共價半徑遵循什麼趨勢？

Ans. 已經觀察到，單共價半徑沿族向下增加，而沿週期從左到右減小。