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炔烃的结构

时间:2022-02-12 理论教育 版权反馈
【摘要】:由现代物理方法测得,乙炔分子中四个原子排列在一条直线上,键角为180°,键长为0.120nm。根据杂化轨道理论,乙炔分子中的碳原子以sp杂化方式参与成键。此外,两个碳原子还各有两个相互垂直的未杂化的2p轨道,其对称轴彼此平行,相互“肩并肩”重叠形成两个相互垂直的π键,从而构成碳碳三键。由于两个三键碳原子核之间的电子云密度较大,使两个碳原子核较乙烯更为靠近,因此其键长比乙烯中的碳碳双键的键长要短。

乙炔是最简单的炔烃,分子式是C2H2,构造式为CH帒CH。由现代物理方法测得,乙炔分子中四个原子排列在一条直线上,键角为180°,键长为0.120nm。根据杂化轨道理论,乙炔分子中的碳原子以sp杂化方式参与成键。两个碳原子各以一个sp杂化轨道互相重叠构成一个C—Cσ键,每个碳原子又各以一个sp杂化轨道与一个氢原子的1s轨道重叠,各形成一个C—Hσ键。此外,两个碳原子还各有两个相互垂直的未杂化的2p轨道,其对称轴彼此平行,相互“肩并肩”重叠形成两个相互垂直的π键,从而构成碳碳三键。两个π键电子云以C—Cσ键轴为对称轴呈圆筒状对称分布,如图2-3所示。

其他炔烃中的三键也都由一个σ键和两个π键组成的。

由于两个三键碳原子核之间的电子云密度较大,使两个碳原子核较乙烯更为靠近,因此其键长(0.120nm)比乙烯中的碳碳双键的键长(0.134nm)要短。但碳碳三键键能只有836.8k J/mol,比三个C—Cσ键的键能(347k J/mol×3)小,这主要是因为p轨道是侧面重叠,重叠程度较小。

乙炔分子的立体模型如图2-4所示。

图2-3 乙炔分子中π键的形成及电子云分布

图2-4 乙炔的结构

(a)Kekule模型;(b)Stuart模型

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