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乙炔的分子結(jié)構(gòu)


實(shí)驗(yàn)室k / 2019-05-09

       從乙炔的化學(xué)性質(zhì)中可見,它既與烯烴有相似之處,也有許多不同之處。我們知道,任何物質(zhì)的性質(zhì)都是它一定結(jié)構(gòu)的客觀反映,那么分子中具有碳-碳三鍵的乙炔是怎樣的一種結(jié)構(gòu)呢?

       近代物理方法測(cè)定證明:碳-碳三鍵不等于三個(gè)碳-碳單鍵之和。例如,三鍵的鍵能為199.8千卡/克分子,遠(yuǎn)小于三個(gè)單鍵的鍵能(也小于一個(gè)單鍵和一個(gè)雙鍵的鍵能)之和。三鍵的鍵長(zhǎng)為1.20Å,比單鍵和雙鍵的鍵長(zhǎng)都短。并且還證明:碳-碳三鍵與碳?xì)滏I之間的鍵角為180°,也就是說乙炔分子中的兩個(gè)碳原子和兩個(gè)氫原子處在一條直線上。
       軌道雜化理論的解釋是:在乙炔分子中,每個(gè)碳原子形成三鍵時(shí),是以2s軌道和一個(gè)2px軌道重新組合形成兩個(gè)能量均等的新軌道,叫做sp雜化軌道(圖1-20)。這兩個(gè)sp雜化軌道的對(duì)稱軸在同一條直線上,每個(gè)碳原子各以一個(gè)sp雜化軌道分別和一個(gè)氫原子的1s軌道重迭,形成兩個(gè)C-Hσ鍵,又各以另一個(gè)sp雜化執(zhí)道相互重迭,形成一個(gè)C-Cσ鍵。它們的對(duì)稱軸都分布在同一條直線上,鍵角為180°(圖1-21)。

       但是在每個(gè)碳原子上尚有兩個(gè)未參與雜化的2py和2pz軌道,兩個(gè)碳原子上的2py軌道和2pz軌道的對(duì)稱軸相互垂直,同時(shí)它們又都與雜化軌道的對(duì)稱軸垂直,這樣就形成兩個(gè)π鍵,它們的電子云對(duì)稱地分布在C-Cσ鍵的周圍(圖1-22)。

       由于乙炔分子中的三鍵是由一個(gè)σ鍵和兩個(gè)π鍵所組成,π鍵能較小,容易破裂,因此三鍵與雙鍵相似,也具有很大的化學(xué)活潑性。又由于三鍵中的碳原子以sp雜化軌道與氫原子成鍵,其中s成分要比sp2、sp3雜化軌道中的s成分大。s成分越大,電子云也就越靠近原子核。在乙炔分子中,碳?xì)滏I上的電子比在乙烯和乙烷中更靠近碳原子,這樣就使碳?xì)滏I的極性增加,使氫原子具有一定的活潑性而可以被金屬置換。
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