高中化学 71 共价键的键长

定义

共价键的键长是指两个成键原子的核间距离。它是衡量共价键稳定性的一个重要参数，一般来说，键长越短，共价键越稳定。

影响因素

原子半径：成键原子的半径越小，键长越短。例如，在卤化氢分子中，氢原子半径较小，氟原子半径也相对较小，所以H—F键长较短；而碘原子半径较大，H—I键长则较长。

成键数目：对于相同的两个原子之间，成键数目越多，键长越短。例如，碳碳单键的键长大于碳碳双键，碳碳双键的键长又大于碳碳三键。因为随着成键数目的增加，原子间的共用电子对增多，原子核间的距离减小。

键的类型：不同类型的共价键，键长也有所不同。一般来说，\(\sigma\)键的键长比\(\pi\)键的键长要短。这是因为\(\sigma\)键是头碰头重叠形成的，重叠程度较大，而\(\pi\)键是肩并肩重叠形成的，重叠程度相对较小。

常见共价键的键长数据

H—H键：键长约为74 pm。

C—C键：碳碳单键的键长约为154 pm，碳碳双键的键长约为134 pm，碳碳三键的键长约为120 pm。

C—H键：键长约为109 pm。

N—H键：键长约为101 pm。

O—H键：键长约为96 pm。

F—F键：键长约为142 pm。

Cl—Cl键：键长约为199 pm。

Br—Br键：键长约为228 pm。

I—I键：键长约为267 pm。

在化学中的应用

判断分子的稳定性：键长越短，共价键越牢固，分子也就越稳定。例如，N₂分子中存在氮氮三键，键长很短，所以N₂分子非常稳定，化学性质不活泼。

推测分子的空间构型：键长数据可以帮助我们推测分子的空间构型。例如，在CH₄分子中，四个C—H键的键长相等，且键角均为109°28′，由此可以推测出CH₄分子具有正四面体的空间构型。

解释化学反应的活性：键长较长的共价键相对容易断裂，反应活性较高。例如，在卤代烃的取代反应中，C—I键的键长较长，比C—Cl键更容易断裂，所以碘代烃的反应活性比氯代烃高。

化学基础