高中化学 72 共价键的键能

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定义

共价键的键能是指气态基态原子形成1mol共价键释放的最低能量，或断开1mol共价键所吸收的能量。通常用E表示，单位是kJ/mol。键能越大，说明形成共价键时放出的能量越多，共价键越稳定；反之，键能越小，共价键越不稳定。

常见共价键的键能

H—H键：键能约为436 kJ/mol。

C—C键：键能约为347 kJ/mol。

C=C键：键能约为615 kJ/mol。

C≡C键：键能约为812 kJ/mol。

C—H键：键能约为413 kJ/mol。

N—H键：键能约为391 kJ/mol。

O—H键：键能约为463 kJ/mol。

F—F键：键能约为157 kJ/mol。

Cl—Cl键：键能约为243 kJ/mol。

Br—Br键：键能约为193 kJ/mol。

I—I键：键能约为151 kJ/mol。

影响因素

原子半径：原子半径越小，形成共价键时原子轨道重叠程度越大，键能越大。例如，F原子半径小于Cl原子半径，所以F—F键的键能大于Cl—Cl键的键能。

键的类型：一般来说，\(\sigma\)键的键能比\(\pi\)键的键能大。因为\(\sigma\)键是头碰头重叠形成的，重叠程度大，键能也就较大；而\(\pi\)键是肩并肩重叠形成的，重叠程度相对较小，键能也较小。例如，C=C键的键能小于C—C键键能的两倍，C≡C键的键能小于C=C键键能的三倍，就是因为双键和三键中除了\(\sigma\)键外还含有\(\pi\)键。

在化学中的应用

判断分子的稳定性：键能越大，分子越稳定。例如，N₂分子中存在氮氮三键，键能很大，所以N₂分子非常稳定，在常温下不易与其他物质发生反应。

计算化学反应的热效应：化学反应的实质是旧键的断裂和新键的形成，根据键能可以计算化学反应的反应热。\(\Delta H =\)反应物的键能总和\(-\)生成物的键能总和。当\(\Delta H\lt0\)时，反应为放热反应；当\(\Delta H\gt0\)时，反应为吸热反应。例如，对于反应\(H_{2}(g)+Cl_{2}(g)=2HCl(g)\)，\(\Delta H = E(H—H)+E(Cl—Cl)-2E(H—Cl)\)。

比较化学反应的活性：键能较小的共价键容易断裂，相应的物质反应活性较高。例如，I—I键的键能较小，所以碘单质的化学性质比较活泼，容易发生化学反应。

共价键的键能是理解共价化合物性质和化学反应本质的重要概念，通过键能的大小可以对分子的稳定性、化学反应的热效应等进行分析和预测。