离域_键对化学键稳定性的影响

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芳香性、离域π键和休克尔规则

(b) 可以解释键角的变化对于NH3与NF3，∠HNH＞∠FNF，
而对于PH3与PF3，∠HPH＜∠FPF。
两者是反序的，这是因为后者是由于F原子上
的孤对电子对占有P原子上的3d空轨道，增强了P原
子上的电子云密度，使成键电子对之间的排斥力增大，所以键角变大。
超共轭效应
超共轭效应
C+

26 26
3个

6 6

18 19
休克尔规则规则表明，对完全共轭的、单环的、平面多烯来说，具有（4n+2）个 π电子（这里n是大于或等于零的整数）的分子，可能具有特殊芳香稳定性。
每个C原子以SP2杂化，分别与两个 C及一个H原子成3个键，剩余一个p轨道，与杂化轨道垂直，N 原子SP2杂化，成三个单键，剩余一个P轨道，一对孤对电子，最后 6 形成。 4
(1)环丁二烯

环丁二烯不稳定
环丁二烯的取代衍生物有较大的稳定性。1,2,3-三叔丁基环丁二烯可以在-70℃的溶液中存在一段时间

2，3，4-三叔丁基环丁二烯甲酸甲酯在室温下可以分离出来。
它们环中的键长是不相等的，明显有单键、双键的区别。前者为0.1506nm，后者为0.1376nm。
(2) d－p π键的应用
(a) 可以解释共价分子几何构型 (SiH3)3N与(CH3)3N有不同的几何构型，前者为平
面三角形，后者为三角锥型。这是由于在(SiH3)3N中N 原子可以采取sp2杂化，未杂化的2p轨道（有一对孤对
电子对）可以“肩并肩”地与Si原子的3d空轨道重叠
而形成d－pπ键，使平面三角形结构得以稳定。 (CH3)3N中的C原子不存在d价轨道，所以N原子必须采取sp3杂化，留给孤对电子对以合适的空间。

物质结构与化学稳定性综述

物质结构与化学稳定性综述摘要：物质的化学稳定性是一个关乎其制备、使用、存放等问题的重要性质，在化学实验室中，我们经常需要了解物质的化学稳定性。

从物质结构角度来说明物质的化学稳定性，才是对该物质性质的最本质解释。

本文汇总简述了从不同层次分析的物质结构与化学稳定性的关系的理论。

关键词：物质结构，化学稳定性1 前言：物质稳定性的概念化学稳定性的定义是物质在物理、化学因素作用下保持原有化学性质的能力。

从分析这些问题时所用到的化学理论来看，物质的化学稳定性有热力学稳定性与动力学稳定性之分。

热力学稳定性是指在某体系中，该物质没有任何可想象的化学反应能自发地进行。

化学动力学稳定性是指在某体系中，该物质至少有一个可想象的化学反应能自发地发生，只是这个反应在以无法观测到的、极慢的速度在进行着，从而可以被宏观地认为这个化学反应并没有发生。

因为一个反应可以按许多历程进行，过渡态的寿命又很短，所以化学动力学研究的广度及深度与热力学稳定性相比大有不足，关于动力学稳定性的理论还很不完善。

因此通常的化学物质稳定性研究，都仅限于物质的热力学稳定性。

因为其作用因素的多变性，物质的化学稳定性有针对性，必须明确、统一作用条件这个概念才有意义。

同时物质的化学稳定性难以定量计量，是一个相对的概念，但可间接地通过热力学指标指示其强弱。

要从本质解释物质的稳定性，则需要研究物质的结构。

一方面物质结构导致的物质能量高低体可以较好地反映物质的稳定性：能量高的结构不稳定，能量低的结构稳定；另一方面特殊的物质结构也可以解释热力学难以解释的物质对特定物质的异常的稳定或不稳定性。

下文将简述从不同微观层次分析的物质结构与化学稳定性的关系的理论。

2 原子层面的结构与稳定性2.1 核外电子排布情况核外电子排布大多遵循如下规律：1、泡利不相容原理：每个轨道最多只能容纳两个电子，且自旋相反配对；2、能量最低原理：电子尽可能占据能量最低的轨道；3、Hund规则：简并轨道（能级相同的轨道）只有被电子逐一自旋平行地占据后，才能容纳第二个电子；4.等价轨道在全充满、半充满或全空的状态是比较稳定的。

关于离域派键的论述

2009届分类号：O61单位代码：10452本科毕业论文浅谈简单化合物中的离域键姓名袁梦性别女学号************年级2005专业化学系（院）化学化工学院指导教师郭士成2009年3月10日摘要在无机或有机共价化合物的分子或离子中，往往含有一种或几种不同类型的化学键，如πσ和键等。

有些化合物分子或离子中的π键电子不仅仅局限于两个原子的之间，而是在参加成键的多个原子形成的分子或离子骨架中运动，这种化学键称为离域π键。

本文以杂化轨道理论和原子的价电子数为基础，以1,3丁二烯为例阐述了离域π键的概念，以CO2分子为例说明了离域π键的形成条件，论述了N(SiH3)3分子的d-p共轭离域π键，足球烯分子离域π键的特殊性以及丙烯分子的σ-π共扼离域π键，对二氧化氮、氧等几种化合物分子离域π键的形成，-2SO离子中的d-p配键，缺电子分子BF3的离域π键分4别进行了阐述。

以期对简单化合物分子或离子的离域π键有进一步认识。

关键词：离域π键；共轭离域π键；σ-π共扼；d-p配键Delocalized π bond containing compounds the stability ofABSTRACTAt covalent inorganic or organic compounds or molecular ions,often contain one or several different types of chemical bonds,such as π keys, etc. Some molecular compounds or ionic bond in the π electron is not limited to between two atoms. But take part in a number of bonding atoms to form molecules or ions skeleton in sports, t his chemical bond is called π bond delocalization.In this paper, hybrid orbital theory and valence electron number of atom-based, 1,3 but adiene as an example to elaborate the π key concepts from the domain, CO2 molecules as an example to illustrate the formation of delocalized bond conditions, Discusses the N (SiH3) 3 molecules d-p conjugated delocalized π bond, f ootball Triazene π bond delocalization molecular specificity, as well as propylene molecules σ-π conjugated delocalized π bond,of nitrogen, oxygen and other elements of several compounds delocalizati on π bond formation, ion in the dp with key,lack of electron delocalization molecular BF3 keys separately described. With a view to a simple molecular compounds or ions from the keys have a better understanding of the domain.Keywords:πDelocalization Kin; Thermal decomposition of; Molecular Structure目录1引言 (1)2离域π键的概念 (1)3 离域π键的形成条件与类型 (2)3.1离域π键的形成条件 (2)3.2离域π键的类型 (3)3.2.1d-p共轭离域π键 (3)3.2.2足球烯分子的离域π键 (4)3.2.3 σ-π共轭离域π键 (5)4含离域π键分子的结构分析 (5)4.1 NO2分子的结构分析 (5)4.2 O3分子的结构分析 (6)4.3 ClO2分子的结构分析 (6)RO含氧酸根的d-pπ离域配键 (6)4.4 -n44.5 缺电子分子的离域π键 (7)5结语 (8)参考文献 (9)致谢 (10)1234C C C C H H HH 1引言在一些无机或有机共价化合物的分子或离子中，常常含有两种共价键即σ键和π键。

化学键的强度和稳定性

合成高分子材料的合成方法主要有加聚反应和缩聚反应等，可以通过改变反应条件和原料比例来调节化学键的排列和数量，从而获得具有不同性能的合成高分子材料。
药物合成与设计
材料科学：利用化学键理论，研究材料的结构和性能关系，开发具有优异性能的新型材料。
药物合成与设计：利用化学键理论，设计药物的合成路径和分子结构，提高药物的稳定性和疗效。
金属键的强度与金属原子的电子排布有关，电子排布越紧密，金属键的强度越强。
金属键的强度与金属原子的价电子数有关，价电子数越多，金属键的强度越强。
金属键的强度与金属原子的配位数有关，配位数越大，金属键的强度越强。
分子间作用力对化学键强度的影响
分子间作用力包括范德华力和氢键
范德华力影响化学键的强度，范德华力越大，化学键越稳定
氢键影响化学键的强度，氢键越多，化学键越稳定
分子间作用力对化学键强度的影响与分子间的距离和排列方式有关
化学键的稳定性
03
键能与稳定性
键能：化学键的稳定性与键能的大小有关，键能越大，化学键越稳定。
影响因素：化学键的稳定性受到多种因素的影响，如原子间的电负性差异、共价键的类型等。
实例分析：以共价单键、共价双键和共价三键为例，解释不同类型共价键的稳定性差异。
原子半径：原子半径越小，共价键的强度越大。
电子云的密度：电子云密度越大，共价键的强度越大。
离子键的强度
电子密度：电子密度越高，键的强度越强
离子键的形成：由正负离子之间的库仑力形成，其强度与离子的电荷和半径有关
离子半径：离子半径越大，键的强度越弱
离子电荷：离子电荷越高，键的强度越强
金属键的强度
金属键的强度与金属原子的半径有关，半径越大，金属键的强度越弱。

二氧化碳的离域键

二氧化碳的离域键1.引言1.1 概述二氧化碳（CO2）是一种由一个碳原子和两个氧原子组成的分子，被广泛认为是地球上最重要的温室气体之一。

随着人类活动的增加，包括工业生产、交通运输和能源消耗，二氧化碳的排放量不断增加，导致大气中的二氧化碳浓度不断上升。

二氧化碳分子是通过共价键连接碳原子和氧原子而形成的。

然而，在某些情况下，二氧化碳分子中的碳和氧原子可以形成离域键。

离域键的形成使得二氧化碳分子在化学性质和反应性上与普通的共价键有所不同。

离域键的形成机制是由于二氧化碳分子中的氧原子具有一对孤立电子，这对电子可以与其他原子或分子进行电子转移或共享，从而形成新的化学键。

这种形式的离域键可以使二氧化碳分子参与更多的化学反应，并可能产生与普通二氧化碳分子不同的性质和行为。

本文旨在探讨二氧化碳离域键的形成机制、其对环境和人类的影响，以及相关领域的研究进展和未来展望。

通过对离域键的深入了解，我们可以更好地了解二氧化碳分子的性质和行为，为应对气候变化和环境保护提供科学依据和技术支持。

文章结构部分的内容可以如下编写：1.2 文章结构本文共分为引言、正文和结论三部分，下面对每个部分的内容进行简要介绍。

引言部分首先概述了本文的主题——二氧化碳的离域键，并阐明了写作本文的目的。

接下来通过引言部分的概述，读者可以对文章的整体内容有一个初步的了解。

正文部分是本文的核心部分，包括了两个小节。

第一个小节是关于二氧化碳的结构和性质的介绍，将会通过详细论述二氧化碳的分子结构和相关物理化学性质，使读者对二氧化碳有一个全面的认识。

第二个小节将聚焦于二氧化碳的离域键形成机制。

通过对二氧化碳离域键形成的原理和机制的深入解析，以及相关研究的最新进展，帮助读者理解离域键的重要性和意义。

结论部分将对二氧化碳的离域键对环境和人类的影响进行分析，探讨离域键的研究进展和未来展望。

此部分将总结全文的主要观点和研究成果，并给出我们对未来发展方向的展望。

通过以上的结构布局，本文将全方位地介绍二氧化碳的离域键的相关知识，从而帮助读者深入了解离域键的重要性和意义，并为进一步研究和应用提供了基础。

化学键的形成与类型

化学键的形成与类型化学键是指原子之间形成的一种电子云的共享或转移关系。

化学键的形成与类型对于理解化学反应、化学物质的性质以及化学反应的速度等方面非常重要。

本文将重点讨论化学键的形成过程以及常见的化学键类型。

一、化学键的形成过程化学键的形成主要有三种方式：共价键、离子键和金属键。

1. 共价键共价键是通过原子间的电子云共享而形成的。

当原子间的电子云重叠时会形成共价键。

共价键的形成是通过原子间电子的相互吸引力来实现的。

共价键可以进一步分为两种类型：极性共价键和非极性共价键。

极性共价键一般是由两个非金属原子组成的。

其中，一个原子的电负性较高，另一个原子的电负性较低。

这种情况下，电子云偏向电负性较高的原子，形成一个带负电的极性离子。

常见的极性共价键包括氢氧键和氮氧键。

非极性共价键是指共享电子对均匀分布的情况。

在非极性共价键中，两个原子的电负性相似，因此电子云对两个原子的吸引力是相等的。

例如，氧气中的氧气键就是非极性共价键。

2. 离子键离子键是由正负离子之间的静电吸引力而形成的。

它通常出现在金属和非金属元素之间，其中金属元素失去电子成为正离子，非金属元素获得电子成为负离子。

由于负离子与正离子之间存在静电吸引力，因此形成了离子键。

常见的例子是氯化钠中的钠离子和氯离子之间的离子键。

3. 金属键金属键是在金属元素中形成的。

金属中的原子以球状结构形式存在，由一个个正离子组成，而电子则自由移动在这些正离子之间形成电子海。

由于其中的电子可以在正离子之间自由流动，因此形成了金属键。

金属键使得金属在常温下保持固态，并且具有高导电性和高热导性。

二、常见的化学键类型除了以上提到的共价键、离子键和金属键之外，化学中还存在其他一些特殊类型的化学键。

1. 氢键氢键是一种特殊的共价键，它是由一个氢原子与一个电负性较高的原子（如氧、氮、氟等）之间的吸引力形成的。

氢键在生物分子中起着重要作用，例如在DNA的双螺旋结构中就有氢键的存在。

2. 范德华力范德华力是由分子间的瞬时或感应偶极引起的吸引力。

多原子分子中的化学键 (3)

对称反对称
是不合理的。
* 2 5p
因为I的电负性比H大，电子从电负性较大的I往电负性较小的H 转移，从化学上看虽然对称性匹配，但电子转移的方向不对，电子转移虽削弱了H2键，但却加强了 I2的键，对反应不利。
由此可见，H2和I2的反应不可能按双分子基元反应的机理进行。按分步反应的机理： I2 2I I 价层电子组态 (5S)2(4d)10(5P)5
一、前线轨道理论
前线轨道：已填电子的能量最高轨道称为最高占据
轨道(HOMO)，能量最低的未被占满的轨道称为最低空轨道(LUMO),这些轨道统称前线轨道(FMO)。前线轨道理论的主要内容： 1）分子在反应过程中，分子轨道发生相互作用，优先起作用的是前线轨道。分子轨道的对称性特别是前线轨道的对称性在反应历程中起决定性作用。只有 HOMO和LUMO的对称性匹配的过渡态才是活化能较低的状态，称为对称允许的状态。
硝酸根 NO3 -：
sp2
激发
pz 2p
N
2p 2s
2 3
2s
3O：
2p4
pz离域π键与分子性质：
由于分子中形成离域π键。对物质的许多性质均有一定的影响。 1、酸碱性一方面羟基氧原子上的孤对p电子参与生成大 π 键使羟基氧上的电子往C上迁移。 O 因而使H的电正性增加容易电离成 H+。和 R C O H
—CH3
* z
-
+
+ + - + +
+ + -
-
+ + -
+ + -
C=C
C=C
*

—CH3 z
+

第3章离域化学键

第三章离域化学键
（四）共振规则
• 一切正则式必须是真正的Lewis结构；一切正则式必须是真正的Lewis结构结构； • 在所有结构中，核的位置必须一样；在所有结构中，核的位置必须一样； • 一切参与共振的原子，即由离域电子涉及的原子，必须在平一切参与共振的原子，即由离域电子涉及的原子，面上，或几乎是在一个平面上；面上，或几乎是在一个平面上； • 一切正则式中，未共享电子的数目必须要一样；一切正则式中，未共享电子的数目必须要一样； • 实际分子的能量低于任何正则式的能量，因此，离域导致稳实际分子的能量低于任何正则式的能量，因此，定现象；定现象； • 各个正则式对真实分子的贡献不等。各个正则式对真实分子的贡献不等。
第三章离域化学键
一般而言，结构的相对稳定性可从下列情况中作出判断：一般而言，结构的相对稳定性可从下列情况中作出判断： • 共价键多的结构通常比共价键少的结构更稳定；共价键多的结构通常比共价键少的结构更稳定； • 随着电荷分离的增大，稳定性减小。带式苻电荷的结构的稳随着电荷分离的增大，稳定性减小。定性不及不带电荷的结构，定性不及不带电荷的结构，超过两个式苻电荷的结构通常贡献很少，献很少，尤其不利的结构类型是在相邻的碳上带两个同样的电荷；当化合物溶于不同溶剂中时，在极性大的溶剂中，电荷；当化合物溶于不同溶剂中时，在极性大的溶剂中，离子结构贡献较大；子结构贡献较大； • 阴电荷在电负性较大的原子上的结构比在电负性较小的原子上的结构稳定；同样的，上的结构稳定；同样的，阳电荷最好是在电负性较低的原子上； • 键长或键角有改变得结构不稳定。键长或键角有改变得结构不稳定。
第三章离域化学键
超共轭作用
第三章离域化学键
互变异构（一）酮-烯醇互变异构

电子配对法(VB法)

价键理论离子键理论能很好地说明离子化合物的形成和性质，但不能说明由相同原子组成的单质分子（如H2、Cl2、N2等），也不能说明不同非金属元素结合生成的分子，如HCl、CO2、NH3等和大量的有机化合物分子形成的化学键本质。

1916年美国化学家路易斯（Lewis）为了说明分子的形成，提出了共价键理论，初步揭示了共价键与离子键的区别，随后的50年里共价键理论迅速发展。

1927年海特勒（Heitler）和伦敦(Londen)用量子力学的成就，阐明了共价键的本质，后来鲍林等人发展这一成果，建立了现代价键理论（Valencebond theory，缩写为VB）也称电子配对法和杂化轨道理论以及价层电子互斥理论。

1932年美国化学家密立根（Millilcan）和德国化学家洪特提出分子轨道理论（molecular-orbota，theory,缩写MO）。

价键法是从处理氢分子结构推广得来的；分子轨道法是用薛定谔方程处理氢分子离子H2+的结果为基础发展起来的。

它们在解释分子结构方面各有所长。

【路易斯的经典共价学说】路易斯认为分子中原子之间可以通过共享电子对而使每一个原子具有稳定的稀有气体结构。

原子通过共用电子对而形成的化学键称为共价键。

两个原子间共用一对电子的共价键称为单键，共用二对电子的称为双键，共用三对电子的称为叁键。

分子中两原子间共享电子对的数目叫键级，原子单独拥有的未成键的电子对称为孤对电子。

共价分子中两个成键原子的核间距称键长。

化学键结合的强弱用键能表示。

下面所表达的电子结构统称为Lewis结构。

路易斯结构式的写法规则又称八隅体规则（即8电子结构）。

至今简单分子的Lewis结构式仍为化学家采用。

其写法规则归纳如下：①、根据分子式或离子式计算出总的价电子数目。

多原子阴离子的价电子总数为各原子的价电子数之和再加上负电荷数；多原子阳离子则必须从各原子的价电子数之和减去阳离子电荷数；②、画出分子或离子的骨架，用单键将原子连接起来。

共轭效应又称离域效应

共轭效应又称离域效应（delocalization effect）。

存在于共轭体系中的一种极性（静态）和极化（动态的）现象。

是一个分子在“静止”状态以及在微扰状态（例如在反应过程中）的特性。

在单双键交替出现的共轭分子中，可以看做两个孤立的双键用一个单键联合在一起，π电子的运动范围由两个碳原子之间扩充到四个碳原子之间，因此称为离域现象。

在外界的影响下，共轭效应能使电子分布移并在化学特性上有所反映。

例如（1）电性：离域π键的形成增加了物质的电导。

（2）颜色：离域π键的形成扩大了π电子的活动范围，使体系能量降低，能级间隔变小，由σ键的紫外光区移至离域π键的可见光区。

含离域π键的化合物往往是染料、生色剂和指示剂等。

酚酞在碱性溶液中变红就是因为扩大了π电子的离域范围。

（3）酸碱性：苯酚呈酸性，苯胺呈碱性。

前者是因为电离掉H+后离域范围稳定存在；后者是因为本来分子中就有离域π键，不易电离，可接受H+。

（4）化学反应性能：芳香化合物的芳香性、游离基的稳定性，丁二烯类的1,4加成等都和离域π键的生成有关。

共轭效应在共轭体系分子中，由于原子间的相互影响和π电子云的离域，引起分子内能降低、体系趋向稳定、键长趋于平均化，以及某些性质的变化等效应，称为共轭效应。

产生共轭效应的必要条件是，组成共轭体系的各个原子必须处在同一平面上。

这样才能使参加共轭的每个原子的p轨道相互平行而发生侧面重叠。

反之，会减弱、甚至使共轭效应完全消失。

例如，1,3-丁二烯分子具有共轭效应，而环辛四烯由于组成环的八个碳原子不在同一平面上，因而使共轭效应受到影响。

红外光谱基团频率分析及应用基团频率和特征吸收峰物质的红外光谱是其分子结构的反映，谱图中的吸收峰与分子中各基团的振动形式相对应。

多原子分子的红外光谱与其结构的关系，一般是通过实验手段得到。

这就是通过比较大量已知化合物的红外光谱，从中总结出各种基团的吸收规律。

C等，都有自己的特定的红外吸收区域，分子的其它部分对其吸收位置影响较小。

高考化学：大π键知识点总结

高考化学：大π键知识点总结共价键的类型按成键方式可分为σ键和π键。

大π键作为π键概念的延伸与拓展，常见于信息题中。

由三个或三个以上的原子形成的π键，在多原子分子或离子中，如有相互平行的p轨道，它们连贯重叠在一起构成一个整体，p电子在多个原子间运动形成π型化学键，这种不局限在两个原子之间的π键称为离域π键或共轭大π键，简称大π键，大π键具有特殊的稳定性。

一、共价键的分类按电子对是否偏移分为：极性共价键和非极性共价键。

按照共用电子对的数目分为：单键，双键，叁键按照电子云的重叠方式：σ键和π键二、定域和离域定域键：我们学过的键和π键通常可以被成为定域键，因为这些价电子活动范围局限在两个原子间。

但是有些化合物或离子中的电子不仅仅局限于两个原子之间，而是在参加成键的多个原子形成的分子或离子骨架中运动，这种化学键被称为离域键。

如果这些电子来自p轨道，则这些电子所形成的是Π键。

三、什么是离域π键1、在一个平面形的多原子分子中，如果相邻原子有垂直于分子平面的、对称性一致的、未参与杂化轨道的原子轨道，那么这些轨道可以相互重叠，形成多中心π键。

这种多中心π键又称为“共轭π键”或“离城π键”，简称“大π键”。

2、大π键的形成条件：(1)所有参与离城π键的原子都必须在同一平面内，即连接这些原子的中心原子只能采取sp或sp2杂化；(2)所有参与离域键的原子都必须提供个成两个相互平行的p轨道；(3)根据泡利不相容原理，参与离城π键的p轨道上的电子数必须小于2倍的p轨道数。

3、大π键对分子性质有一定的影响。

(1)使分子稳定性增加苯有离域π键，苯的离域π键表示为π66。

它平均分布在六个碳原子上，所以苯分子中每个碳碳键的键长和键能是相等的，既不是单键，也不是双键。

使苯环具有特殊的稳定性，这是与烯烃不同的。

所以苯的化学性质显现为芳香烃的性质，不易发生加成和氧化反应，易发生取代反应。

再如BF3中π64，因而能稳定单独存在，但与其化学式相似的AlCl3，由于Al的原子半径较大，不容易形成大π键，故气态般以双聚体Al2Cl6形成存在。

高等有机第四章-离域键

D D D D
具有大体积取代基的环丁二烯可在室温下存在一段时间，空间位 t-Bu Bu-t 阻使二聚减慢：
S S
t-Bu
I
H
II
三叔丁基环丁二烯，环上质子δ= 5.38，比非芳香烃环戊二烯双键质子移向高场，化学位移移向高场是反芳香性的特征。化合物II中单键长1.600Ao, 双键1.344Ao. 单键比正常单键长是由于甲基斥力引起。环上连有二个供电子基和二个吸电子基的环丁二烯在无水条件下是稳定的，因为分子中存在一种推拉效应的共振稳定性。
芳香性： •逆磁环电流(可从NMR判断) •平均化的键距 •平面性， 4n+2 π电子 •分子稳定性 •芳香性取代(化学反应的角度) 1、2π体系环丙烯正离子有2个π电子，符合4n+2 π电子，环丙烯正离子和其衍生物均已被制备，尽管有角张力，这些离子是稳定的。三丙基环丙烯正离子，三环丙基环丙烯基正离子属于已知的最稳定的碳正离子，在水中也是稳定的，三叔丁基环丙烯正离子也非常稳定。环丙烯酮和几种衍生物也是稳定的化合物，稳定性与环庚三烯酮类似。
Fe
（三）其它含有芳香性的非6π电子体系
轮烯(annulene)
[4]轮烯 [6]轮烯 [8]轮烯 [10]轮烯
Hückle规则：环状、共轭、平面的分子，当π电子为4n+2时具有芳香性。
2π
芳香性
4π
双游离基
6π
芳香性
8π
双游离基
如分子不是完全对称的，则分子轨道中无相同能级的轨道，电子将成对添充较低能级轨道。
从以上这几个共振式可看出，菲的9、10号碳处双键性质明显，是亲电反应易发生的地方。
H H KOCH3 等等
非芳烃

二氧化氮分子中的离域π键是π_4~3而不是π_3~3

二氧化氮分子中的离域π键是
π_4~3而不是π_3~3
每一种物质都有独特的结构，结构决定着物质性质及其物理和化学行为。

尤其是有机物中，键的类型及其形成方式也无可替代，而键类型的确定的主要依据，就是化学键离子生成的数学模型-离域模型。

离域（Lewis）模型是一种用来确定分子中的化学键性质的模型，1916年，美
国科学家莱斯基提出了离域模型，从原子势能曲线出发，基本概念是原子之间通过共享电子来形成键，而电子共享又是由各原子的电子储备量的失衡所促成的。

其中，离域π键又称为pi键，是电子储备量偏失衡后将相邻两个有机分子的
能级最高的π-电子堆积形成的，其数学等离域模型的数学表达形式由π_n~n+m (n为电子储备数，m为共享电子数)构成，常见的π键有π_1~2，π_2~2，
π_2~3，π_3~3等。

比如，二氧化氮分子是一种重要的有机物质，由双价氧原子和氮原子组成，它
们由π_4~3离域π键形成。

换句话说，两个氧原子之间和氧原子和氮原子之间，都有一种由4个电子储备量和三个共享电子作用而产生的双价π键，构成这个分
子的基本单位。

之所以说二氧化氮分子中的离域π键是π_4~3而不是π_3~3，是因为相对
于二氧化碳的构型，氮原子可以比碳原子捕获更多的电子，即一个空轨道。

因此，才能有π_4~3离域π键的存在。

可以说，离域（Lewis）模型的概念，是可视化分析有机物结构的基础，也是
衡量有机物结构中元素彼此间相互作用的标准，因此，要准确地描述一种有机物质，都需要从离域模型出发，去分析它的键性质，获得更为直观的物理图景。

离域π键对化学键稳定性的影响

离域π键对化学键稳定性的影响
π键是一种共价键，它是由两个原子之间的共享电子对形成的。

π键的稳定性取决于原子
之间的距离，以及π键的离域性。

离域π键是指π键中的电子对被分散到不同的原子上，而不是共享在两个原子之间。

离域π键的存在会影响化学键的稳定性，因为它会增加原子之间的距离，从而减少电子对的共享。

离域π键的存在会对化学键的稳定性产生重要影响。

当离域π键存在时，电子对会被分
散到不同的原子上，这会导致原子之间的距离增加，从而减少电子对的共享，从而降低化
学键的稳定性。

此外，离域π键还会增加原子之间的电子亲和力，从而增加化学键的稳定性。

总之，离域π键会对化学键的稳定性产生重要影响。

它会增加原子之间的距离，从而减少电子对的共享，从而降低化学键的稳定性；同时，它还会增加原子之间的电子亲和力，从而增加化学键的稳定性。

因此，离域π键的存在会对化学键的稳定性产生重要影响。

原子半径对离子键的影响

原子半径对离子键的影响
首先，原子半径的大小会影响到离子键的形成。

当正离子和负
离子之间的半径差异较大时，离子键通常会更加稳定。

这是因为半
径较大的正离子能够更容易地与半径较小的负离子形成吸引力更强
的离子键。

反之，如果两种离子的半径相差不大，离子键的稳定性
就会降低，因为电荷之间的吸引力不足以克服两种离子之间的排斥力。

其次，原子半径的大小也会影响到离子键化合物的性质。

离子
键化合物通常具有高熔点和沸点，以及良好的溶解性。

当正离子和
负离子的半径差异较大时，离子键化合物的晶格结构会更加稳定，
从而导致更高的熔点和沸点。

此外，由于离子键化合物通常在水中
溶解，半径较小的离子会更容易与水分子相互作用，因此溶解性也
会受到影响。

最后，原子半径的大小还会影响到离子键化合物的晶体结构。

当正离子和负离子的半径比较接近时，通常会形成紧密的晶体结构，而当半径差异较大时，晶体结构会更加松散。

这种晶体结构的差异
会直接影响到离子键化合物的物理性质和化学性质。

综上所述，原子半径对离子键的影响是多方面的。

它不仅影响到离子键的形成和稳定性，还影响到离子键化合物的性质和晶体结构。

因此，在研究和应用离子键化合物时，需要充分考虑原子半径的大小对离子键的影响。

化学键的分类与特性解析

化学键的分类与特性解析化学键是指原子之间的连接力，是构成分子和化合物的基础。

根据键的性质和成分，化学键可以被分为离子键、共价键和金属键等不同的类型。

本文将对这些常见的化学键进行分类与特性的解析。

一、离子键离子键是由正离子和负离子之间相互吸引而形成的化学键。

正离子通常是金属离子，而负离子则是非金属离子。

离子键的特点如下：1. 电荷不平衡：离子键形成时，正离子失去了一个或多个电子，而负离子则获得了这些电子。

这导致正离子带正电荷，负离子带负电荷，使得离子间有强烈的电荷相互作用。

2. 电荷吸引力强：由于正负电荷之间的相互吸引，离子键具有很强的结合能力和稳定性。

3. 高熔点和沸点：离子键的结合力较强，需要克服离子间的吸引力才能断裂，因此具有较高的熔点和沸点。

二、共价键共价键是由两个非金属原子共享电子而形成的化学键。

共价键的特点如下：1. 电荷平衡：共价键形成时，两个原子通过共享电子来实现电荷平衡，并达到更稳定的状态。

2. 共用电子对：共价键的电子是以成对形式存在的，称为共用电子对。

它们同时属于两个原子，通过共享电子，使得原子间产生较强的吸引力。

3. 不同键的极性：共价键根据电子云的密度分布可以被分为极性共价键和非极性共价键。

极性共价键中，电子云偏向其中一个原子，导致该原子带有局部正电荷。

三、金属键金属键是由金属元素形成的特殊类型的化学键。

金属键的特点如下：1. 电子“海”模型：金属内部的原子通常形成密集的离域电子云，这被称为电子“海”。

金属核和电子“海”中的自由电子形成了金属键。

2. 电子的自由移动性：电子“海”中的自由电子不与特定的原子相连，因此具有较高的移动性。

这使得金属具有良好的热和电导性能。

3. 结构紧密而有序：由于金属键的存在，金属内部的原子通常以紧密有序的排列形式存在。

综上所述，离子键、共价键和金属键都是重要的化学键类型。

它们在化学反应和物质性质中发挥着不同的作用。

理解不同类型的化学键及其特性，对我们深入研究物质的组成和性质具有重要意义。

苯甲酸根的离域键是3个原子共用( )电子形成的

苯甲酸根的离域键是3个原子共用( )电子形成的苯甲酸根的离域键是3个原子共用2对电子形成的。

离域键是指原子之间共用电子对形成的化学键。

这种化学键在原子间形成了一条共用电子对的键，使得原子之间的稳定性得到提高。

苯甲酸根是一种有机化合物，其分子式为C7H6O2。

它含有一个苯环和一个甲酸根基，苯环中的6个碳原子和一个氧原子之间都存在离域键，每个碳原子共用2对电子形成了3条离域键。

苯甲酸根的离域键的形成使得该分子的结构非常稳定，在常温下是固体。

它还具有较高的沸点，因此常被用作溶剂。

苯甲酸根在化学工业中有广泛的应用，如用于制备染料、防腐剂、医药中间体等。

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地由共轭大 ! 键的大小或多少得出结论，但可以根据量子化学计算结果进行定量判断．ｗｉｂｅｒｇ键序：Ｃ４Ｈ５Ｃｌ
（１．０４８３）＜Ｃ２ＨＣｌ（１．１３７１）；Ｃ－Ｃｌ键键鞍点处的电荷密度 ρ（ｒ）：Ｃ４Ｈ５Ｃｌ（０．２０７２）＜Ｃ２ＨＣｌ（０．２４５９）；键长：Ｃ４Ｈ５Ｃｌ
４
１．７３９６→１．６４７１）逐渐缩短．氯乙烷（Ｃ２Ｈ５Ｃｌ）和氯乙烯（Ｃ２Ｈ３Ｃｌ）比较，由于氯乙烯（Ｃ２Ｈ３Ｃｌ）分子中存在 !３大 ! 键，而氯乙烷（Ｃ２Ｈ５Ｃｌ）中没有离域 ! 键，所以Ｒ（Ｃ－Ｃｌ）Ｃ２Ｈ５Ｃｌ＞Ｒ（Ｃ－Ｃｌ）Ｃ２Ｈ３Ｃｌ（１．８０３１＞１．７３９６），即氯乙烯（Ｃ２Ｈ３Ｃｌ）中的Ｃ－Ｃｌ键比氯乙烷（Ｃ２Ｈ５Ｃｌ）的Ｃ－Ｃｌ键稳定．这与结构化学教材中“氯乙烯的氯原子不如氯乙烷的氯原子活泼 ”的结论［４］是一致的，说明量子化学定量计算结果是可靠的．氯乙烯（Ｃ２Ｈ３Ｃｌ）和氯乙炔
３结论
（１）存在离域键的体系比没有离域键的体系中的化学键的化学性质要稳定．例如，稳定性：（Ｃ－Ｃｌ）Ｃ２Ｈ３Ｃｌ＞
（Ｃ－Ｃｌ）Ｃ２Ｈ５Ｃｌ．（２）当离域范围相同时，离域键个数越多，该体系越稳定．例如，稳定性：（Ｃ－Ｃｌ）Ｃ２ＨＣｌ＞（Ｃ－Ｃｌ）．Ｃ２Ｈ３Ｃｌ（３）离域键个数相同时，离域键的范围越大，该体系越稳定．例如，稳定性：（Ｃ－Ｃｌ）Ｃ８Ｈ７Ｃｌ＞（Ｃ－Ｃｌ）．Ｃ６Ｈ５Ｃｌ（４）以上３条结论给我们提供了一个根据离域大 ! 键的大小或多少判断化学键稳定性的方法，说明量
１计算方法
采用量子化学从头算（ＨＦ）方法，在６－３１１＋Ｇ＊＊基组水平上对氯代乙烷（Ｃ２Ｈ５Ｃｌ），氯代乙烯（Ｃ２Ｈ３Ｃｌ），氯代乙炔（Ｃ２ＨＣｌ），氯代１，３－丁二烯（Ｃ４Ｈ５Ｃｌ），氯苯（Ｃ６Ｈ５Ｃｌ），Ｃ８Ｈ７Ｃｌ进行了几何构型全优化，并且进行了振动频率分析，得到了各个分子的稳定构型（无虚频）．上述计算均采用Ｇａｕｓｓｉａｎ９８［１］程序完成．电子密度拓扑分析采用ＡＩＭ２０００［２］程序完成．
１０
!９
大
!
键，
ρ（ｒ）
Ｃ６Ｈ５Ｃｌ＜ρ（ｒ）
Ｃ８Ｈ７Ｃｌ
即（０．２０４
６＜０．２０８
１）
，
Ｒ＞Ｒ（Ｃ－Ｃｌ）Ｃ６Ｈ５Ｃｌ
（Ｃ－Ｃｌ）Ｃ８Ｈ７Ｃｌ
（１．７４５
７＞１．７３０
０）．
所以Ｃ８Ｈ７Ｃｌ中的
Ｃ－Ｃｌ键比氯苯（Ｃ６Ｈ５Ｃｌ）分子中的Ｃ－Ｃｌ键稳定，即Ｃ－Ｃｌ键的稳定性随着共轭体系的增大而增加．
关键词：离域；从头算；电子密度拓扑分析中图分类号：Ｏ６４１文献标识码：Ａ文章编号：１６７３－１９７２（２００６）０３－００３２－０３
有机化合物分子可分为共轭分子和非共轭分子２大类．共轭分子中多个原子间有相互平行的ｐ轨道，彼此连贯重叠形成的 π键称为多原子 π键或离域大 π键．在这类分子中，参与共轭体系的所有 π电子的游动不局限在２个碳原子之间，而是扩展到组成共轭体系的所有原子之间．离域 π键的形成引起分子的物理性质和化学性质的改变，常称为离域效应或共轭效应．离域效应表现在很多方面，如分子的能量降低，稳定性增加，电子云的分布改变，酸碱性改变等等．结构化学和有机化学中只是根据大 π键的大小定性判断有机化合物分子中的Ｃ－Ｃｌ键强弱和反应活性，本文针对离域 π键对分子稳定性的影响这一特点，通过量子化学计算定量地讨论了在一系列有机化合物分子中的Ｃ－Ｃｌ键的相对稳定性，从而验证了根据大 π键的大小定性判断的正确性．
６
Ｃ４Ｈ５Ｃｌ !５
第３期
孙翠红，张星辰，常永芳等：离域π键对化学键稳定性的影响
３３
π8
CＣ6H６Ｈ5C５Ｃlｌ
８
!７
7
(b)
π9
C8H7Cl
8９
Ｃ８Ｈ７Ｃｌ !８
图１各分子的几何构型
２．２各分子中的离域键分析
将以上有机分子分为２组：（ａ）链状分子；（ｂ）环状分子
（ａ）组中，氯乙烷（Ｃ２Ｈ５Ｃｌ）分子不存在共轭键；氯乙烯（Ｃ２Ｈ３Ｃｌ）分子中，每个Ｃ原子采取ｓｐ２杂化，形成３个 ! 键，剩余１个垂直于分子平面的ｐ轨道彼此平行，各提供１个单电子，与Ｃｌ原子的ｐ轨道（提供２个电
键增强．这可以作为共轭体系中化学键稳定性的一个定性判断依据．当不能用定性的结论判断时，可以根
据量子化学计算结果（ｗｉｂｅｒｇ键序、键鞍点处的电荷密度 ρ（ｒ）、键长等）定量判断．
参考文献：
［１］ＭＪＦｒｉｓｃｈ，ＧＷＴｒｕｃｋｓ，ＨＢＳｃｈｌｅｇｅｌ，ｅｔａｌ．，Ｇａｕｓｓｉａｎ９８（ＲｅｖｉｓｉｏｎＡ．９）Ｇａｕｓｓｉａｎ，Ｉｎｃ［Ｊ］．Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ，ＰＡ，１９９８．
摘要：采用量子化学从头算方法，在６－３１１＋Ｇ＊＊基组水平上全优化了氯代乙烷（Ｃ２Ｈ５Ｃｌ），氯代乙烯（Ｃ２Ｈ３Ｃｌ），氯代乙炔（Ｃ２ＨＣｌ），氯代１，３－丁二烯（Ｃ４Ｈ５Ｃｌ），氯苯（Ｃ６Ｈ５Ｃｌ），Ｃ８Ｈ７Ｃｌ的几何构型，对每个分子中的Ｃ－Ｃｌ键的键长、ｗｉｂｅｒｇ键序以及Ｃ－Ｃｌ键的键鞍点处的电荷密度进行了电子密度拓扑分析对比，得到了离域体系的大小与Ｃ－Ｃｌ键的键长、ｗｉｂｅｒｇ键序以及Ｃ－Ｃｌ键的键鞍点处的电荷密度的关系．
３４
石家庄学院学报
２００６年５月
４
４
（Ｃ２ＨＣｌ）比较，氯乙烯（Ｃ２Ｈ３Ｃｌ）分子中存在１个 !３大 ! 键，而氯乙炔（Ｃ２ＨＣｌ）中存在２个 !３大 ! 键，所以
Ｒ（Ｃ－Ｃｌ）Ｃ２Ｈ３Ｃｌ＞Ｒ（Ｃ－Ｃｌ）Ｃ２ＨＣｌ（１．７３９６＞１．６４７１），即氯乙炔（Ｃ２ＨＣｌ）的Ｃ－Ｃｌ键比氯乙烯（Ｃ２Ｈ３Ｃｌ）的Ｃ－Ｃｌ键稳
４
６
定；氯乙烯（Ｃ２Ｈ３Ｃｌ）和氯代１，３－丁二烯（Ｃ４Ｈ５Ｃｌ）比较，分子中分别存在 !３和 !５大 ! 键，Ｒ（Ｃ－Ｃｌ）Ｃ２Ｈ３Ｃｌ＞Ｒ（Ｃ－
Ｃｌ）Ｃ４Ｈ５Ｃｌ（１．７３９６＞１．７３６９），即氯乙烯（Ｃ２Ｈ３Ｃｌ）的Ｃ－Ｃｌ键比氯代１，３－丁二烯（Ｃ４Ｈ５Ｃｌ）的Ｃ－Ｃｌ键活泼．由此可
表１列出了各分子Ｃ－Ｃｌ键的ｗｉｂｅｒｇ键序、键鞍点处的电荷密度 ρ（ｒ）和键长．ｗｉｂｅｒｇ键序和键的强度是一致的，ｗｉｂｅｒｇ键序越大，表明该键越强，ｗｉｂｅｒｇ键序越小，则该键越弱．根据Ｂａｄｅｒ等提出的电子密度拓扑分析理论［３］，键鞍点处的电荷密度 ρ（ｒ）是化学键强弱的量度，电荷密度 ρ（ｒ）越大，表明该键越强，反之，该键越弱．键长越长，化学键的强度越弱，反之，键长越短，该键越强．
１．１３７１
１．０５５０
１．０５５２
ρ（ｒ）
０．１７９３
０．２０６５
０．２０７２
０．２４５９
０．２０４６
０．２０８１
Ｒ（Ｃ－Ｃｌ）１．８０３１
１．７３９６
１．７３６９
１．６４７１
１．７４５７
１．７３００
ｗｉｂｅｒｇ－ｗｉｂｅｒｇ键序； ρ（ｒ） —键鞍点处的电荷密度；Ｒ（Ｃ－Ｃｌ） —Ｃ－Ｃｌ键的键长
１０
!９大 ! 键．
２．３各分子中Ｃ－Ｃｌ键的ｗｉｂｅｒｇ键序、键长和键鞍点处的电荷密度比较
表１各分子中Ｃ－Ｃｌ的ｗｉｂｅｒｇ键序、ρ（ｒ）、键长
Ｃ２Ｈ５Ｃｌ
Ｃ２Ｈ３Ｃｌ
Ｃ４Ｈ５Ｃｌ
Ｃ２ＨＣｌ
Ｃ６Ｈ５Ｃｌ
Ｃ８பைடு நூலகம்７Ｃｌ
ｗｉｂｅｒｇ
０．９９１８
１．０４３１
１．０４８３
子化学计算结果是可靠的．当要判断的体系的离域键范围没有以上明显的大小之分时，如氯乙炔（Ｃ２ＨＣｌ）和
４
６
氯代１，３－丁二烯（Ｃ４Ｈ５Ｃｌ）比较，分子中分别存在２个 !３和１个 !５大 ! 键，我们可以根据量子化学计算结果
做出判断，稳定性：（Ｃ－Ｃｌ）Ｃ２ＨＣｌ＞（Ｃ－Ｃｌ）．Ｃ４Ｈ５Ｃｌ综上所述，随着共轭大 ! 键从无到有，从少到多，从小到大的顺序，体系的稳定性增加，各分子中Ｃ－Ｃｌ
见，随着共轭大 ! 键从无到有，从少到多，从小到大的顺序，各分子中Ｃ－Ｃｌ键的ｗｉｂｅｒｇ键序和键鞍点处的电
荷密度 ρ（ｒ）逐渐增大，键长逐渐缩短，稳定性增加．这可作为我们定性判断化学键稳定性的一个依据．
４
６
氯乙炔（Ｃ２ＨＣｌ）和氯代１，３－丁二烯（Ｃ４Ｈ５Ｃｌ）比较，分子中分别存在２个 !３和１个 !５大 ! 键，不能简单
［２］ＢａｄｅｒＲＦＷ．ＡｔｏｍｓｉｎＭｏｌｅｃｕｌｅｓ：ＡＱｕａｎｔｕｍＴｈｅｏｒｙ［Ｍ］．Ｏｘｆｏｒｄ：ＣｌａｒｅｎｄｏｎＰｒｅｓｓ，１９９０．
４
子）形成ｐ－ ! 共轭的大 !３键；氯乙炔（Ｃ２ＨＣｌ）分子中，每个Ｃ原子采取ｓｐ杂化，各形成２个 ! 键，剩余２组ｐ