基礎:碳、化學鍵與軌道

鍵解離能

/ BDE /

每一個化學鍵都是某種強度的握持,要把它掰斷就得花一定的能量——正如拉開一塊強磁鐵比拉開一塊弱磁鐵更費勁。鍵解離能正是這筆代價:把某一個特定的鍵乾淨地斷開、讓每個原子各保留一個共享電子(一切都在氣相中)所需的能量。數字越大,鍵就越強、越難斷。

更確切地說,鍵解離能(BDE)是通過均裂——那種各得一個電子、給出兩個自由基的對半斷法——來斷開某個特定鍵所需的能量。它通常以每摩爾多少千焦或千卡來報告。由於斷鍵總是要花能量,BDE 是正的;反過來,形成同一個鍵則釋放出同樣多的能量。有兩個相關的概念與鍵強度形影不離:更強的鍵通常更短(原子被拉得更近),而鍵強度從單鍵到雙鍵再到三鍵依次升高(共享的電子對越多、握得越緊)。例如碳-碳鍵從單鍵(C-C)到雙鍵(C=C)再到三鍵(C≡C),越來越強、越來越短。

鍵解離能之所以重要,是因為把它們相互比較,就能告訴你一個反應整體上是放能還是吸能。當產物中所形成的鍵合起來比反應物中所斷開的鍵更強(總 BDE 更大)時,反應就是放熱的。BDE 還解釋了活潑性的規律:更弱的鍵更容易斷,這正是過氧化物裡那個弱弱的 O-O 鍵使它們成為良好自由基引發劑的原因。要老實提一句:表上列出的鍵能是對許多分子的平均值,斷開「同一個」鍵的真實代價,會隨它周圍分子其餘部分的不同而變化。

C-C 單鍵約為 350 kJ/mol,C=C 雙鍵約為 610,C≡C 三鍵約為 835——每多一個 π 鍵就讓連接更強(也更短),儘管增加的幅度從來抵不上第一個鍵的全部。

共享的電子對越多,鍵越強、越短——但第二、第三個 π 鍵增加的,比第一個 σ 鍵要少。

表中的鍵能是平均值;斷開某個鍵的真實代價取決於周圍的分子。更強的鍵往往更短,但鍵強度與鍵長並非同一回事。

又稱
BDEbond strength键能鍵能