化學鍵與分子形狀
鍵級
一根鍵是單鍵、雙鍵,還是介於兩者之間?鍵級是回答這個問題的簡單計數:它是把兩個原子結合在一起的共享電子對的數目。單鍵鍵級為一,雙鍵為二,三鍵為三。鍵級越高,原子之間的黏合越多——通常意味著鍵更短、更強。
數電子對是簡單的版本,但鍵級不必是整數。當電子因共振而離域在多個原子上時,鍵級會被平均:在硝酸根離子中,那一根額外的鍵被分攤到三根 N-O 鍵上,所以每根鍵級約為一又三分之一。分子軌道理論給出一個更清晰、甚至對沒有良好路易斯結構的物種也適用的定義:鍵級等於成鍵軌道中的電子數減去反鍵軌道中的電子數,再除以二。按這個公式,O2 的鍵級算得為二,而 He2 這個「分子」鍵級算得為零,這正是它不存在的原因。
鍵級是一個緊湊的預測指標,把三個可測量的性質聯繫在一起:隨著鍵級升高,鍵長縮短,鍵強(鍵解離能)增大。單、雙、三這一系列——例如乙烷、乙烯、乙炔中的碳碳鍵,或 N2H4、N2H2、N2 中的氮氮鍵——清晰地展示了這一趨勢。它是你能賦予一根鍵的最有用的單個數字之一。
碳碳鍵級在乙烷(C-C)、乙烯(C=C)、乙炔(C≡C)中依次升為一、二、三。鍵也隨之同步變短(約 154、134、120 皮米)且變強,清晰地展示了鍵級、鍵長和鍵強如何一同變化。
鍵級越高,鍵越短、越強。
鍵級不必是整數:共振和分子軌道離域經常給出分數鍵級(硝酸根的 1.33、H2+ 的 0.5)。它衡量的是淨成鍵,而不一定是紙上一根根獨立的線。
又稱
另見