基础:碳、化学键与轨道

键解离能

/ BDE /

每一个化学键都是某种强度的握持,要把它掰断就得花一定的能量——正如拉开一块强磁铁比拉开一块弱磁铁更费劲。键解离能正是这笔代价:把某一个特定的键干净地断开、让每个原子各保留一个共享电子(一切都在气相中)所需的能量。数字越大,键就越强、越难断。

更确切地说,键解离能(BDE)是通过均裂——那种各得一个电子、给出两个自由基的对半断法——来断开某个特定键所需的能量。它通常以每摩尔多少千焦或千卡来报告。由于断键总是要花能量,BDE 是正的;反过来,形成同一个键则释放出同样多的能量。有两个相关的概念与键强度形影不离:更强的键通常更短(原子被拉得更近),而键强度从单键到双键再到三键依次升高(共享的电子对越多、握得越紧)。例如碳-碳键从单键(C-C)到双键(C=C)再到三键(C≡C),越来越强、越来越短。

键解离能之所以重要,是因为把它们相互比较,就能告诉你一个反应整体上是放能还是吸能。当产物中所形成的键合起来比反应物中所断开的键更强(总 BDE 更大)时,反应就是放热的。BDE 还解释了活泼性的规律:更弱的键更容易断,这正是过氧化物里那个弱弱的 O-O 键使它们成为良好自由基引发剂的原因。要老实提一句:表上列出的键能是对许多分子的平均值,断开「同一个」键的真实代价,会随它周围分子其余部分的不同而变化。

C-C 单键约为 350 kJ/mol,C=C 双键约为 610,C≡C 三键约为 835——每多一个 π 键就让连接更强(也更短),尽管增加的幅度从来抵不上第一个键的全部。

共享的电子对越多,键越强、越短——但第二、第三个 π 键增加的,比第一个 σ 键要少。

表中的键能是平均值;断开某个键的真实代价取决于周围的分子。更强的键往往更短,但键强度与键长并非同一回事。

又称
BDEbond strength键能鍵能