化学键与分子形状

键级

一根键是单键、双键,还是介于两者之间?键级是回答这个问题的简单计数:它是把两个原子结合在一起的共享电子对的数目。单键键级为一,双键为二,三键为三。键级越高,原子之间的黏合越多——通常意味着键更短、更强。

数电子对是简单的版本,但键级不必是整数。当电子因共振而离域在多个原子上时,键级会被平均:在硝酸根离子中,那一根额外的键被分摊到三根 N-O 键上,所以每根键级约为一又三分之一。分子轨道理论给出一个更清晰、甚至对没有良好路易斯结构的物种也适用的定义:键级等于成键轨道中的电子数减去反键轨道中的电子数,再除以二。按这个公式,O2 的键级算得为二,而 He2 这个“分子”键级算得为零,这正是它不存在的原因。

键级是一个紧凑的预测指标,把三个可测量的性质联系在一起:随着键级升高,键长缩短,键强(键解离能)增大。单、双、三这一系列——例如乙烷、乙烯、乙炔中的碳碳键,或 N2H4、N2H2、N2 中的氮氮键——清晰地展示了这一趋势。它是你能赋予一根键的最有用的单个数字之一。

碳碳键级在乙烷(C-C)、乙烯(C=C)、乙炔(C≡C)中依次升为一、二、三。键也随之同步变短(约 154、134、120 皮米)且变强,清晰地展示了键级、键长和键强如何一同变化。

键级越高,键越短、越强。

键级不必是整数:共振和分子轨道离域经常给出分数键级(硝酸根的 1.33、H2+ 的 0.5)。它衡量的是净成键,而不一定是纸上一根根独立的线。

又称
bond multiplicity键序鍵序