大派鍵

分子中多個原子間有相互平行的p軌道,彼此連貫重疊形成的π鍵也稱為多原子π鍵或大π鍵。

大派鍵含義

分子中多個原子間有相互平行的p軌道,彼此連貫重疊形成的π鍵也稱為多原子π鍵或大π鍵。

大派鍵例子

根據雜化軌道理論,形成苯分子時每個碳原子的價電子原子軌道都發生了SP2雜化,由此形成的三個SP2雜化軌道在同一個平面內。這樣一來,每個碳原子的兩個SP2雜化軌道上的電子分別與鄰近的兩個碳原子的SP2雜化軌道上的電子配對形成δ(西格瑪sigema)鍵,於是六個碳原子組成一個正六邊形的碳環:每個碳原子的另一個SP2雜化軌道上的電子分別與一個氫原子的1S電子配對形成δ(西格瑪sigema)鍵。與此同時,每個碳原子的一個與碳環平面垂直的未參與雜化的2P軌道均含有一個未成對電子,這六個軌道相互平行,以“肩並肩”的方式相互重疊,從而形成含有六個電子、屬於六個碳原子的派鍵。人們把這種在多原子間形成的多電子的派鍵稱為大派鍵。所以,在苯分子中,六個碳原子和六個氫原子都在同一平面內,整個分子呈平面正六邊形,六個碳碳鍵完全相同,鍵角皆為120度。

二氧化氮

二氧化氮NO2分子中,中心氮原子發生sp2雜化,其中一個雜化軌道被氮原子價層的孤對電子占據,另兩個雜化軌道分別與氧原子的一個2p軌道重疊形成兩個O——Nσ鍵,3個原子在同一平面內,氮原子中未雜化的2p軌道和2個氧原子的兩個未參與σ鍵的2p軌道,都垂直於這個平面。這3個2p軌道彼此連貫重疊形成離域π鍵。在3個或3個以上用σ鍵相連的原子間,形成離域π鍵的條件是:①這些原子都在同一個平面上。②每一個原子有一個p軌道且互相平行。③p電子數目小於p軌道數目的兩倍。由n個原子提供n個相互平行的p軌道和m個電子形成的離域π鍵,通常用符號πmn表示。如,二氧化氮中離域π鍵為三中心三電子π鍵,符號π33;碳酸根中是四中心六電子π鍵,符號為π64。

二氧化碳

二氧化碳中的C發生sp雜化,故為直線型,C與O之間形成sp—2px(x為下角標)兩個δ鍵,所以O—C—O呈直線型。
C中未雜化的py(y為下角標)與兩側O的兩個py(y為下角標)沿紙面方向形成大派鍵,C中未雜化的pz(z為下角標)與兩側O的pz(z為下角標)沿垂直於紙面的方向形成大派鍵,故CO2中,C、O之間有離域π鍵.

共軛大π鍵

在有機化合物中,碳原子通常以三種雜化方式出現:
第一種是sp3雜化,即2s軌道和三個2p軌道雜化形成四個sp3雜化軌道,相互成109度28分的夾角,因為這種碳原子中沒有空餘的p軌道,所以也稱飽和碳原子,如甲烷中的碳就是sp3雜化碳;
第二種是sp2雜化,即2s軌道與兩個2p軌道雜化形成三個sp2雜化軌道,相互成120度夾角,剩餘一個p軌道與三個sp2軌道均垂直,乙烯中的碳就是sp2雜化碳;
第三種是sp雜化,即2s軌道與一個2p軌道雜化形成兩個sp雜化軌道,相互成180度夾角,同時與剩餘兩個p軌道兩兩垂直,乙炔中的碳就是sp雜化碳
雜化軌道呈現一頭大、一頭小的形狀,大的一頭就易於成鍵,通常多個碳原子相連就是雜化軌道的大頭相互重合成鍵,這種鍵鍵長短,鍵能高,稱為σ鍵
而對於不飽和的碳原子,也就是sp2碳和sp3碳,剩餘的p軌道也會參與成鍵,它們兩兩重疊成鍵的鍵長長,鍵能小,稱為π鍵
當化合物中出現共軛結構時,也就是形式上的“單雙鍵交替出現”,這時所有的碳原子同取sp2雜化,剩餘的p軌道同向排列,相互重合,形成一個多電子共軌道的大π鍵,稱為共軛大π鍵。
共軛大π鍵中多電子共軌道,所以電子的自由度高,總熵較高,所以穩定性也相應提高,這就是共軛烴不易加成的原因

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