‘壹’ 有机化合物碳原子之间的连接方式有哪些
有机化合物中的碳原子之间存在三种主要的连接方式:σ键、π键和δ键。其中,σ键是指两个原子轨道沿对称轴重叠形成的共价键,增加了电子出现在原子核之间的概率,称为sigma键,可以缩写为“头对头”。σ键的形成使得原子轨道沿键轴重叠,达到最大重叠,因此σ键的键能和稳定性较高。此外,σ键的原子轨道重叠部分相对于键轴呈圆柱对称,并能沿键轴以任意角度旋转。
另一方面,π键是通过成键原子的未杂化p轨道平行、侧面重叠而形成的共价键,称为π键,可简记为“肩并肩”。π键通常比σ键弱,因为其电子云距离带正电的原子核较远,需要更多的能量。量子力学的观点认为,π键强度较弱的原因是平行的p轨道间重叠不足。
δ键是由两个d轨道的四重相交形成的共价键,缩写为“面对面”。δ键具有两个节点平面,从键轴上看,δ键的轨道对称性与d轨道相同,因此δ键沿轴向力方向形成,重叠程度大,相对稳定。δ键能围绕对称轴旋转,不影响键的强度或键间的角度。
碳原子之间形成的共价键具有饱和性和方向性。饱和性意味着每个原子可以提供的未配对电子数量是固定的,形成共价键后不能再与其他电子匹配,因此每个原子形成共价键的总数是确定的。方向性方面,除了s轨道是球形的外,其他原子轨道都有固定的延伸方向。因此,形成共价键时,轨道重叠也具有固定的方向,共价键也有方向性,决定了分子的构型。