键长、键角、键能及键的极性等参数可以表征有机分子中共价键的某些性质。它们对探讨有机化合物的结构和性质是十分重要的。

　　（一）键长

　　在正常的、未激发的分子中，各原子处于平衡的位置。这时两个成键原子核中心间的距离就是该键的键长，一般用纳米（nm）表示。键长取决于成键的两个原子的大小及原子轨道重叠的程度。成键原子及成键的类型不同，其键长也不相同。例如，C-C、C=C及C≡C的键长分别是0.154、0.133和0.121nm，即单键最长，双键次之，三键最短。

　　（二）键 角

　　分子中某一原子与另外两个原子形成的两个共价键在空间中的夹角，叫做键角。它的大小与分子的空间构型有关。例如，烷烃的碳原子都是sp3杂化的，所以H-C-C或H-C-H的键角都接近于109°28′；烯烃是平面型分子，碳是sp2杂化的，H-C-H或H-C-C的键角接近于120°；炔烃是线型分子，碳的杂化方式是sp，所以H-C-C的夹角为180°。

　　键角的大小是影响化合物性质的因素之一。例如环丙烷的C-C-C键角比正常的C-C-C键角小，因此它不太稳定。

　　（三）键能和键离解能

　　在25℃和101.325kPa下,以共价键结合的A、B两个原子在气态时使键断裂，分解为A和B两个原子（气态）时所消耗的能量叫做键能。一个共价键断裂所消耗的能量又叫做共价键的离解能。对于双原子分子来说，键能就等于离解能。键的离解能反映了以共价键结合的两个原子相互结合的牢固程度：键的离解能愈大，键愈牢固。但对多原子分子来说，键能和键离解能是两个不同的概念。多原子分子的离解能是指断裂一个给定的键时所消耗的能量，而键能则是断裂同类型共价键中的一个键所需要的平均能量。

　　表10-1列举了一些化合物的键的离解能。一般地说，它对我们较为有用。

表10-1 一些化合物的键离解能

键

D/kJ·mol-1

键

D/kJ·mol-1

H-H

435

n-C3H7-H

410

H-F

444

t-C3H7-H

397

H-CL

431

t-C4H9-H

381

H-Br

368

CH2=CH-H

435

H-I

397

CH2=CHCH2-H

368

F-F

159

CH3-CH3

368

CL-CL

243

C2H5-CH3

356

Br-Br

192

n-C3H7-CH3

356

I-I

151

i-C3H7-CH3

351

CH3-H

435

t-C3H7-CH3

335

CH3-F

452

CH2=CH-CH3

385

CH3-CL

351

CH2=CHCH2-CH3

301

CH3-Br

293

n-C3H7-CL

343

CH3-I

234

i-C3H7-CL

339

C2H5­-H

410

t-C4H9-CL

331

C2H5­-F

444

CH2=CH-CL

351

C2H5­-CL

343

CH2=CHCH2-CL

251

C2H5­-Br

289

　

　

C2H5­-I

226

　

　

　　（四）键的极性

　　由两个相同的原子或两个电负性相同的原子组成的共价键，由于它们的共用电子对的电子云对称地分布于两个原子核之间，所以这种共价键是非极性的。如果组成共价键的两个原子的电负性不同，则形成极性共价键。它们的共用电子对的电子云不是平均地分布在两个原子核之间，而是靠近电负性较大的原子，使它带部分负电荷（用δ－表示）；电负性较小的原子则带部分正电荷（用δ+表示）。例如，氯甲烷，,电负性较大的氯原子帯部分负电

　　荷，碳带部分正电荷。两个键合原子的电负性相差愈大，键的极性愈强。

　　键的极性能导致分子的极性。用极性键结合的双原子分子是极性分子；用极性键结合的多原子分子是否有极性，则与分子的几何形状有关。

　　键的极性能够影响物质的物理性质和化学性质。它不仅与物质的熔点、沸点和溶解度有关，而且还能决定在这个键上能否发生化学反应或发生什么类型的反应，并影响与它相连的键的反应活性。

　　七、共价键的断裂和反应类型

　　任何一个有机反应过程，都包括原有的化学键的断裂和新键的形成。共价键的断裂方式有两种：均裂和异裂。

　　（一）均裂

　　共价键断裂后，两个键合原子共用的一对电子由两个原子各保留一个。这种键的断裂方式叫均裂。

均裂往往借助于较高的温度或光的照射。

　　由均裂生成的带有未成对电子的原子或原子团叫自由基或游离基。有自由基参加的反应叫做自由基反应。这种反应往往被光、高温或过氧化物所引发。自由基反应是高分子化学中的一个重要的反应，它也参与许多生理或病理过程。

　　（二）异裂

　　共价键断裂后，其共用电子对只归属于原来生成共价键的两部分中的一部分。这种键的断裂方式叫做异裂。它往往被酸、碱或极性溶剂所催化，一般在极性溶剂中进行。

　　碳与其它原子间的σ键断裂时，可得到碳正离子或碳负离子：

　

　　通过共价键的异裂而进行的反应叫做离子型反应，它有别于无机化合物瞬间完成的离子反应。它通常发生于极性分子之间，通过共价键的异裂而完成。

　　路易斯酸碱概念可以帮助我们对离子型反应的理解。按照路易斯的定义，接受电子对的物质为酸，提供电子对的物质为碱。

　　碳正离子和路易斯酸是亲电的，在反应中它们总是进攻反应中电子云密度较大的部位，所以是一种亲电试剂。碳负离子和路易斯碱是亲核的，在反应中它们往往寻求质子或进攻一个荷正电的中心以中和其负电荷，是亲核试剂。由亲电试剂的进攻而发生的反应叫亲电反应；由亲核试剂的进攻而发生的反应叫亲核反应。

　　有机化学反应还可根据产物与原料之间的关系分为取代反应、加成反应、消去反应、异构化反应和氧化还原等五种反应类型。

　　1．取代反应

　　连接在碳原子上的一个原子或官能团被另一个原子或官能团置换的反应叫取代。在反应中，该碳原子上有一个σ键断裂和一个新的σ键生成。

2．加成反应

　　两个原子加到一个π键上形成两个σ键的反应叫加成。

3．消去反应

　　一般地说，位于两个相邻碳原子上的两个σ键断裂，并在这两个原子之间形成一个π键的反应叫消去。

　　4．异构化反应

　　一个化合物通过原子或原子团的移动而转变为它的异构体的反应叫做异构化。

　　5．氧化还原反应

　　在有机化学中，氧化一般是指有机物得氧或脱氢的过程，还原是指有机物加氢或失氧的过程。因些，烃变成醇，醇变成酸都是氧化反应，它们各自的逆过程都是还原反应。

　　八、有机化合物的分类

　　按照形成有机分子构造骨架上的碳原子的结合方式，有机化合物可分类如下：

　　链状化合物之所以称为脂肪族化合物，是因为它们是最早从有长链结构的脂肪酸和脂肪中分离出来的，因此被认为是链状化合物的代表。芳香族化合物是具有苯环的一类化合物。在有机化学发展的初期，这类化合物是从树脂或香脂中得到的，而且它们大多数都具有芳香气味，所以称为芳香化合物。但是具有苯环的化合物不一定都有芳香气味，而有芳香气味的化合物也不一定含有苯环。所以，芳香族化合物中的“芳香”二字已失去其原有的涵义。

　　有机化合物的化学性质除了和它们的碳骨构造有关外，主要则决定于分子中某些特殊的原子或原子团。这些能决定化合物基本化学性质的原子或原子团叫官能团。由于含有相同官能团的化合物的化学性质基本相似，所以可以把官能团作为主要标准对有机化合物进行分类，以便于学习。

　　表10-2列举了一些有机化合物的类别及其官能团。

表10-2 有机化合物的分类及其官能团

官能团

名称

分类名

＞C=C＜

双键

烯烃

-C≡C-

三键

炔烃

-OH

羟基

醇（脂肪族）酚（芳香族）

-O-

醚键

醚

-CHO

醛基

醛

＞C=O

酮基

酮

-COOH

羧 基

羧酸

-SO3H

磺基

磺酸

-NO2

硝基

硝基化合物

-NH2

氨基

胺

CN

氰基

腈

-X（F，CL，Br，I）

卤素

卤代物

　　烷烃没有官能团，但各种含有官能团的化合物可以看作是它的氢原子被官能团取代而衍生出来的。