乙烯C2H4是什么？它的分子結(jié)構(gòu)是怎樣的？
- 發(fā)布時(shí)間：2023-03-16
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乙烯（Ethylene），化學(xué)式為C2H4，分子量為28.054，是由兩個(gè)碳原子和四個(gè)氫原子組成的有機(jī)化合物。兩個(gè)碳原子之間以碳碳雙鍵連接。乙烯存在于植物的某些組織、器官中，是由蛋氨酸在供氧充足的條件下轉(zhuǎn)化而成的。
分子結(jié)構(gòu)
乙烯有4個(gè)氫原子的約束，碳原子之間以雙鍵連接。所有6個(gè)原子組成的乙烯是共面。H-C-C角是121.3°；H-C-H角是117.4 °，接近120 °，為理想sp2混成軌域。這種分子也比較僵硬：旋轉(zhuǎn)C=C鍵是一個(gè)高吸熱過(guò)程，需要打破π鍵，而保留σ鍵之間的碳原子。VSEPR模型為平面矩形，立體結(jié)構(gòu)也是平面矩形。雙鍵是一個(gè)電子云密度較高的地區(qū)，因而大部分反應(yīng)發(fā)生在這個(gè)位置。
乙烯分子里的C=C雙鍵的鍵長(zhǎng)是1.33×10 -10 m，乙烯分子里的2個(gè)碳原子和4個(gè)氫原子都處在同一個(gè)平面上。它們彼此之間的鍵角約為120°。乙烯雙鍵的鍵能是615kJ/mol，實(shí)驗(yàn)測(cè)得乙烷C—C單鍵的鍵長(zhǎng)是1.54×10 -10 m，鍵能348kJ/mol。這表明C=C雙鍵的鍵能并不是C—C單鍵鍵能的兩倍，而是比兩倍略少。因此，只需要較少的能量，就能使雙鍵里的一個(gè)鍵斷裂。這是乙烯的性質(zhì)活潑，容易發(fā)生加成反應(yīng)等的原因。
在形成乙烯分子的過(guò)程中，每個(gè)碳原子以1個(gè)2s軌道和2個(gè)2p軌道雜化形成3個(gè)等同的sp2雜化軌道而成鍵。這3個(gè)sp2 雜化軌道在同一平面里，互成120°夾角。因此，在乙烯分子里形成5個(gè)σ鍵，其中4個(gè)是C—H鍵，1個(gè)是C—C鍵，兩個(gè)碳原子剩下未參加雜化的2個(gè)平行的p軌道在側(cè)面發(fā)生重疊，形成另一種化學(xué)鍵：π鍵，并和σ鍵所在的平面垂直。如：乙烯分子里的C=C雙鍵是由一個(gè)σ鍵和一個(gè)π鍵形成的。這兩種鍵的軌道重疊程度是不同的。π鍵是由p軌道從側(cè)面重疊形成的，重疊程度比σ鍵從正面重疊要小，所以π鍵不如σ鍵牢固，比較容易斷裂，斷裂時(shí)需要的能量也較少。
分子結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)
摩爾折射率：10.70
摩爾體積（cm3/mol）：58.1
等張比容（90.2K）：102.5
表面張力（dyne/cm）：9.6
極化率（10-24cm3）：4.24
