为什么π键表现出较强的化学活性?
前几天有网友问为什么π键表现出较强的化学活性,烯烃需要注意的的性质是什么等问题。这里集中回答一下。在有机化学中,π键是一个相当重要的概念,烯炔烃的性质很大程度上决定于π键的特性。
碳原子未经杂化的p轨道对称轴垂直于同一平面,且相互平行,这样的两个p轨道就从侧面相互平行重叠为成键,组成新的分子轨道,称为π轨道。分布于π轨道的电子称为π电子,这样构成的共价键就称为π键(π Bond)。上面采用的是价键理论的说法。如果我们想用分子轨道理论来解释也可以,只需基础知识就可以解决,不熟悉分子轨道理论的同学请参考相关书籍。

π 键示意图(图片来源于生命经纬)
因为π键是两个p轨道才、从侧面平行交盖而成的,交盖程度比σ键小,不稳定容易断裂。从能量角度来讲,可以测得π键的键能比σ键低,是较弱的共价键。
还有一个原因涌泉认为也很重要。从电子云空间分布的角度来看,π键的电子云是在成键原子周围分散成为上下的两层,而σ键的电子云是不断开的。这个原因导致成键原子原子核对π电子的束缚力较σ键键为小,π电子云于是具有较大的流动性,易受外界电场影响而极化。
综合以上原因,与σ键比较的话,π键表现出了较大的化学活性。π键不能单独存在,只能与σ键键共存于双键和三键中。烯烃的化学性质主要就是双键的特性和因为双键官能团的影响(参见有机化学笔记(8)——诱导效应)而表现出一定活性的α氢原子的特性,具体来说有加氢、亲电加成、亲核加成、氧化反应和聚合反应五类。
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