如何判断不同化合物中不同原子间的键角?这是否跟原子杂化状态有关?

来源：学生作业帮编辑：作业帮分类：化学作业时间：2024/05/15 17:56:28

键角的内在因素是原子种类、杂化方式和成键方式.
比如C原子sp杂化,无张力成键,键角是180°,sp2杂化键角120°,sp3杂化键角109°28′.而N原子在进行sp3杂化的时候,由于存在一个孤对电子,对另外三个键有较大的斥力,因此键角就不是109°28′了.
而成键方式也大有影响,比如环丙内酯是个四元环,虽然其中的原子是sp3杂化或者sp2杂化,但是受到分子结构成键方式的影响,有的键键角接近90°.环氧乙烷的C-C,C-O键之间的键角接近60°
外在因素主要有应力等因素的影响.一些晶体在收到外力作用时（如压、弯曲等）,产生的应力也足以对键角造成影响.
再问：就杂化这一方面来讲吧，N原子同样都是sp3杂化，为什么CH3NHCH3中C-N-H的键角是112.9°，而3-氨基吡啶中的C-N-H的键角就是109°呢？
再答： 3-氨基吡啶中C-N-H的氮原子连了两个H和一个C，而且处在芳香环上，属于芳香胺二甲胺中C-N-H的氮原子连了两个C和一个H，而且是脂肪胺二者所处的化学环境有很大差异。共轭、诱导、空间效应都有影响。所以键角这东西只能大概有个经验性的判断，想准确计算只能是用量子化学计算。
再问：我也考虑过共轭的问题，可是共轭的条件之一是分子对称，这样的话，咖啡因分子的环上所有原子均共面，所以构成共轭体系，四个氮原子都是sp2杂化。那么我想问，咖啡因分子是怎么对称的呢？还有，如何判断分子是否共轭？
再答：确实很多共轭体系在空间上有某些对称性，但是与共轭没有必然的联系。我不知道“共轭的条件之一是分子对称”这个论断是谁提出的，作为一个化学博士，我目前所知中没有这个规律。共轭体系中有一个轨道对称性分析的问题，说的是轨道的对称性，也不涉及分子几何形状的对称。我没看过咖啡因的量子化学计算结果，单从结构上目测可能除了C1对称轴以外还存在一个M对称，整个分子可能是共平面的，根据休克定律，咖啡因应该是具有芳香性的。共轭的判据是：一个由相连的p轨道组成的电子离域体系。最关键就是看这个体系里面电子是不是离域的。直观的来看就是看体系里的分子杂化方式以及双键（三键）单键是不是交替相连。

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