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苯的结构:分子轨道模型
17.5
分子轨道模型将苯描述为一个具有六个sp2 杂化碳原子的规则平面六边形结构。
相邻的碳原子通过sp2–sp2轨道重叠形成σ键。每个碳原子还通过sp2–1s轨道重叠与氢原子形成一个σ键。所有键角均为120°。
此外,每个碳原子都有一个垂直于环平面的、未杂化的、半充满的 2p 原子轨道。
这六个2p轨道组合形成三个成键分子轨道和三个反键分子轨道。
成键轨道被六个π电子完全填满,而反键轨道则为空,使苯具有闭壳层结构,从而赋予其稳定性。
因此,π电子密度以环平面的上方和下方呈环形区域的形式离域分布。
离域也解释了为什么苯中只观察到一种碳-碳键长,其数值介于典型的碳-碳单键和双键键长之间。
根据分子轨道(MO)模型,苯具有由六个sp2杂化碳组成的正六边形平面结构。 如图 1 所示,每个碳与其他三个原子键合,C-C-C 和 H-C-C 键角为 120°。 C-H键长为109 pm,C-C键长为139 pm,介于sp3杂化碳的单键长度(154 pm)和sp2杂化碳的单键长度(133 pm)…