小角張力

化合物分子裡的每個原子，都用它的原子軌道與相連原子的原子軌道交迭組成化學鍵，各化學鍵之間有一定鍵角。若被迫產生不正常的鍵角時，分子裡會形成張力。小環化合物的鍵角小於正常軌道重迭所產生的鍵角，這樣產生的張力就叫小角張力，如環丙烷、環丁烷的小角張力。

基本介紹

• 中文名：小角張力
• 所屬學科：有機化學
• 涉及理論：價鍵理論

用共價鍵理論解釋小角張力

要形成化學鍵，兩個原子必須處於原子軌道能發生交疊的位置才能成鍵；原子軌道的交迭越大，所形成的鍵越強。當碳與四個原予結合時，它的成鍵軌道(sp³軌道)指向四面體的四個頂點；任何兩個軌道間的夾角都是109.5°；當兩個碳原子用sp³軌道互相交迭時，以各原子的sp³軌道彼此正面相對的位置交疊最有效，形成的鍵也最強；這意味著碳與另外兩個碳原子連線時，碳一碳鍵角應該是109.5°。然而，環丙烷分子中的碳一碳鍵角只有60°。從量子化學觀點看，沿鍵軸方向重迭產生的碳一碳鍵角不可能小於90°(純p)，且混入s軌道后角度還要變大。顯然，碳原子的sp³軌道不能處於彼此正面相對的位置，軌道交蓋較少，生成的鍵也比一般的碳一碳鍵弱(見圖1)；為了既要儘可能沿軸鍵方向交蓋(壓縮鍵角)，又要儘可能不致於太大壓縮(即不沿正常鍵軸交蓋)，只有二者進行協調，結果是形成了彎曲的碳一碳鍵。

圖1 角張力

環丙烷與環丁烷的穩定性低的原因

由形成碳——碳鍵的原子軌道交迭程度差而產生了角張力。