4.2　炔烃的结构

炔烃的结构特征是分子中含有碳碳三键。X射线衍射和电子衍射等物理方法测定，乙炔分子是一个线型分子，四个原子都排布在同一条直线上，分子中各键的键长与键角如下所示：

在乙炔分子中，两个碳原子各形成了两个对称的σ键，它们分别是Csp—Csp键和Csp—Hs键（图4-1）。

图4-1　乙炔分子中的σ键

乙炔的每个碳原子还各有两个相互垂直的p轨道，不同碳原子的p轨道又是相互平行的，因此，一个碳原子的两个p轨道与另一个碳原子相对应的两个p轨道，在侧面重叠形成了两个碳碳π键（如图4-2所示），两个π键的电子云对称分布于碳碳σ键键轴的周围，类似圆筒形状（如图4-3所示）。

图4-2　乙炔分子中的π键

图4-3　乙炔分子中圆筒形状的π键

由此可见，碳碳三键是由一个σ键和两个π键组成的。乙炔的碳碳三键的键能最大，但仍比单键键能的三倍数值要低很多。

和p轨道相比较，s轨道上的电子更接近原子核。一个杂化轨道的s成分越多，则在此杂化轨道上的电子也越接近原子核。由于乙炔分子中的C—H键是σsp-s键，而sp杂化轨道的s成分大（50%），与sp2、sp3杂化轨道相比较，由sp杂化轨道参加组成的σ共价键，其电子也更接近碳原子核，所以乙炔的C—H键键长比乙烯和乙烷的C—H键的键长要短一些。

与碳碳双键和单键相比较，碳碳三键键长最短。原因是除了有两个π键形成之外，sp杂化轨道也参与了碳碳σ键的组成。