Довжина́ хімі́чного зв'язку́ — середня відстань між ядрами двох зв'язаних атомів у молекулі. Це властивість пари атомів, яка майже не змінюється від сполуки до сполуки. Термін використовується в молекулярній геометрії.

Пояснення Довжина хімічного зв'язку залежить від його порядку: коли в формуванні зв'язку бере участь більше електронів, зв'язок коротший. Вона також обернено залежить від сили зв'язку та від енергії розриву зв'язку: за умови рівності інших факторів, сильний зв'язок буде коротшим. Якщо зв'язок утворюють два однакові атоми, то половина його довжини дорівнює ковалентному радіусу.

Довжину хімічного зв'язку вимірюють в твердій фазі за допомогою рентгенівської дифракції або апроксимують в газовій фазі за допомогою спектроскопії мікрохвильового діапазону. Довжина пари атомів у різних молекулах може відрізнятися. Наприклад, зв'язок між атомами вуглецю та водню в молекулі метану інший, ніж у хлорометані. Однак за умови схожості структур можна робити узагальнення.

Довжини зв'язків вуглецю з іншими елементами Нижче наведено експериментальні значення довжин зв'язків, які утворює з іншими елементами вуглець. Довжини наведено в пікометрах. Наближено довжина зв'язку між різними атомами дорівнює сумі ковалентних радіусів (їх наведено в статтях про кожен із елементів). Загальна тенденція — зменшення довжин в рядку періодичної таблиці та збільшення вниз у стовпчику. Ця тенденція ідентична схожій для атомного радіусу.

+ Довжина зв'язків вуглецю з іншими атомами Елемент Довжина зв'язку (пм) ГрупаH106–112група 1Be193група 2Mg207група 2B156група 13Al224група 13In216група 13C120–154група 14Si186група 14Sn214група 14Pb229група 14N147–210група 15P187група 15As198група 15Sb220група 15Bi230група 15O143–215група 16S181–255група 16Cr192група 6Se198–271група 16Te205група 16Mo208група 6W206група 6F134група 17Cl176група 17Br193група 17I213група 17

Довжина хімічного зв'язку в органічних сполуках Довжина хімічного зв'язку в молекулі залежить не тільки від пари атомів, але також від таких факторів, як гібридизація орбіталей та від електронної й стеричної природи складників. Довжина зв'язку між двома атомами вуглецю в алмазі становить 154 пм, що є найбільшим значенням для одинарного ковалентного зв'язку між двома вуглецями. Оскільки атомна одиниця довжини (тобто, радіус Бора) дорівнює 52,9177 пм, C–C зв'язок становить 2,91 атомних одиниць, тобто приблизно три радіуси Бора.

Існують зв'язки з незвично великими довжинами. В одній сполуці, трициклобутабензолі, спостерігався зв'язок 160 пм завдовжки. Чинний рекорд тримає інший циклобутабензол, у якого за даними рентгенівської кристалографії довжина зв'язку дорівнює 174 пм. У сполуках цього типу кільце циклобутану нав'язку кут 90° між атомами вуглецю бензолового кільця, для якого звичне значення становить 120°.

Повідомлялося про існування дуже довгих C–C зв'язків, з довжиною до 290 пм, в димері двох діаніонів тетраціаноетилену, хоча там зв'язок особливий, з 2 електронами та 4 центрами. Зв'язки цього типу спостерігалися також в нейтральних димерах феналену. Довжина цих так званих «млинцевих зв'язків» може сягати 305 пм.

Можливі також коротші ніж звично C–C зв'язки: алкени та алкіни мають довжину зв'язку 133 та 120 пм, відповідно, завдяки збільшеній гібридизації сігма-зв'язку. У бензолі всі зв'язки мають однакову довжину: 139 пм. Підвищений внесок сігма-зв'язування в одинарному зв'язку між атомами вуглецю помітний також в центральному зв'язку діацетилену (137 пм) та в деяких димерах тетраедрану (144 пм).

У пропіонітрилі ціанова група відтягає на себе електрони, що теж призводить до зменшення довжини зв'язку (144 пм). Стиснення C–C зв'язку можливе також завдяки напруженню. Існує незвична органічна сполука з назвою In-метилциклопропан, в якій відстань між метиловими групами 147 пм утворюється за рахунок стиснення між триптиценом та феніловою групою. У in silico експерименті довжину зв'язку 136 пм за оцінками має неопентан замкнений у фулерені. Теоретично найменший C–C зв'язок, отриманий у цій роботі становить 131 пм для гіпотетичних похідних тетраедрану.

За оцінками тієї ж роботи розтягнення або стискання C–C зв'язку в етані на 5 пм потребує від 2,8 та 3,5 кДж/моль, відповідно. Розтягнення чи стискання того ж зв'язку на 15 пм потребує за оцінками21,9 та 37,7 кДж/моль.

+Довжина зв'язку в органічних сполукахProf Chao-Jun Li, Ph.D. in lecture, March 2009 (needs citation) C–H Довжина (пм) C–C Довжина (пм) Мультизв'язки довжина (пм) sp3–H 110 sp3–sp3 154 бензол 140 sp2–H 109 sp3–sp2 150 алкен 134 sp–H 108 sp2–sp2 147 алкін 120 sp3–sp 146 ален 130 sp2–sp 143 sp–sp 137

Виноски