分子内能与构象能有什么关系?会不会相互影响?

Question

分子内能与构象能有什么关系?会不会相互影响?

Answer 1

构型是指分子中的原子间比较稳定的空间关系.构象一般是指结构中的sigma键可以较自由转动,而使某些原子或基团的空间相互关系呈现出不稳定的特征.
乙烷分子的构型由两个碳原子的构型决定,两个碳原子均采取sp3杂化（四面体构型）,其中一个sp3轨道与另一碳原子的sp3轨道重叠形成sigma键.另三个sp3轨道分别与氢原子的1s轨道成键.四个键彼此之间的夹角都近乎是109.5°,另一碳原子同样.
C-C键的转动引起两个甲基中的C-H键的位置关系不断发生变动,而存在无数种不同的构象.其中有两种典型的构象,重叠型（沿C-C键看过去,正面一个甲基上的氢原子和背面另一个甲基的H原子重合,另外四个H也一定两两重合）和交叉型（正面三个和背面三个彼此交错）.重叠型的能量最高（两对C-H sigma电子间距最小,斥力最大,斥力势能最大）,这个构象存在的几率最小,交叉型的能量最低,存在机会最多.
能量（分子内部的电相互作用势能）决定于构型和构象,构型和构象发生变化能量必然发生变化,不同构型间的能量差距大,不同构象间的的能量差距小.对于乙烷分子通常仅可能存在一种构型,其它的不同构型,例如甲基上的三个氢原子和碳处于同一平面,能量很高,不能稳定存在（或者说以一个很小的概率存在）.而不同的构象可以同时存在.当温度很低时,乙烷主要以交叉式存在.温度很低分子的动能很小,分子间碰撞时,就难以使C-C sigma键转到重叠式的构象.温度升高,分子动能增加,碰撞后,更多的分子就会以能量较高的重叠式存在（碰撞过程就是分子动能转变为分子内部的电相互作用势能的过程）.
构象的纽曼投影图可参看百度百科,或本科有机化学教材.