C-H鍵與C-D鍵有什麼化學性質上的區別？

我回頭看了一下有別的回答提到了核磁的，但解釋得慘不忍睹。

其實C－H和C－D都是有核磁共振的。H原子的核自旋量子數是1/2，但D原子的核自旋量子數是1。我們平時常用的自然是H－NMR。但是，如果比如施加同一磁場強度下，H在400MHz共振，D就只能在60多MHz共振（具體值就不清了）。現行的NMR技術用的都是脈衝序列，共振的頻率在一個很窄的範圍內。比如讀H譜就只在400MHz附近。（因為化學位移相對共振頻率而言是ppm級別的！）所以你在H譜上當然讀不出D的信號啊！而不是因為D沒法核磁共振。

想看D－NMR有專門的D譜，就跟F譜，C譜，B譜，P譜等等是一樣的。

－－－－－－－－－－－－－－－－－原答案－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

我猜可能提問者想問的是動力學同位素效應吧？

最簡單的來說，因為H和D的質量不同，差了一倍，這就導致了C－H和C－D的振動能級是不同的。C－H要比C－D高。

在一個反應的反應坐標中，例如C－H鍵斷裂這個反應，底物到過渡態的這個過程的能級高低決定了反應活化能大小。雖然這個反應是一個C－H鍵平動斷裂的過程，但在底物基態和過渡態中，仍然有許多振動能級，而振動能級是和約合質量相關的，H和D的質量差導致其振動能級的不同。如果底物中C－H與C－D鍵振動能級差與過渡態中C－H與C－D鍵振動能級差相同時，是觀測不到動力學同位素效應的，因為恰好抵消。不過由於過渡態中C－H／D鍵被削弱，這就導致了過渡態中C－H與C－D鍵振動能級差較小，因此有動力學同位素效應，C－H鍵的活化能會比C－D鍵小一些。

動力學同位素效應應用很簡單但機理很複雜，包括一級和二級等。有興趣可以參考北大王劍波教授著的《物理有機簡明教程》，此外伯克利的Hartwig教授也寫過一篇綜述：angew, 2012, 51, 3066

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