有机化学第二章共价键的形成及其属性.ppt

有机化学 OrganicChemistry 第二章共价键的形成及其属性 1 共价键的形成价键理论2 键的极性与极化性3 影响共价键电子云分布的因素 1 共价键的形成2 价键理论VBT和分子轨道理论MOT3 共轭效应 诱导效应 重点 难点 价键法 sp3 sp2 sp杂化 键与 键 分子轨道法 原子轨道线性组合 共轭体系 第一节共价键的形成 基本概念 化学键 原子间强烈的相互吸引的作用 离子键 正负电荷通过静电引力形成离子键 共价键 成键双方通过共用电子对结合形成共价键 配位键 由单方原子提供电子形成的共价键 1 价键法基本要点 阅读讲义p13 3 最大重叠原理 原子轨道重叠的愈多 形成的键愈稳定 2 共价键有饱和性 元素原子的共价数等于该原子的未成对电子数 1 成键的两个电子必须自旋方向相反 2 原子轨道杂化理论 sp3 sp2 sp杂化 键 成键原子轨道对称轴重叠 头碰头 形成 键 成键后电子云沿键轴呈圆柱形对称分布 每个轨道由1 4S和3 4P轨道杂化组成 C原子位于正四面体的中心 Sp3 键 成键原子轨道对称轴平行 肩并肩 重叠形成 键 成键电子云沿分子平面两侧呈块状分布 激发 杂化 2Pz 2Px2Py2Pz 2S 2S 2Px2Py2Pz sp2 每个SP2轨道由1 3S和2 3P轨道杂化组成 3个SP2轨道在同一平面 轨道间的夹角为120 说明 不同杂化方式的轨道形状 s成分的多寡及不同杂化碳原子的电负性 sp SP杂化轨道由1 2S和1 2P轨道杂化组成 2个SP轨道间的夹角为180 3 分子轨道理论 价键理论 是以 形成共价键的电子只处于形成共价键两原子之间 的定域观点为出发点的 分子轨道理论 是以 形成共价键的电子是分布在整个分子之中 的离域观点为出发点的 分子轨道即分子中价电子的运动状态 可用波函数 来描述 基本要点 分子轨道是由原子轨道通过线性组合而成 组合前后的轨道数守恒 即有几个原子轨道就可以组合成几个分子轨道 以乙烯为例 以1 3 丁二烯为例 第二节共价键的属性 1 键参数 键长 键角 键能 2 极性和极化性阅读讲义 1 键长 bondlenghth 成键两原子平衡核间距 单位pm 2 键角 bondangle 两个共价键之间的夹角 3 键能 bondenergy 把1mol双原子分子AB 气态 的共价键断裂成A B两原子 气态 时所需的能量称为A B键的离解能 也就是它的键能 双原子分子 键能即是键的离解能 多原子分子 键能指分子中几个同类型键的离解能的平均值 4 键的极性与极化性 1 键的极性 非极性键 极性键 2 分子的极性 无极性有极性 组成共价键两原子电负性差值越大键的极性越大 键矩 组成共价键两原子电负性差值越大 键的极性越大 极性以键矩又称偶极矩 来量度 偶极矩是向量 带有方向性 一般以 来表示 箭头表示从正电荷到负电荷的方向 q d D 多原子分子的偶极矩是分子中各个键的偶极矩的向量和 键的极性与键的极化性 极性 键的极性大小取决于成键两原子电负性的差值 是静态的 永久的性质 极化性 电子云的流动性 共价键对外电场的感应能力 是动态的 暂时的性质 小结 键长与键能反映了键的强度 即分子的热稳定性 键角反映了分子的空间形象 极化性反映了分子的化学反应活性 并影响它们的物理性质 极化性对分子的反应性能起重要作用 C X键极性 C F C Cl C Br C IC X键极化性 C I C Br C Cl C FC X键反应活性 C I C Br C Cl C F 5 共价键的断键方式及有机反应中间体 一 共价键的断裂方式 二 有机反应的中间体 大多数碳自由基 特别是简单的烷基自由基 是平面结构 如H3C 是典型的平面结构 碳正离子 carbocation 碳负离子 carbanion 和碳自由基均为高活性的物种 通常称为活泼中间体 activeintermediate 六 分子间的作用力及其对熔点 沸点 溶解度的影响 1 分子间的作用力 偶极 偶极作用极性分子间的相互作用 亦即偶极矩间的相互作用 称为偶极 偶极作用 一个分子的偶极矩正端与一个分子的偶极矩负端间有相互吸引作用 色散力瞬时偶极矩之间的相互作用 称色散力 只有在分子比较接近时才存在 大小与分子的极化率和分子接触表面大小有关 没有饱和性和方向性 在非极性分子中存在 氢键特殊的分子之间作用力 有方向性和饱和性 2 分子间的作用力对物质的某些物理性质的影响 对沸点和熔点的影响 沸点a 分子极性愈大 偶极 偶极作用愈大 沸点愈高 b 如果分子极性相同 则分子量愈大 色散力也愈大 故沸点随分子量升高而升高 c 如果分子极性相同 分子量也相同 则分子间接触面积大的 色散力大 沸点高 d 分子量接近 分子内OH键愈多 形成氢键愈多 沸点愈高 熔点分子对称性高 排列比较整齐 熔点较高 如 正戊烷熔点 17度 新戊烷熔点 160度 溶解度 相似的溶解相似的 七 电子效应 诱导效应 共轭效应和超共轭效应 1 诱导效应受取代基