清华大学李艳梅有机化学PPT学习教案

1、会计学1清华大学李艳梅有机化学清华大学李艳梅有机化学第1页/共28页第2页/共28页C：第二周期：第二周期 第四主族（第四主族（IV A） 1s22s22p2碳原子电负性：碳原子电负性：2.5 居于电负性最大者F（4.1）和电负性最小者K （0.8）之间，既不易得电子，又不易失电子既不易得电子，又不易失电子。碳原子具有四个价电子碳原子具有四个价电子 一般原子倾向于满足八隅体外层结构 82=4C为完成八隅体，得为完成八隅体，得4e、失、失4e,均不易。均不易。* 结论：碳原子既不易得电子，又不易失电子碳原子既不易得电子，又不易失电子以共价键结合以共价键结合外层外层4电子电子可形成四根共价键可形成

2、四根共价键第3页/共28页常见化学键:离子键离子键共价键共价键 (有机物中最常见有机物中最常见)配价键配价键 C.H.O.N等原子结合成有机分子时等原子结合成有机分子时,原子与原子之间需形成一定的化学键将几个原子结合在一起原子与原子之间需形成一定的化学键将几个原子结合在一起,描述原子形成分子的过程及化学键的理有两个描述原子形成分子的过程及化学键的理有两个:价键理论价键理论分子轨道理论分子轨道理论第4页/共28页 当原子的一个未成键电子与其他原子的一个电子配对之后当原子的一个未成键电子与其他原子的一个电子配对之后,就不能再与第三个电子配对就不能再与第三个电子配对. 成键时成键时,两个电子的原子轨

3、道发生重叠两个电子的原子轨道发生重叠,重叠部分的大小决定共价键的牢固程度重叠部分的大小决定共价键的牢固程度两种较稳定的重叠成键方式两种较稳定的重叠成键方式:原子轨道沿轨道的对称轴方向重叠原子轨道沿轨道的对称轴方向重叠两个平行的两个平行的p轨道侧面交叠轨道侧面交叠第5页/共28页 s-s s-p sp3-sp3 第6页/共28页第7页/共28页第8页/共28页 要点：原子形成分子后，成键电子并不局限于某一个原子或某几个原子之间，而是在整个分子中运动。通过薛定谔方程可求出描述分子中电子运动状态的波函数原子形成分子后，成键电子并不局限于某一个原子或某几个原子之间，而是在整个分子中运动。通过薛定谔方程

4、可求出描述分子中电子运动状态的波函数 (分子轨道）。成键电子按一定规则填充在不同分子轨道中。分子轨道）。成键电子按一定规则填充在不同分子轨道中。 优点：将分子视为一个整体，某一电子的运动状态不仅受某一原子的影响，而是受所组成分子的原子的共同作用。将分子视为一个整体，某一电子的运动状态不仅受某一原子的影响，而是受所组成分子的原子的共同作用。缺点：缺点：求解困难求解困难改进：改进：原子轨道线性组合法（原子轨道线性组合法（LCAO）即：将分子轨道视为所属原子轨道的线性组合。即：将分子轨道视为所属原子轨道的线性组合。第9页/共28页 化学键由原子轨道重叠产生化学键由原子轨道重叠产生 任何数目的原子轨道

5、重叠时就可以形任何数目的原子轨道重叠时就可以形成同样数目的分子轨道成同样数目的分子轨道定域键（与共轭离域键相对）的原子轨定域键（与共轭离域键相对）的原子轨道数为道数为2，结果组成两个分子轨道，其中，结果组成两个分子轨道，其中一个比原来的原子轨道的能量低一个比原来的原子轨道的能量低成键轨成键轨道。另一比原来轨道的能量高道。另一比原来轨道的能量高反键轨道反键轨道（以加（以加“*”表示）表示）。第10页/共28页第11页/共28页第12页/共28页第13页/共28页 反应所放出的能量或逆向反应吸收的能量A(g)B(g)AB(g)第14页/共28页和和不同不同eg：而而CH4中中CH的键能的键能=1/

6、4（D1+D2+D3+D4）离解能：指定的某一种离解方式离解能：指定的某一种离解方式键能：具有平均的概念键能：具有平均的概念键能键能键的强度键的强度越不易断裂越不易断裂CH4CH3HD1（离解能）CH3CH2HHHD2CHD3CH2CHCD4第15页/共28页成键的两个原子核之间的平均距离：成键的两个原子核之间的平均距离：（形成共价键的两个原子之间存在着一定（形成共价键的两个原子之间存在着一定的吸引力和排斥力，使原子核之间保存着的吸引力和排斥力，使原子核之间保存着一定的距离，此距离为键长。）一定的距离，此距离为键长。）（一定的共价键的键长是一定的）（一定的共价键的键长是一定的）eg：CC0.1

7、54nmCC0.134nmCC0.120nmCH0.109nm第16页/共28页 两个共价键之间的夹角反映了分两个共价键之间的夹角反映了分子的空间结构。子的空间结构。eg：HCCHHCC=1800CH4 HCH=109028第17页/共28页相同原子形成共价键时相同原子形成共价键时 电子云对称分布在两个原子核之间电子云对称分布在两个原子核之间 两核正中位置电子云密度最大两核正中位置电子云密度最大正电荷中心与负电荷中心相重叠不同电子形成共价键时不同电子形成共价键时 电子云偏向于电负性大的，使之微负电子云偏向于电负性大的，使之微负 第18页/共28页eg：此键则有极性此键则有极性有键矩有键矩键矩键

8、矩 衡量极性大小衡量极性大小: 正、负电荷中心的电荷（净电荷）正、负电荷中心的电荷（净电荷）: 正、负电荷中心之间的距离正、负电荷中心之间的距离H3CCl-第19页/共28页键的极性与分子极性为不同概念键的极性与分子极性为不同概念分子内存在极性键分子内存在极性键极性分子极性分子eg：eg：但极性分子中一般都存在极性键但极性分子中一般都存在极性键CClClClClCClHHH第20页/共28页（一）均裂（一）均裂A：BA：BA B 自由基（游离基）：带有未配对电子的自由基（游离基）：带有未配对电子的 原子或原子团原子或原子团eg：氯自由基氯自由基甲基自由基甲基自由基第21页/共28页（二）（二）

9、 异裂异裂碳负离子：碳上带负电荷的中间体碳负离子：碳上带负电荷的中间体碳正离子：碳上带正电荷的中间体碳正离子：碳上带正电荷的中间体eg：甲基碳正离子甲基碳正离子乙基碳负离子乙基碳负离子A:BA:+B第22页/共28页自由基反应自由基反应：由自由基引起的反应：由自由基引起的反应离子型反应：离子型反应：由碳正离子或碳负离子引起的反应由碳正离子或碳负离子引起的反应协同反应：协同反应：新键形成与旧键的断裂同时进行新键形成与旧键的断裂同时进行 （后述）（后述）第23页/共28页开链化合物开链化合物碳环化合物碳环化合物杂环化合物杂环化合物脂环化合物脂环化合物芳香族化合物芳香族化合物第24页/共28页 官能团：有机化合物分子特别官能团：有机化合物分子特别能起化学反应的一些原子或原能