有机化学版配套课件新1第一章绪论

1、有机化学电子教案第一章Preface上一内容下一内容回主目录返回2008-1-7有机化合物的I第一节 有机化学和有机化合物有机化学（Organic Chemistry） 研究有机化合物的来源、制备、结构、性质、应用以及有关理论和方法学的科学。有机化合物 含碳的化合物HBCSiNPOSFClBr有机化合物中常见的元素上一内容下一内容回主目录返回2008-1-7CC第二节 有机化合物的结构一、Kekul等的结构理论 有机分子中的化学键 共价键 碳是四价的饱和的碳原子是四面体结构 碳与碳之间可以形成单键、双键、三键，形成复杂化合物H HHH C HHHHC CHHH HH C C HH C C HH

2、 H凯库勒结构式上一内容下一内容回主目录返回2008-1-7二、化学建（一）离子键和共价键八隅体 (Octet)：原子总是倾向获得与惰性气体相同的价电子排布 (价电子层达到8个电子的稳定结构)离子键 (ionic bond)： 原子间通过电子转移产生的正负离子相互结合而成键共价键 (covalent bond)：原子间通过共用电子对相互结合而成键（电子共享）上一内容NaH+下一内容ClH回主目录Na+H H+返回Cl-2008-1-7碳原子的结构C: 1s22s22p2最外层4个价电子中等电负性可通过与其它原子共享电子满足八隅体（成共价键）单键 由一对共享电子形成的键双键 由两对共享电子形成的

3、键叁键 由三对共享电子形成的键上一内容下一内容回主目录返回2008-1-7共价键的表示方法HHC + 4 H2 C + 6 HH C HHH HH C C HH HH C HHH HH C C HH HH HH C C HH HH C+ + - C HH HH HH C C HH HHCH3+ +HCH3-上一内容下一内容回主目录返回2008-1-7-+-共价键的表示方法H CCHH C C HH CCHH CC- + H+H C C HH C C + H+H3C NO2HH C NHOO -H OH C N OH上一内容下一内容回主目录返回2008-1-7（二）原子轨道与电子云1s 轨道1s

4、电子云-+-+-2pX 轨道2py 轨道2pz 轨道上一内容下一内容回主目录返回2008-1-7（三）价键法（1）自旋相反的成单电子相互接近时，核间电子云密度较大，可形成稳定的化学键。H原子的s轨道s轨道的重叠键键轴轨道上一内容下一内容回主目录返回2008-1-72、价键法链接动画（2）共价键有饱和性。元素原子的共价键数等于该原子的未成对电子数。（3）共价键有方向性。共价键尽可能沿着原子轨道最大重叠的方向（轨道的对称轴）形成，称着最大重叠原理。即重叠越多，电子在两核间出现的机会越大，形成的共价键也就越稳定。yzxyzx上一内容下一内容回主目录返回2008-1-7键与键键：沿着轨道对称轴方向的重

5、叠（头碰头）形成的共价键。键：沿着轨道对称轴平行方向的重叠（肩并肩）形成的共价键2s2pNyN NyzzN2yzxxNNzy上一内容下一内容回主目录返回2008-1-7共价键成键类型s-ss-pxpx-pxz zxxxz zpy-pyxpz-pzxy y上一内容下一内容回主目录返回2008-1-76 2 22（四）杂化轨道理论链接动画C 1s 2s 2p2p2s1sHH C HH甲烷上一内容下一内容回主目录返回2008-1-7sp31、碳原子sp3杂化轨道的形成及特点链接动画2s2 2px12py12pz0基态激发2s1 2px12py12pz1激发态杂化109.5oE=s/4+3p/4上一内

6、容下一内容回主目录返回2008-1-7甲烷的结构C H 键H正四面体HHCH上一内容下一内容回主目录返回2008-1-722、碳原子sp2杂化轨道的形成及特点激发杂化2s2px12py12pz02s1 2px12py12pz1sp22pz1基态激发态120oE=s/3+2p/3上一内容下一内容回主目录返回2008-1-7乙烯的结构平面型链接动画上一内容下一内容回主目录返回2008-1-7sp3、碳原子sp杂化轨道的形成及特点激发杂化链接动画2s2 2px12py12pz0基态2s1 2px12py12pz1激发态2py12pz1180oE=s/2+p/2上一内容下一内容回主目录返回2008-1

7、-7乙炔的结构直线型上一内容下一内容回主目录返回2008-1-74、碳原子的杂化类型总结109o28/120o180oE = 0.25S + 0.75PE = 0.33S + 0.67PE = 0.5S + 0.5PS电子离核近，S成分比例越高，吸引电子能力越强所以：C原子电负性大小：Csp Csp2 Csp3上一内容下一内容回主目录返回2008-1-7第三节 共价键的重要参数和断裂方式一、几个重要参数（一）键长：两个成键原子两核心的平均距离（nm）（1）成键类型的影响CCCCCC154pm134pm120pm（2）碳原子的杂化方式的影响H3CHH2CCHHHCCHsp3-s110pmsp2-

8、s107pmsp-s106pm上一内容下一内容回主目录返回2008-1-7Ho（二）键角分子中一个原子与另外两个原子形成的共价键在空间所形成的夹角。HCHH 109.5HNH 107.3oHHOH104.5o上一内容下一内容回主目录返回2008-1-7（三）键能键能：由原子形成共价键所放出的能量，或共价键断裂所吸收的能量。1molA-B（g） A（g）+ B（g）+ E离解能键能越小，共价键越易断裂，越不稳定。例如：键能Cl2Br2 I2温度升高，有利于共价键的断裂。共价键断裂容易顺序I2 Br2 Cl2上一内容下一内容回主目录返回2008-1-7（三）键能双原子分子：键能=解离能多原子分子：

9、键能=同种共价键离解能的平均值解离能(kJ/mol)H3C HH2C HCH3 +CH2 +HH435.4443.8HC HC HCHC+HH443.8339.1平均解离能415.5上一内容下一内容回主目录返回2008-1-7（四）键的极性和可极化性1、键的极性：取决于成键原子电负性的差值。差值越大极性越大；差值为零，是非极性共价键。电负性：元素的原子在分子中吸引电子的能力。+-HHCClHFHClHBrHI上一内容下一内容回主目录返回2008-1-7极性大小的表示方法偶极矩：等于正、负电荷间的距离（d）与正电荷重心或负电荷重心上的电量（ q）的乘积。=qd是矢量，方向由正到负，单位：Cm越大

10、，极性越强=0 无极性上一内容下一内容回主目录返回2008-1-72、分子的极性非极性分子：正、负电荷重心相重合的分子。极性分子：正、负电荷重心不相重合的分子。1、双原子分子：分子的偶极矩等于键的偶极矩。H2、Cl2、O2分子中存在非极性键，为非极性分子。HF、 HCl、HBr、HI分子中存在极性键，为极性分子2、多原子分子：分子的偶极矩等于所有共价键的偶极矩的向量和。分子的极性则由键的极性和空间构型决定。上一内容下一内容回主目录返回2008-1-72、分子的极性例如：CO2O=C是极性键O=C=O分子呈现对称构型，整个分子为非极性分子。例如：CCl4C-Cl 是极性键，分子的空间构型为正四面

11、体，为对称构型。分子为非极性分子。而CHCl3是极性分子。ClHClClCClClClCCl上一内容下一内容回主目录返回2008-1-73、可极化性（极化度）价键的电子云在外电场的作用下，发生变化的相对程度，从而引起键的极性变化现象称为键的极化。+-键键H FH ClH BrH I上一内容下一内容回主目录返回2008-1-7+二、共价键的断裂方式共价键的断裂方式：均裂与异裂CY均裂C+Y1个电子移动自由基2个电子移动CY异裂C+Y-CY异裂C- +Y+碳正离子碳负离子上一内容下一内容回主目录返回2008-1-7自由基反应（）有机反应的类型均裂自由基反应（A ：B A + B）亲电加成亲电反应有

12、机反应离子型反应（A ：B A+ + B- ）异裂消去反应亲核反应亲电取代亲核加成亲核取代协同反应上一内容下一内容回主目录返回2008-1-7第四节 有机化合物的分类和表示方法一、按碳架分类CH3（一）链状化合物（二）碳环化合物1、脂环族化合物2、芳香族化合物3、杂环化合物CH3CHCH2CH3NOCH3CH2CH2CH2OHOH上一内容下一内容回主目录返回2008-1-7（二）按官能团分类H3CHC CHCH3HCCCH3 H3CXH3COHH3COCH2CH3 H3CCNONO2OSO3HONH2H3CCHH3CCCH3H3CCOH上一内容下一内容回主目录返回2008-1-7三、表示有机化

13、合物构造的化学式CH3CH3CHCH2CH3H3CCH3CH CH3CH2CCCCC不正确的表达方式CH2H2CCH2H2C CH2H2CCH2CH2H2COCH2OH2C C CH3HH3C C C CH3上一内容下一内容回主目录返回2008-1-7四、表示有机化合物立体结构的方式H109.5oH表示该键在纸面上表示该键在纸面的后方表示该键在纸面的前方CHH上一内容下一内容回主目录返回2008-1-7第五节 酸和碱用于有机化学中的酸碱理论有Arrhenius 电离理论、Brnsted酸碱理论和Lewis酸碱理论。Svante AugustArrhenius1859 - 1927Johann

14、Nicolaus Brnsted1879 - 1947Gilbert Newton Lewis1875-1946上一内容下一内容回主目录返回2008-1-7一、 Arrhenius 的电离论+酸：在水中能电离出质子（H ）的物质。CH3COOHH2OCH3COO- + H+-碱：在水中能电离出氢氧负离子（HO ）的物质。CH3CH2NH2H2OCH3CH2N+H3+ OH-上一内容下一内容回主目录返回2008-1-7+二、 Brnsted的质子酸碱理论酸：凡是能给出质子 H+ 的分子或离子。碱：凡是能接收质子 H+ 的分子或离子。酸H2PO4HAcAr-OH共轭酸碱 质子HPO42 + H+A

15、c- + H+Ar-O- + H+H + 共轭碱共轭酸碱：彼此之间相差一个H上一内容下一内容回主目录返回2008-1-7二、 Brnsted的质子酸碱理论HCCH + NaOHHCCH + NaNH2HCCNa + NH3OOH3CH3CC OH + H2OOC OH + H2SO4H3CH3CC O- + H3O+OHC OH + HSO4-上一内容下一内容回主目录返回2008-1-7有机酸上一内容下一内容回主目录返回2008-1-7有机碱 有机碱： 含有孤对电子可以和H+成键的化合物 含氮的胺类化合物，是最普通的有机碱 含氧化合物可作为碱和强酸反应，也可作为酸和强碱反应上一内容下一内容回主

16、目录返回2008-1-7+-（二）酸碱强弱的表示酸的强度用Ka或pKa表示NH4NH3 + HpKa = 9.24NH3NH2+ H+pKa = 35化合物pKaRCH2OH1618HOH14RCOOH45酸性强度 RCH2OHHOHRCOOH碱性强度 RCH2OHORCOORCH2ONaNaOH上一内容下一内容回主目录返回2008-1-7（二）酸性强度和结构的关系H AA-+H+其稳定性决定HA的酸性强度酸性的强度取决于：与氢结合的原子种类（中心原子电负性、中心原子半径大小）相同中心原子连接的取代基上一内容下一内容回主目录返回2008-1-7（二）酸性强度和结构的关系1、中心原子的电负性同一

17、周期中，电负性越大，酸性越强。（离子容纳电子能力大）中心原子电负性： C负离子的稳定性： H3C-NH2N-OHO-FF-递增递增酸的强度碱的强度H-CH3-CH3H-NH2-NH2H-OH-OHH-F-F递增递减上一内容下一内容回主目录返回2008-1-7（二）酸性强度和结构的关系2、中心原子的原子半径同一主族中，原子半径越大，酸性越大。（原子半径越大、极化度）中心原子的半径： OSSe递增负离子的稳定性酸的强度OH-H-OHSH-H-SHSeH-H-SeH递增递增酸的强度H-F H-Cl H-Br H-I上一内容下一内容回主目录返回2008-1-7（二）酸性强度和结构的关系3、取代基中心原

18、子相同时，中心原子所连接的取代基不同，酸性不同OH3C O HO HH3C C O HpKa取代基15.7甲基10苯基4.75乙酰基上一内容下一内容回主目录返回2008-1-7例题：下列各组中哪个是较强的酸：（1）H3O+、H2O 、OH-（2）NH4+、NH3、NH2-（3）H2S、HS- 、S2-（4）电荷与酸性之间有何关系解： （1）H3O+（3）H2S（2）NH4+（4） 正电荷使酸性增强。上一内容下一内容回主目录返回2008-1-7+（三）酸碱反应较强的酸 + 较强的碱OH + OH-pKa 10较弱的碱 + 较弱的酸O- + H2OpKa 15.7H3CH2C OHpKa 15.9OH-H3CH2C O- +H2OpKa 15.7上一内容下一内容回主目录返回2008-1-7三、Lewis电子论酸：能接受一对电子形成共价键的物