7.(1)碳原子的成键特点烷烃的结构课件高一下学期化学人教版

第七章

有机化合物第一节

认识有机化合物

课时1

碳原子的成键特点烷烃的结构课堂导入目前，人们在自然界发现和人工合成的物质已超过1亿种，其中绝大多数都是有机化合物，而且新的有机化合物仍在源源不断地被发现或合成出来。碳在地壳中的含量很低，但含碳的有机物分布却极广，其不仅构成了生机勃勃的物质世界，还是燃料、材料、食品、药物等的主要来源。课堂学习有机化合物中碳原子的成键特点有机物是含碳化合物(碳的氧化物、碳酸、碳酸盐、碳酸氢盐、氰化物、硫氰化物、碳硫化物、金属碳化物、碳硼烷等除外)或碳氢化合物及其常见衍生物的总称。常见反例碳的氧化物CO、CO2碳酸及碳酸盐H2CO3、Na2CO3氢氰酸及氰化物HCN、NaCN硫氰酸及硫氰酸盐HSCN、KSCN某些碳化物CS2、CaC2、SiC尽管上述物质属于含有碳的化合物，但它们的组成和结构更像无机物，因此属于无机物。课堂学习有机化合物中碳原子的成键特点碳在元素周期表中的位置为第二周期第IVA族，最外层有四个电子，既不容易得到电子也不容易失去电子，因此一般通过共价键形成化合物。若是需要达到稳定结构，碳原子需要形成四个共用电子对，比如之前接触过的甲烷(CH4)便是碳原子与四个氢原子形成了四个共用电子对从而达到稳定结构，甲烷也是最简单的有机化合物。你能画出甲烷(CH4)的结构式和电子式吗？其空间构型又是怎么样的？之前的学习中我们已经掌握了位−构−性之间的联系，你能利用这种方法分析碳原子的成键方式吗？课堂学习有机化合物中碳原子的成键特点有机物中的每个碳原子不仅能与其他原子形成四个共价键，而且碳原子与碳原子之间也能形成共价键，可以形成单键、双键或三键。课堂学习有机化合物中碳原子的成键特点多个碳原子之间可以结合成碳链(可以分为直链结构和支链结构)，也可以结合成碳环，从而构成有机物链状或环状的碳骨架。结合下图中的碳链结构，思考若是4个碳相互结合成为有机物的骨架，可以有多少种结构？课堂学习有机物分子可能只含有一个或几个碳原子，也可能含有成千上万个碳原子。碳原子间可以以单键、双键或三键相结合，也可以形成碳链或碳环等碳骨架。含有相同碳原子数的有机物分子，也可能因为碳原子之间成键方式或碳骨架的不同而具有多种结构。有机化合物中碳原子的成键特点结合下图中显示的4个碳原子相互结合的几种方式，若是碳原子的其余共价键均与氢原子相连，你能写出各物质的分子式，并以此分析以碳为骨架的有机物种类繁多的原因吗？C4H10C4H8C4H10C4H6C4H8C4H8C4H6C4H8C4H8课堂学习有机化合物中碳原子的成键特点对于一种新物质的学习来说，我们一般都需要分析其成键方式和空间结构，因此在之前的学习中，我们便接触相关的知识。将微观的分子结构通过模型呈现出来，便于我们了解分子中原子的结合方式与空间位置关系，获取更多的结构信息。随着现代信息技术的发展，除了实物模型，还可以通过计算机对物质的结构进行模拟和计算。这是人们探索物质结构的重要方法，也是学习化学的直观工具。美国化学家鲍林便从事化学键理论和物质结构研究，曾获1954年诺贝尔化学奖和1962年诺贝尔和平奖。课堂学习烷烃的结构比如我们进行最简单的有机物——甲烷的学习的时候，一定会学习甲烷的结构式和电子式，从而根据原子结构判断其空间构型。甲烷的原子连接情况我们已经知道，是一个碳原子和四个氢原子形成共价键连接，那么它的空间构型会是怎么样的？实验数据表明，甲烷分子中的5个原子不在同一平面上，而是形成了正四面体的空间结构。碳原子位于正四面体的中心，4个氢原子分别位于4个顶点。分子中的4个C−H的长度和强度相同，相互之间的夹角相等，即109°28′。课堂学习与甲烷结构类似的有机化合物还有很多，随着分子中碳原子数的增加，还存在着乙烷、丙烷、丁烷等一系列物质，你能根据碳原子的成键规律补充完成下表吗？烷烃的结构烷烃甲烷乙烷丙烷丁烷分子中碳原子数1234结构式分子式CH4C2H6C3H8C4H10根据表格内容，你有没有发现这类有机物的组成和结构上的共同点？烷烃甲烷乙烷丙烷丁烷分子中碳原子数结构式分子式课堂学习烷烃的结构烃：指只含有碳、氢两种元素的有机化合物，又称为碳氢化合物，可分为饱和烃与不饱和烃两类。饱和烃：分子间的碳原子均以碳碳单键结合，其余价键均与氢原子结合，使每个碳原子都达到饱和状态，又可以称为“烷烃”。不饱和烃：分子间的碳原子不仅以碳碳单键结合，还存在着碳碳双键和碳碳三键，双键烃被称为烯烃，意味着氢原子稀少，三键烃被称为炔烃，意味着氢原子缺乏。共同点：分子组成上只有碳、氢两种元素；碳原子间以碳碳单键的方式连接；碳原子多余的价位均和氢原子连接。课堂学习烷烃的结构根据相关烷烃的结构式和分子式，你能找到这类烷烃的分子式通式吗？若是环状的烷烃，通式会有何变化？链状烷烃的通式：CnH2n+2(n≥1)链状烷烃的结构特点：单键、饱和。链状烷烃的通式：CnH2n(n≥1)课堂学习烷烃的结构根据甲烷的球棍模型，你能推测出乙烷和丙烷的结构模型，并总结出烷烃的结构特点吗？烷烃的结构特点：碳碳单键可以旋转，但不管如何旋转，一个碳原子为中心的五个原子最多只有三个共面；碳原子数大于2的直链烷烃，其碳骨架均会呈现“锯齿状”。课堂学习有机物的表示方法有机物的研究情况相对复杂，因此我们有多种方法可以表示有机物的组成和结构，在之前的学习中，我们已经接触了哪些方法？分子式：用元素符号表示物质分子组成的式子，可反映一个分子中原子的种类和数目。电子式：用小黑点等符号代替电子，表示原子最外层电子成键情况的式子。结构式：用短线来表示原子间的共用电子对。最简式(实验式)：表示物质组成的各元素原子最简整数比的式子，如C2H6表示为CH3。课堂学习有机物的表示方法关于结构式的表示，最然能够直观地看出有机物的成键情况，但是复杂有机物的结构式书写却十分繁琐，因此还可以用结构简式表示有机物。结构简式：在结构式的基础上省略C−H键，把同一碳原子上的H合并书写，省略碳骨架上的C−C键，需要注意的是只能省略碳碳单键，碳碳双键和三键不能省略(官能团)。省略C−H键省略C−C键课堂学习有机物的表示方法利用结构简式表示有机物仍然较为复杂，因此在结构简式的基础上我们还可以省略元素符号，用短线的形式表示有机物。键线式：省略碳、氢元素符号，只写碳碳键；通常相邻碳碳键之间的夹角画成120°，每个端点和转折点都表示碳原子，除C、H以外原子都保留下来。课堂学习有机物的表示方法如果想直观地了解有机物的结构，则需要利用分子模型，一般表示有机物分子模型的方法有球棍模型和空间填充模型。球棍模型：小球表示原子，小棍表示价键，用于表示分子的空间结构(立体形状)。空间填充模型：用不同体积的小球表示不同大小的原子，用于表示分子中各原子的相对大小和结合顺序，空间填充模型最能够反应真实结构。课堂学习有机物的表示方法种类分子式最简式电子式结构式结构简式键线式球棍模型填充模型实例CH4乙烷(C2H6)的最简式为CH3CH3CH3(正丁烷)含义用元素符号表示物质分子组成的式子，可反映一个分子中原子的种类和数目①表示物质组成的各元素原子最简整数比的式子②由最简式可求最简式量用小黑点等记号代替电子，表示原子最外层电子成键情况的式子①能反映物质的结构；②表示分子中原子的结合或排列顺序的式子，但不表示空间结构将结构式中碳碳单键、碳氢键等短线省略后得到的式子即为结构简式，它比结构式书写简单，比较常用，是结构式的简便写法，着重突出结构特点(官能团)省略碳、氢元素符号，用线段或折线表示分子中键的连接情况的式子小球表示原子，小棍表示价键，用于表示分子的空间结构(立体形状)①用不同体积的小球表示不同大小的原子；②用于表示分子中各原子的相对大小和结合顺序课堂学习烷烃中最简单的是甲烷，其余随着碳原子数的增加，依次为乙烷、丙烷、丁烷等。关于有机物，我们习惯的命名方式为(习惯命名法)：碳原子数不多于10时，以甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸依次代表碳原子数；碳原子数在10以上时，以汉字数字代表，如“十一烷”。烷烃的命名n≤1012345678910甲烷乙烷丙烷丁烷戊烷己烷庚烷辛烷壬烷癸烷n>10