汪小兰有机化学课件(第四版).ppt

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1、有机化学(第四版)汪小兰,教 材,有机化学 徐寿昌,参 考 书,有 机 化 学,学习有机化学的方法,掌握有机化合物的结构特点和一般规律；掌握有机反应机理；根据反应机理来记忆有机反应；记住一些特殊反应；认真听课，独立完成作业。,第一章 绪论1-1 有机化学研究对象及有机化合物的特点1-2 有机化合物的结构和共价键电子理论1-3 共价键的键参数 键长、键角、键能、键的极性。1-4 分子间作用力1-5 有机反应的基本类型1-6 有机化合物的分类,有机化合物的定义：1806年，柏则里（J.Berzelius)提出。酒石酸(1769)、尿素(1773)、乳酸(1780)、柠檬酸等 来源于有生命的有机体。

2、,1-1 有机化学的研究对象及有机化合物的特点一、有机化学的研究对象 研究对象：有机化合物 研究范围：有机化合物的组成、结构、性质及其变化规律,1848年，凯库勒（A.Kekule）等：含碳的化合物。（都含有碳元素）NH2-NH2 肼 CO2 CO,肖莱马（K.Schorlemmer）等：碳氢化合物及其衍生物。有机化学是研究碳氢化合物及其衍生物的科学。C、H、（O、N、S、P、X）CO2 CO H2CO3 无机物,二、有机化合物的特点,1.分子结构复杂。维生素B12，分子式为：C63H88N14O14Co。,4.难溶于水，易溶于有机溶剂。,2.容易燃烧。酒精、汽油(烷烃的混合物)、液化气(甲烷

3、为主)等都可作燃料 碳氢化合物 燃烧 CO2+H20+热量,3.熔点低。一般不超过400。,1-2 有机化合物的结构和共价键理论一、有机化合物的结构概念1：化学结构（构造）：分子中原子相互结合的顺序和方式。,乙烯,乙醇,甲醚,正丁烷CH3CH2CH2CH3或 CH3CH2CH2CH3,环戊烷,异丁烷,同分异构现象：分子式相同而结构式不同的现象。同分异构体：分子式相同而结构式不同的化合物。,概念2：同分异构现象和同分异构体,二、共价键的电子理论,1、原子轨道 描述原子核外电子的运动状态，用波函数表示。,1s；2s，2p；3s，3p，3d；4s，4p，4d，4f；s轨道：1个；p轨道：3个；d轨道

4、：5个；f轨道：7个。轨道能级：1s2s2p3s3p4s3d,在有机化学中参与成键的主要是s轨道和p轨道。,正负号是代数符号，只代表位相的不同，与电荷无关。只有位相相同的原子轨道重叠才能有效的成键。,p轨道,原子核外电子排布规律：1、鲍里不相容原理：每个轨道最多只能容纳两个电子，且自旋相反配对。2、能量最低原理：电子尽可能占据能量最低的轨道。1s2s2p3s3p4s3、洪特规则：有几个简并轨道而无足够的电子填充时，必须在几个简并轨道逐一地各填充一个自旋平行的电子后，才能容纳第二个电子。,C、N、O、F 核外电子排布？,2、价键理论 共价键是两个原子的未成对而又自旋相反的电子偶 合配对的结果。（

5、电子配对法）两个电子的配合成对也就是两个原 子轨道相互重叠，重叠部分越大，形成的共价键就越牢固。,共价键具有饱和性：未成对电子已配对成键后不能再与其它原子的未成对电子配对成键。A+2 B BAB B-A-B 2 A AA A=A,共价键有：单键 C-C C-H 双键 C=C C=O 叁键 CC CN,共价键具有方向性：,两成键轨道的电子云必须最大程度的重叠，键才牢固、稳定。,“肩并肩”键,3.分子轨道理论 形成化学键的电子是在整个分子中运动。分子轨道：描述分子中电子运动状态，用波函数 表示。,波函数可用原子轨道线性组合法近似求得。例如氢分子轨道波函数可用下式表示：=1 2 分子轨道数目与原子轨

6、道数目相等。n个原子轨道组 合产生n个分子轨道。,成键轨道：分子轨道能量低于原子轨道能量。反键轨道：分子轨道能量高于原子轨道能量。非键轨道：分子轨道能量等于原子轨道能量。,1-3 共价键的键参数 决定共价键性质的重要键参数有：键长、键能、键角、键的极性,一、键长：形成共价键的两原子核间的距离。单位：pm、nm(1pm=10-3nm)键长与原子半径（共价半径）有关；与共价键的类型有关；与原子所连接的基团也有 一定的关系。,一些共价键的键长（pm）,二、键角：两个共价键之间的夹角。键角反映了分子的空间结构。键角的大小与成键的中心原子有关。与所连接的原子或基团有关。,化合物的键角,三、键能 共价键形

7、成时会放出能量，而共价键断裂时会吸收能量。键的离解能：在标况下(101325Pa,298K),1mol气态A-B分子完全离解为气态的A、B原子所吸收的能量。,C-H键键能：(435+443+443+340)4=415kj/mol,多原子分子：共价键的键能为同类键的离解能的平均值。,注意：离解能指的是离解特定共价键的键能。键能则指多原子分子中几个同类型键的离解能的平均值。,常见共价键的平均键能可查表得到。共价键的键能越大，共价键越牢固，不易断裂。,利用平均键能可以计算反应热。H2+Cl2 2HCl反应前：1个HH键（436kj/mol）；1个ClCl键（243kj/mol）。反应后：2个HCl键

8、（431kj/mol）。H 反应物分子中键能的总和 产物分子中键能的总和 4362432431183kj/molH：负值，放热反应；正值，吸热反应。没有考虑分子内其它原子对化学键键能的影响，结果是粗略的。,四、键的极性 以偶极距（）表示，单位：库仑.米（C.m），德拜（D）1D=3.335641030库仑.米,=0,=0,偶极矩()是一个向量，有方向性：箭头由正端指向负端，即指向电负性大的原子。,电负性：量度原子对成键电子吸引能力的相对大小。也可看作是原子形成负离子倾向相对大小的量度。当A和B两种原子结合成双原子分子AB时，若A的电负性大，则生成分子的极性是A-B+，即A原子带有较多的负电荷，

9、B原子带有较多的正电荷。分子的极性愈大，离子键成分愈高。,常见元素的电负性（鲍林）：F O Cl N Br I S C P H B Si 3.98 3.44 3.16 3.04 2.96 2.66 2.58 2.55 2.19 2.10 2.04 1.90,多原子分子的偶极距是各个键的偶极距的向量和。,偶极距的大小反映了有机分子极性的强弱。分子的极性对熔点、沸点和溶解度等物理性质有较 大影响。键的极性对化学反应起决定性作用。,1-4 分子间作用力,氢键力,分子间作用力是影响物理性质的主要因素。,分子形成氢键必备的两个条件:1.H原子与电负性很大的原子相连，形成裸露的质子；2.具有电负性较大、原

10、子半径较小、含孤电子对的原子(F、O、N)。,1-5 有机反应的基本类型一、游离基反应（自由基反应）：通过游离基历程而进行的反应。均裂：AB A+B 游离基或自由基 一般在热、光或引发剂存在下进行。,二、离子型反应：通过离子型中间体进行的反应。(正碳离子、负碳离子)异裂：ABA+:B-正、负离子 在酸、碱、极性溶剂中进行。,三、协同反应：不生成自由基或离子，键的断裂和生成同时发生。,1-6 有机化合物的分类一、按碳架分类1.开链化合物（脂肪族化合物）,2.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,二、按官能团分类 官能团：分子中比较活泼而容易发生反应的原子或原子团。,第一章作 业：5，7，8,