,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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。,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；,1,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,第一章 绪论,2,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。,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,有机化合物的定义：1-1 有机化学的研究对象及有机化,3,1848,年，凯库勒（,A.Kekule,）等：,含碳的化合物。（都含有碳元素）,NH,2,-,NH,2,肼,CO,2,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 ,）,CO,2,CO H,2,CO,3,无机物,1848年，凯库勒（A.Kekule）等：肖莱马（K.S,4,二、有机化合物的特点,1.,分子结构复杂。,维生素,B,12,，分子式为：,C,63,H,88,N,14,O,14,Co,。,二、有机化合物的特点1.分子结构复杂。,5,5.,反应速度慢，副产物多。,反应条件：,加热回流、催化剂等。,CH,3,CH,2,OH CH,2,CH,2,+CH,3,CH,2,O,CH,2,CH,3,H,+,/,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,(,甲烷为主,),等都可作燃料,碳氢化合物,燃烧,CO,2,+H,2,0+,热量,3.,熔点低。,一般不超过,400,。,5.反应速度慢，副产物多。反应条件：加热回流、催化剂等。C,6,1-2,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,1-2 有机化合物的结构和共价键理论乙烯乙醇甲醚,7,直链状,支链状,环状,正丁烷,CH,3,CH,2,CH,2,CH,3,或,CH,3,CH,2,CH,2,CH,3,环戊烷,异丁烷,直链状支链状环状正丁烷环戊烷异丁烷,8,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,。,C,2,H,6,O,乙醇（,b.p.=78.3,）,甲醚（,b.p.=-23.6,）,概念,2,：,同分异构现象和同分异构体,同分异构现象：分子式相同而结构式不同的现象。C2H6O乙,9,有机化合物中普遍存在的化学键是,共价键,。,共价键,:,原子通过共用电子对形成的化学键。,A +B A B,x,x,C,：,1S,2,2S,2,2P,2,。,凯库勒,平面结构式,路易斯结构式,甲 烷,二、共价键的电子理论,有机化合物中普遍存在的化学键是共价键。A +,10,1,、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：,5,个；,f,轨道：,7,个。,轨道能级：,1s,2s,2p,3s,3p,4s,3d,1、原子轨道 1s；2s，2p；3s，3p，3d；4s，4p,11,有机化学课件第四版1,12,1s,轨道,x,y,z,在有机化学中参与成键的主要是,s,轨道,和,p,轨道,。,1s轨道xyz 在有机化学中参与成键的主要是s轨道和p轨道,13,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,正负号是代数符号，只代表位相的不同，与电荷无关。p轨道,14,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。,1s,2s,2p,3s,3p,4s,3,、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？,原子核外电子排布规律：C、N、O、F 核外电子排布？,15,有机化学课件第四版1,16,2,、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。（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。,2、价键理论,17,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,共价键具有饱和性：共价键有：,18,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。,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,19,共价键的类型,:,键,键,.,“头碰头”,键,“肩并肩”,键,共价键的类型:键 键.“头碰头”,20,3.,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道数目相等。,n,个原子轨道组,合产生,n,个分子轨道。,3.分子轨道理论 波函数可用原子轨道线性组合法近似求得。,21,反键轨道,成键轨道,能量,成键轨道,1,=,1,+,2,1,反键轨道,2,=,1,-,2,2,氢原子形成氢分子的轨道能级图,氢分子轨道的形成（,分子轨道）,反键轨道成键轨道能量 成键轨道1 反键轨道2氢原子形,22,成键轨道,反键轨道,分子,轨道的形成,能量,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。,成键轨道反键轨道 分子轨道的形成能量 成键轨道：分子轨道能,23,1-3,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,-3,nm),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。,1-3 共价键的键参数一、键长：,24,一些共价键的键长（,pm,）,键,键长,键,键长,C,H,109,O,H,96,C,O,143,C,C,154,C,C,134,CC,120,H,3,C,CH,3,154,H,3,C,CH,CH,2,150,H,3,C,CCH,146,H,2,C,CH,CH,CH,2,148,一些共价键的键长（pm）键键长键键长CH109OH96C,25,C,H,H,H,H,109.5,。,C,C,H,3,H,C,H,3,H,112,。,CH,2,CH,2,H,2,C,60,。,甲烷,丙烷,环丙烷,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。,CHHHH109.5。CCH3HCH3H112。CH2CH2,26,化合物的键角,105,o,水,111,o,甲醚,化合物的键角105o水111o甲醚,27,三、键能,共价键形成时会放出能量，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。,双原子分子：键能等于键的离解能。,H,+,H H=+435kj/mol,Cl,+,Cl,H=+244kj/mol,Cl,2,H,2,三、键能 双原子分子：键能等于键的离解能。H +H,28,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。,CH,4,CH,3,+H D(CH,3,-H)=+435kj/mol,CH,3,CH,2,+H D(CH,2,-H)=+443kj/mol,CH,2,CH +H D(CH,-H)=+443kj/mol,CH,C +H D(C-H)=+340kj/mol,C-H键键能：(435+443+443+340)4=4,29,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。,H,2,+Cl,2,2HCl,反应前：,1,个,H,H,键（,436kj/mol,）；,1,个,Cl,Cl,键（,243kj/mol,）。,反应后：,2,个,H,Cl,键（,431kj/mol,）。,H,反应物,分子中键能的总和,产物,分子中键能的总和,436,243,2431,183kj/mol,H,：,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。,常见共价键的平均键能可查表得到。利用平均键能可以计算反应,30,四、键的极性,以偶极距（,）表示，,单位：库仑,.,米（,C.m,），德拜（,D,）,1D=3.3356410,30,库仑,.,米,+,-,=1.03D,=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。,四、键的极性+-=1.03D=0=0偶,31,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，,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,电负性：量度原子对成键电子吸引能力的相对大小。常见元素的电,32,多原子分子的偶极距是各个键的偶极距的向量和。,多原子分子的偶极距是各个键的偶极距的向量和。,33,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。,偶极距的大小反映了有机分子极性的强弱。,34,1-4,分子间作用力,范德华力,偶极力,（偶极,-,偶极作用力）极性,-,极性分子间,诱导力 极性,-,极性、非极性分子间,色散力 所有分子间（由于电子运动产生瞬时偶极）,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、原子半径较小、含孤电子对的原子,(F,、,O,、,N),。,+-,-+,+-,+-,F,H,-,F,*,H,1-4 分子间作用力 范德华力偶极力（偶极-偶极作用力）极性,35,1-5,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