苯分子轨道与电子结构
苯环的碳原子杂化方式
苯环中的碳原子采用SP2杂化方式。
苯分子是一种具有特殊稳定性的芳香化合物，其结构为一个正六边形的平面环状结构。
在苯环中，每个碳原子都以SP2杂化方式进行杂化。
这意味着每个碳原子使用一个2S轨道和两个2P轨道杂化形成三个等价的SP2杂化轨道。
这些杂化轨道在平面上呈120°分布。
在苯分子中，每个碳原子的一个SP2杂化轨道与一个氢原子的1S轨道重叠，形成σ键。
其余两个SP2杂化轨道则分别与相邻的两个碳原子的SP2杂化轨道重叠，形成两个碳-碳σ键。
除了参与形成σ键的SP2杂化轨道外，每个碳原子还保留一个未参与杂化的2P轨道。
这些2P轨道在苯环的上下平面外，它们之间相互作用，形成一个连续的π云，覆盖在整个苯环上方和下方。
这种π电子的分布称为苯环的大π键，是苯环特有的电子结构，对苯的稳定性和芳香性起着关键作用。
总结来说，苯环的特殊稳定性和芳香性与其独特的电子结构密切相关，其中碳原子的SP2杂化以及由此形成的大π键是理解苯环化学性质的关键。
苯环的键能
苯环的键能苯环是由六个碳原子组成的环状分子，在化学中非常常见。
苯环的化学性质与其分子结构密切相关，该分子中的键能是其碳-碳键及碳-氢键的总和。
下面将从不同角度探讨苯环化学中的键能问题。
首先，从分子轨道理论的角度，苯环6个碳原子上的电子可以形成三条π键和三条σ键，π键由三组平面的p轨道相互叠加形成，而σ键则由两个碳原子上的s轨道叠加形成。
在苯环中，π键的形成导致了电子密度不均匀的现象，即苯环中的每个碳原子上的π电子密度并不相等。
其中，π键面内侧的原子上的π电子密度最高，而π键面外侧的原子则电子密度较低。
这种电子密度不同带来的结果是苯环中某些地方的化学反应比其他地方更容易发生，这就解释了为什么苯环上存在独特的化学性质。
接下来，从电化学角度来看苯环的键能问题。
苯环具有良好的电化学性质，主要原因是苯环能够释放和接收电子，这种电子的迁移过程涉及到苯环中碳原子和氢原子上的键能。
苯环中碳原子之间的π键能是苯环分子分子中最强的键，其键能约为170 kcal/mol。
这种强的π键能使苯环分子比较稳定，难以发生化学反应。
但是，当苯环分子受到外界电磁场的影响时，就可能导致苯环分子上电子的迁移和加成反应。
这种现象在化学分析和电子传递领域有着广泛的应用。
最后，从化学反应角度来探讨苯环的键能问题。
苯环中的化学反应受到苯环的共振效应影响，所以苯环上发生化学反应时，往往涉及到苯环中的π键的断裂和形成。
例如，当苯环中的共轭双键被氢气加氢时，首先需要断裂双键，形成一个间隔较远的π电子贡献较弱的碳-碳单键，然后逐渐形成苯环上3个平面内部的π键。
这个过程需要克服苯环极强的π键能，在反应过程中产生大量的热能，并可能涉及到产生高能中间体。
因此，苯环化学反应的本质就是击穿强大的π键能，并利用中间体等化学方法完成目的。
综上所述，苯环化学中的键能问题对我们深入理解苯环分子的化学性质以及其化学反应规律至关重要。
虽然苯环上的化学反应需要克服苯环中巨大的π键能，但是利用苯环特殊的共振效应使得其在化学反应中具有非常广泛的应用前景，有助于我们在化学研究领域中更好地探索新的化学物质和反应过程。
苯分子轨道与电子结构
西南大学化学化工学院物理化学实验报告实验名称苯分子轨道和电子结构级班姓名学号同组人指导老师实验日期年月日实验环境室温20 ℃大气压76 mmHg 仪器型号一体机实验目的（ 1）掌握休克尔分子轨道法的基本内容（ 2）学会用休克尔分子轨道法分析和计算苯分子Π轨道分布（ 3）学会用计算的化学方法研究简单分子的电子结构实验原理基本理论离域Π键:形成Π键的电子不局限于两个原子的区域,而是在参加成键的多个原子形成的分子骨架中运动,这种由多个原子形成的Π型化学键称为离域Π键共轭效应:形成离域Π键,增加了Π电子的活动范围，使分子具有特殊的物理化学性质,这种效应称为共轭效应分子轨道法:原子组合成分子时，原来专属于某一原子的电子将在整个分子范围内运动，其轨道也不再是原来的原子轨道，而成为整个分子所共有的分子轨道休克尔分子轨道法：为了讨论共轭体系的分子轨道，1 931年休克尔应用LCAO-MO(分子轨道的原子线性组合)法，采用简化处理，解释了大量有机共轭分子性质，该方法称为休克尔分子轨道法，简称HMO法。
该方法针对平面共轭体系的主要特点，能给出离域Π键体系的基本性质休克尔分子轨道法主要运用了下列基本假设 :σ-Π分离体系:对于共轭分子，构成分子骨架的σ电子与构成共轭体系的π电子由于对称性不同，在讨论共轭分子的结构时，可以近似的看成互相独立的，把σ电子和π电子分开处理.独立π电子近似:分子中的电子由于存在相互作用，运动不是独立的，但若将其它电子对某电子的作用加以平均，近似地看成是在核和其它电子形成的固定力场上运动，则该电子的运动就与其它电子的位置无关，是独立的.LCAO-MO近似:对于π体系，可将每个π分子轨道看成是由各个碳原子提供的对称性匹配的p轨道φi 进行线性组合得的.ψ=C1φ1+ C2φ2 + …+ C NφNhuckel近似:认为每个电子在每个原子核附近运动时的能量相同休克尔分子轨道法基本内容在分子中把原子核、内层电子、非键电子连同σ电子一起冻结为“分子实”，构成了由σ键相连的分子骨架，π电子在分子骨架的势场中运动。
苯
苯百科名片苯（Benzene, C6H6）在常温下为一种无色、有甜味的透明液体，并具有强烈的芳香气味。
苯可燃，有毒，也是一种致癌物质。
苯是一种碳氢化合物也是最简单的芳烃。
它难溶于水，易溶于有机溶剂，本身也可作为有机溶剂。
苯是一种石油化工基本原料。
苯的产量和生产的技术水平是一个国家石油化工发展水平的标志之一。
苯具有的环系叫苯环，是最简单的芳环。
苯分子去掉一个氢以后的结构叫苯基，用Ph表示。
因此苯也可表示为PhH。
目录[隐藏]汉语意义历史结构物理性质化学性质制备检测方法工业用途汉语意义历史结构物理性质化学性质制备检测方法工业用途健康危害苯的斯陶特(填充)模型[编辑本段]汉语意义①唐韵：布忖切，音畚。
②见《玉篇》：苯䔿，草丛生也。
③《晋书·衞恒传》：禾卉苯䔿以垂颖。
详䔿字注。
④苯（benzene，C6H6)有机化合物，是组成结构最简单的芳香烃，在常温下为一种无色、有甜味的透明液体，并具有强烈的芳香气味。
苯可燃，有毒，为IARC第一类致癌物。
苯难溶于水，易溶于有机溶剂，本身也可作为有机溶剂。
苯是一种石油化工基本原料。
苯的产量和生产的技术水平是一个国家石油化工发展水平的标志之一。
苯具有的环系叫苯环，是最简单的芳环。
苯分子去掉一个氢以后的结构苯与苯基叫苯基，用Ph表示。
因此苯也可表示为PhH。
CAS号71-43-2RTECS号CY1400000SMILES C1=CC=CC=C1化学式C6H6 。
摩尔质量78.11 g mol-1。
密度0.8786 g/mL 。
相对蒸气密度(空气=1)：2.77。
蒸汽压（26.1℃）：13.33kPa。
临界压力：4.92MPa。
熔点278.65 K (5.51 ℃) 。
沸点353.25 K (80.1 ℃) 。
在水中的溶解度0.18 g/ 100 ml 水。
标准摩尔熵So298 173.26 J/mol·K 。
标准摩尔热容Cpo 135.69 J/mol·K (298.15 K)。
苯的离域大派键-定义说明解析
苯的离域大派键-概述说明以及解释1.引言概述离域大派键是有机化学中一个重要的概念，指的是分子中某些原子或基团之间的键对电子云不再局限于两个原子之间的共价键中，而是扩展到整个分子中的多个原子上。
苯的离域大派键是指苯分子中π电子云的形成机制，其具有特殊的稳定性和反应特性。
本篇文章将从离域大派键的概念、形成机制、化学反应中的应用以及未来研究方向等方面进行探讨，旨在深入了解和探索离域大派键在有机化学领域中的重要意义和应用价值。
写文章1.1 概述部分的内容1.2 文章结构文章结构本文共分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分将介绍离域大派键的概念和重要性，并说明本文的目的和意义。
正文部分将分为三个小节，分别讨论离域大派键的概念、苯的离域大派键形成机制以及苯的离域大派键在化学反应中的应用。
结论部分将总结离域大派键的重要性，并探讨离域大派键研究的启示和未来发展方向，最后进行总结并提出展望。
通过这样的结构安排，读者能够清晰地了解本文的内容脉络，并对离域大派键有一个系统全面的认识。
文章的目的是探讨苯的离域大派键在有机化学中的重要性和应用价值，深入分析离域大派键形成的机制和特点，以及其在化学反应中的作用和影响。
通过对离域大派键的研究和探索，可以为有机化学领域的进展和发展提供新的思路和理论基础，同时也为未来离域大派键的应用和发展方向提供启示。
通过深入的分析和讨论，本文旨在全面了解离域大派键的性质和特点，为其在化学领域中的应用和发展做出贡献。
": {}}}}请编写文章1.3 目的部分的内容1.4 总结总结部分：通过本文的阐述，我们了解到离域大派键在有机化学中的重要性及其形成机制。
离域大派键不仅能够提供分子结构的稳定性，还可以广泛应用于有机合成反应中，为研究和实践提供了丰富的可能性。
同时，我们还展望了离域大派键研究在未来的发展方向，希望通过更深入的探索和实验，可以为离域大派键的应用和发展带来新的突破。
在未来的研究中，我们也将加强对离域大派键的理论和实验研究，以期能够更好地发挥其在有机化学领域的重要作用。
苯的结构原理
苯的结构原理苯（C6H6）是一种有机化合物，也是最简单的被称为芳香烃的环状化合物。
它的结构原理可以通过分子轨道理论和键长角度理论来解释。
苯的分子式为C6H6，它由六个碳原子和六个氢原子组成。
每个碳原子通过共价键与相邻两个碳原子连接，形成一个六个碳原子的环状结构。
苯分子中的碳原子都呈sp2杂化，它们的一个sp2轨道与相邻碳原子的sp2轨道重叠形成σ键，另外两个sp2轨道与相邻碳原子的sp2轨道和氢原子的1s轨道重叠形成π键。
苯分子中共有6个σ键和6个π键。
苯分子中所有的碳碳键都是等长的，称为等短键，键长为1.39埃。
苯分子中的碳碳键轨道杂化形式是sp2，它们构成了一个平面环状结构。
苯分子是一个具有共振结构的分子，它可以用多种等价的共振式表示。
在每个共振式中，苯分子中的碳碳键都有单双交替排列。
这种一种循环的共振中，每个碳原子都参与了π键的形成，每个碳原子都具有芳香性，使得苯分子呈现出特殊的稳定性。
苯分子中的π电子被称为芳香电子，它们在整个分子中自由运动，形成了一个由π电子云密度高低分布形成的环。
苯分子中的芳香特性使得它具有许多独特的性质和反应，如亲电加成、亲核取代、芳香求电子反应等。
苯分子的稳定性可以通过Hückel规则来解释。
根据Hückel规则，苯分子满足4n+2个π电子的条件（n为整数），而苯分子中共有6个π电子，刚好符合Hückel规则。
满足Hückel规则的分子具有特殊的稳定性，这就是苯分子的芳香性的来源。
除了上述的分子轨道理论和共振理论外，苯分子的结构原理还可以用键长角度理论来解释。
根据键长角度理论，在苯分子中，碳碳键的键长由于受到共振结构的影响而小于双键的键长，但又大于单键的键长。
从结构上来看，苯分子中的碳碳键角度都是120度，这种角度使得苯分子呈现出一个平面环的形态。
苯分子的结构原理解释了苯分子的稳定性和特殊的性质。
苯分子的稳定性来源于其芳香性，这使得苯分子能够参与许多特定的反应，并且在有机化学中具有广泛的应用。
物化实验测试题
凝固点降低法测定蔗糖分子量1为了提高本实验的准确度可以采用增加溶质浓度的方法增加值.对错2实验所用的内套管的要求必须保证结晶并干燥。
对错3若溶质在溶液中有缔合现象，则摩尔质量的测定值偏小.对错4稀溶液依数性质只取决于溶剂的种类、数量和溶质分子的数目三种因素。
对错5实验中如果发现溶液过冷过甚,最恰当的处理方式是什么?A.将该溶液倒掉,再重新开始B.停止实验,将溶液重新加热溶解后再测其凝固点C.不做任何处理,继续下面操作D.向该溶液内倒热水6用凝固点下降法测定溶质的摩尔质量,用到贝克曼温度计,本实验需要精确测定( )7测步冷曲线时,样品应( )8实验中,什么时间( )对贝克曼温度计采零最合适.9测定溶液凝固点时,过冷温度不能超过 ℃?10寒剂温度对实验结果也有很大的影响,温度 会导致冷却太慢,温度 则测不出正确的凝固点.11使用空气夹套的作用：( )A. 纯溶剂的凝固点B. 溶液的凝固点C. 溶液和纯溶剂凝固点的差值D. 可溶性溶质的凝固点A. 后期快速冷却而前期缓慢冷却B. 快速冷却C. 前期快速冷却而后期缓慢冷却D. 缓慢而均匀地冷却A. 一进实验室时B. 内套管装纯溶剂前C. 感温元件放入纯溶剂前D. 任意时刻12若溶质在溶液中有离解现象,p则摩尔质量的测定值（填偏大或偏小或不变）13什么叫凝固点?凝固点降低的公式在什么条件下才适用?它能否用于电解质溶液?14在凝固点降低法测定摩尔质量实验中,实验测量成败的关键是什么?15在凝固点降低法测定摩尔质量实验中,为什么要使用空气夹套?过冷太甚有何弊病?16在凝固点降低法测定摩尔质量实验中,为什么要先测近似凝固点?强电解质极限摩尔电导率的测定1测定溶液的电导率时，应使用A. 铂黑电极B. 甘汞电极C. 银-氯化银电极D. 玻璃电极2电解质溶液的摩尔电导率与电解质溶液的浓度之间的关系为A. 溶液的浓度越大，则电解质的摩尔电导率越小B. 溶液的浓度越小，则电解质的摩尔电导率越大C. 溶液的浓度越大，则电解质的摩尔电导率越大D. 溶液的浓度越小，则电解质的摩尔电导率越小3由于铂黑电极的表面积无法直接测定，故一般用已知电导率的溶液对电导池标定。
苯
苯苯的斯陶特(填充)模型[编辑本段]汉语意义①唐韵：布忖切，音畚。
②见《玉篇》：苯䔿，草丛生也。
③《晋书·衞恒传》：禾卉苯䔿以垂颖。
详䔿字注。
④苯（benzene，C6H6)有机化合物，是组成结构最简单的芳香烃，在常温下为一种无色、有甜味的透明液体，并具有强烈的芳香气味。
苯可燃，有毒，为IARC第一类致癌物。
苯难溶于水，易溶于有机溶剂，本身也可作为有机溶剂。
苯是一种石油化工基本原料。
苯的产量和生产的技术水平是一个国家石油化工发展水平的标志之一。
苯具有的环系叫苯环，是最简单的芳环。
苯分子去掉一个氢以后的结构苯与苯基叫苯基，用Ph表示。
因此苯也可表示为PhH。
CAS号71-43-2RTECS号CY1400000SMILES C1=CC=CC=C1化学式C6H6 。
摩尔质量78.11 g mol-1。
密度0.8786 g/mL 。
相对蒸气密度(空气=1)：2.77。
蒸汽压（26.1℃）：13.33kPa。
临界压力：4.92MPa。
熔点278.65 K (5.51 ℃) 。
沸点353.25 K (80.1 ℃) 。
在水中的溶解度0.18 g/ 100 ml 水。
标准摩尔熵So298 173.26 J/mol·K 。
标准摩尔热容Cpo 135.69 J/mol·K (298.15 K)。
闪点-10.11℃（闭杯）。
自燃温度562.22℃。
结构平面六边形。
最小点火能：0.20mJ。
爆炸上限（体积分数）：8%。
爆炸下限（体积分数）：1.2%。
燃烧热：3264.4kJ/mol。
溶解性：微溶于水，可与乙醇、乙醚、乙酸、汽油、丙酮、四氯化碳和二硫化碳等有机溶剂互溶。
[编辑本段]历史苯最早是在19世纪初研究将煤气作为照明用气时合成出来的。
1803年～1819年G. T. Accum制出了许多产品，其中一些样品用现代的分析方法检测出有少量的苯。
1825年,迈克尔·法拉第(Michael Faraday)从鱼油等类似物质的热裂解产品中分离出了较高纯度的苯，称之为“氢的重碳化物”（Bicarburet of hydrogen）。
苯及其衍生物的结构、异构和物理性质(三)苯及其衍生物
4. 各种理论对苯芳香特性的解释 （1） 杂化轨道理论对苯芳香特性的解释
杂化轨道理论认为： 苯环中6个碳原子都是sp2杂化，苯分子是一个平面分
子，12个原子处于同一平面上，分子中所有键角均为120°, 每个碳原子还剩余一个p轨道垂直于分子平面，每个轨道上 有一个p电子，6个p电子离域形成一个闭合的环状的离域大 π键 。
广东药学院
主讲人: 申东升
（2） 分子轨道理论对苯芳香特性的解释
分子轨道理论认为： 苯的芳香性是由于苯存在一
个封闭的共轭体系引起的。
苯的6个p轨道相互作用形成6个π分子轨道，其中ψ1、 ψ2、ψ3是能量较低的成键轨道，ψ4、ψ5、ψ6是能量较 高的反键轨道。ψ2、ψ3和ψ4、ψ5是两对简并轨道。基态 时苯的电子云分布是三个成键轨道叠加的结果，故电子云 均匀分布于苯环上下及环原子上，形成闭合的电子云。
2、 苯环上常见的亲电取代反应 卤化、硝化 、磺化、Friedel-Crafts 反应 、氯甲基化
1） 卤化反应
Br
Br2 FeBr3
HBr
苯与溴的亲电取代CAT的作用是与络合，使溴易异裂 卤化反应中常用的Lewis acid :
FeCl3 、FeBr3 、AlCl3 等
广东药学院
主讲人: 申东升
苯乙烯
广东药学院
主讲人: 申东升
2、多环芳烃 分子中有2个或2个以上独立苯环的芳烃。
CH2CH2
H CC
H
1,2-二苯乙烷
(E)-1,2-二苯乙烯
1,3,5-三苯基苯
广东药学院
主讲人: 申东升
3、稠环芳烃
分子中含有2个或多个苯环，彼此间通过共 用两个相邻碳原子而成的芳烃。
萘 广东药学院
休克尔规则
第一节苯的结构和休克尔规则一．苯的分子结构苯是芳香族化合物的代表，在苯系芳烃中都含有苯环。
熟悉苯的分子结构，是研究芳香性的基础。
1865年凯库勒从苯的分子式C6H6出发，根据苯的一元取代物只有一种，提出了苯的环状结构。
这就是我们至今仍在使用的苯的凯库勒式。
这个式子虽然可以说明苯分子的组成和原子间的连接次序，但仍存在着问题：凯库勒式既然含有三个双键，为什么苯不起类似烯烃的加成反应；按照凯库勒式，苯的邻二取代物应当有（1）和（2）两种，但实际上只有一种。
（1）（2）由于上述矛盾问题的存在，引起了化学家对苯结构的极大兴趣，对苯的结构的研究作了大量的工作，提出了不同的结构来表示苯的结构。
凯库勒本人曾用两个凯库勒式之间的摆动来表示苯分子的真实结构。
还有化学家分别提出了对位键结构式、双环结构式、棱型结构式、向心结构式等来表示苯的结构。
对位键结构式双环结构式棱型结构式向心结构式但这些结构式都不能反映苯的实际情况，因而陆续被淘汰了，而且其中的双环结构式（Dewar苯）和棱型结构式（棱烷）所代表的化合物已被合成，它们是苯的价键异构体。
上一世纪的三十年代，鲍林在凯库勒苯的结构式基础上，提出了苯的共振结构。
共振论能广泛的用于说明和解释苯的性质，但仍未揭示出苯分子价键的本质。
现代物理方法的应用和量子化学的发展为苯的分子结构的确定提供了有力的工具。
光谱法、X-射线法、偶极矩的测定等都证明苯分子是平面正六边形构型，键角都是120O，碳碳键的键长相等，都是0．139nm。
苯分子的各个键角都是120O，因此碳原子必须是SP2杂化，形成六个C-Cσ键和六个C-Hσ键，而每个碳原子上剩余的P轨道在一个平面上相互重叠，均匀对称地配布在整个环上，形成一个环状的共轭体系，π电子密度平均化，环上没有单键和双键之分。
因而，经典的定域化的价键结构式（环己三烯）不能代表苯的结构。
用分子轨道理论处理苯分子，六个2P原子轨道组成六个分子轨道，当苯分子处于基态时，三对电子分子分别填充能量低的成键轨道、和。
化学苯知识点总结
化学苯知识点总结苯是一种常见的有机化合物，化学式为C6H6，是苯环的最简单的芳香烃。
在化学中，苯是一种重要的化学物质，具有许多用途和应用。
接下来我们将对苯的结构、性质、制备和应用进行详细的总结。
一、苯的结构苯的分子式为C6H6，由六个碳原子和六个氢原子组成。
苯分子具有一个稳定的六元环结构，其中每个碳原子都与一个氢原子相连，并且每个碳原子还与另外两个碳原子相连，形成了一个共轭的π电子体系。
苯的分子轨道结构为σ键和π键的混合，在该结构上的π键以及其上的六个π电子使得苯分子具有芳香性质。
二、苯的性质1.物理性质苯是一种无色无味的透明液体，在室温下呈现出明亮的蓝色荧光。
它的密度为0.88g/cm3,沸点为80.1℃，熔点为5.5℃。
苯易挥发，不溶于水，可溶于乙醇、乙醚和丙酮等有机溶剂。
2.化学性质苯具有芳香性的化学性质，稳定性较高，不易被氧化或加成反应破坏。
但是苯还是能够发生许多反应，如硝基化、氧化、硝化、加成反应等。
其中最常见的反应是苯的硝基化反应，通过硝酸和浓硫酸的混合物可以使苯发生硝基化反应，生成硝基苯。
三、制备苯的制备主要有煤焦油由芳香烃制备苯,苯的加氢制取，苯的裂化制备等几种方法。
其中最常见的是煤焦油提取法，通过煤焦油中的芳香烃进行深冷分馏，从中提取纯苯。
四、应用1.苯是一种重要的溶剂，在染料、化妆品、涂料、药品等行业中都有广泛的应用。
2.苯还可以用于制备重要的工业化学品，如苯乙烯、环己烷、环己酮等。
3.苯还可以用于合成其他有机物，如苯酚、苯胺、苯甲醛等。
4.苯还可以用于制备聚苯乙烯等高分子材料。
综上所述，苯是一种重要的有机化合物，具有广泛的应用价值。
通过深入了解苯的结构、性质、制备和应用，可以更好地掌握它相关的化学知识，为相关工程技术提供理论支持和应用指导。
苯的结构和性质
（2） 酰基化反应
酰基化反应的特点：产物纯、产量高（因酰基不发生异构化， 也不发生多元取代）。
5.苯环的亲电取代反应历程
苯及同系物的取代反应都是亲电取代历程，其里程可用通式 表示如下：
实验证明，硝化、磺化和氯代是只形成σ络合物的历程，溴化 是先形成π络合物，再转变为σ络合物的历程。
原因：反应中的活性中间体碳正离子发生重排，产生更稳定的碳正 离子后，再进攻苯环形成产物。
3°烷基化反应不易停留在一元阶段，通常在反应中有多烷基苯生成。 4°苯环上已有–NO2、-SO3H、-COOH、-COR等取代基时，烷基化反
应不在发生。因这些取代基都是强吸电子基，降低了苯环上的电子
云密度，使亲电取代不易发生。例如，硝基苯就不能起付—克反应， 且可用硝基苯作溶剂来进行烷基化反应。
第三节 单环芳烃的性质
芳烃的化学性质主要是芳香性，即易进行取代反应，而难进行 加成和氧化反应。 一、亲电取代反应 1．硝化反应
浓H2SO4的作用——促使+NO2离子（硝基正离子）的生成 硝化反应历程：
硝基苯继续硝化比苯困难 烷基苯比苯易硝化
2．卤代反应
反应历程：
烷基苯的卤代
反应条件不同，产物也不同。因两者反应历程不同，光照卤 代为自由基历程，而前者为离子型取代反应。
苯分子的大π键是三个成键轨道叠加的结果，由于π电子都是 离域的，所以碳碳键长完全相同。
二、从氢化热看苯的稳定性
第二节 单环芳烃的异构和命名
一、异构现象 1．烃基苯有烃基的异构 例如：
2．二烃基苯有三中位置异构 例如：
3.三取代苯有三中位置异构 例如：
二、命名
1．基的概念 芳烃分子去掉一个氢原子所剩下的基团称为芳基（Aryl）
苯的分子轨道
苯的分子轨道苯是一种常见的有机化合物，化学式为C6H6。
它由六个碳原子和六个氢原子组成。
苯的分子轨道是苯分子中电子的可能运动轨迹。
苯分子轨道的研究对于理解苯分子的性质和反应机理具有重要意义。
苯分子的分子轨道可以分为σ轨道和π轨道。
σ轨道是通过原子间的头向叠加形成的，是较强的化学键；π轨道是通过原子间的侧向叠加形成的，是较弱的化学键。
苯分子中有三个σ轨道和三个π轨道。
这些分子轨道是通过分子对称性和量子力学计算得出的。
苯分子的σ轨道主要参与碳原子之间的共价键形成。
每个碳原子都有一个sp2杂化轨道和一个未杂化的p轨道参与形成σ轨道。
sp2杂化轨道和p轨道的叠加形成了σ轨道，其中sp2轨道与相邻碳原子的sp2轨道重叠，而p轨道与相邻碳原子的p轨道重叠。
这种头向叠加形成的σ轨道使得苯分子具有稳定的芳香性质。
苯分子的π轨道主要参与芳香性和反应机理。
苯分子中的π电子主要分布在苯环的平面上，形成了一个π电子云。
苯分子中的π轨道可以分为两种类型：分子轨道和反键轨道。
分子轨道是通过相邻碳原子的p轨道重叠形成的，而反键轨道是通过相邻碳原子的sp2轨道与未杂化的p轨道重叠形成的。
这些π轨道形成了一个共轭体系，使得苯分子具有很高的稳定性和芳香性。
苯分子的π电子云对于苯分子的性质和反应机理具有重要影响。
由于π电子云的存在，苯分子具有很高的稳定性和芳香性。
它可以与其他化合物进行共轭反应，参与电子的亲电和亲核反应。
苯分子的π电子云还可以与外界的电场相互作用，影响苯分子的电子结构和性质。
总结起来，苯分子的分子轨道是苯分子中电子的可能运动轨迹。
苯分子的分子轨道包括σ轨道和π轨道，它们分别参与碳原子之间的共价键形成和芳香性质。
苯分子的分子轨道对于理解苯分子的性质和反应机理具有重要意义。
通过研究苯分子的分子轨道，可以深入理解苯分子的结构和性质，为有机化学领域的研究和应用提供理论基础。
7.1 苯的结构命名和性质
产物 反应进度
2013-8-12
放热反应
1 卤化反应
与卤素反应。催化剂：Fe粉或FeX3, ,AlX3
X Fe or FeX3 卤苯 CH3 CH3 + X2 Fe or FeX3 X + X
2013-8-12
1）
+ X2
+ HX
CH3
2）
卤化反应机理
无Fe或FeX3存在时，苯不能使溴的四氯化碳溶液褪色（不 反应）。有Fe或FeX3存在时，苯可与溴或氯发生反应。
最高
个节面
简并
成键轨道
个节面
简并 最低
苯的分子轨道模型
0个节面
2013-8-12
解 释：
①三个成键轨道能量低，三个反键轨道能量高。 分子轨道中节面越多，能量越高。 ②六个π电子均进入成键轨道，且能量低于3个孤 立的π键，所以很稳定 。
反键轨道 （非键轨道） 原子轨道 E 成键轨道
思考题
环戊二烯中的CH2上的H的酸性要比1，3环己二烯中CH2上的H的酸性要大，为啥？
利用休克尔规则判断下列化合物有无芳香性：
sp3杂化，不是连续共轭
1
2
3
7.2 芳烃的异构和命名
2013-8-12
如果苯环上连有较复杂基团，或是不饱和 烃基时，则把苯作为取代基来命名。
2013-8-12
O COOH C R(H) OH NH2 R X NO2
CH3 NO2
NO2
2013-8-12
NO2 TNT
硝化反应机理
硝化反应中进攻试剂是NO2+，浓硫酸的作 用促进NO2+的生成：
HOSO 2OH + HO-NO 2 H-O-NO 2 H
苯环的分子轨道
苯环的分子轨道苯环是有六个碳原子构成的环状分子结构，具有特殊的分子轨道。
本文将从分子轨道的角度来探讨苯环的性质和特点。
苯环的分子轨道可以分为两种类型：σ轨道和π轨道。
σ轨道是沿着分子轴向排列的成键电子轨道，而π轨道则是垂直于分子轴向的非成键电子轨道。
我们来探讨苯环的σ轨道。
苯环中的σ轨道包括6个碳原子的1s 轨道、2s轨道和2p轨道。
其中，1s轨道形成了6个碳原子之间的σ键，2s轨道和2p轨道则形成了碳原子与氢原子之间的σ键。
这些σ键使得苯环具有较高的稳定性和抗氧化性，使其成为许多有机化合物的重要结构单元。
接下来，我们来研究苯环的π轨道。
苯环中的π轨道是由6个碳原子的2p轨道构成的，这些轨道形成了苯环中的π键。
苯环中共有3个π键，分别是平面内的π键和垂直于平面的π键。
平面内的π键是由相邻的2个碳原子的2p轨道重叠形成的，而垂直于平面的π键是由相邻的2个碳原子的2p轨道与平面内的π键相互作用形成的。
这些π键使得苯环具有共轭体系的特性，使其具有较低的反应活性和较高的稳定性。
苯环的π电子具有很高的云度，即电子云分布在整个苯环上，而不是局限于某个特定的原子。
这种分布使得苯环具有共振稳定性，能够吸引外部的电子或电子云，从而发生亲电取代反应或电子亲和性反应。
苯环中的π电子还能够吸收紫外光和可见光，产生共振增强的吸收峰，使苯环具有良好的色素特性。
苯环的分子轨道还与其化学性质密切相关。
苯环具有芳香性，即具有稳定的π电子体系和不饱和键。
这种芳香性使得苯环具有较低的反应活性，往往需要较高的能量才能发生反应。
同时，苯环也具有较高的亲电性和亲核性，可以发生亲电取代反应和亲核加成反应。
苯环的分子轨道决定了其特殊的性质和特点。
苯环具有稳定性高、抗氧化性强、共振稳定性好等特点，成为有机化合物中重要的结构单元。
苯环的分子轨道还决定了其化学性质，使其具有芳香性、亲电性和亲核性等特性。
苯环的研究不仅对于有机化学领域具有重要意义，还对于材料科学、药物化学等领域有着广泛的应用前景。
苯的结构.
AlCl3 R
C
5 氯甲基化
+ CH2O + HCl ZnCl2 0℃ CH2Cl
说明: (1) 用HBr,HI亦可 (2) 芳环上连有强吸电子基(包括卤原子)时,产率很低. 6 亲电反应历程
+ E 慢 E H E E
-络合物存在的证明:
CH3 C2H5F BF3 H3C CH3 H3C 橙黄色 m.p-15℃ CH3 H C2H5 BF4 CH3 CH3 C2H5 H3C CH3
② 光照或高温时,取代在侧链上
CH3 Cl2 hν CH2Cl Cl2 hν CHCl2 Cl2 hν CCl3
3 磺化
SO3H + H2SO4(98%) + H2O
75~80 ℃
说明: (1) 常用发烟硫酸室温磺化; (2) 烷基苯易磺化,且主要得邻 对位体,但对位体多于邻位, 升高温度尤甚. 甲苯磺化: 10°C 100°C o : p o : p 43 : 53 13 : 79
亲电取代反应中的亲电试剂 反应类型
硝化
亲电试剂
NO2
卤代
磺化
Br
δ Br
SO3
O
δ FeBr3 (Br)
酰基化
烷基化 δ R or R X
RC
δ AlCl3
（二）加成反应 1 加氢
+ 3H2 Ni 180~250℃
2 Birch还原
Na-NH3(l) C2H5OH
吸电子取代基使反应加速，且产物以1，4-二氢化物为主：
OH H E
OH H E
OH H E
3 卤原子 （-I, +C）
三 定位效应的应用
（一）预测反应的主要产物
休克尔规则
休克尔规则一．苯的分子结构苯是芳香族化合物的代表，在苯系芳烃中都含有苯环。
熟悉苯的分子结构，是研究芳香性的基础。
1865年凯库勒从苯的分子式C6H6出发，根据苯的一元取代物只有一种，提出了苯的环状结构。
这就是我们至今仍在使用的苯的凯库勒式。
这个式子虽然可以说明苯分子的组成和原子间的连接次序，但仍存在着问题：凯库勒式既然含有三个双键，为什么苯不起类似烯烃的加成反应；按照凯库勒式，苯的邻二取代物应当有（1）和（2）两种，但实际上只有一种。
（1）（2）由于上述矛盾问题的存在，引起了化学家对苯结构的极大兴趣，对苯的结构的研究作了大量的工作，提出了不同的结构来表示苯的结构。
凯库勒本人曾用两个凯库勒式之间的摆动来表示苯分子的真实结构。
还有化学家分别提出了对位键结构式、双环结构式、棱型结构式、向心结构式等来表示苯的结构。
对位键结构式双环结构式棱型结构式向心结构式但这些结构式都不能反映苯的实际情况，因而陆续被淘汰了，而且其中的双环结构式（Dewar苯）和棱型结构式（棱烷）所代表的化合物已被合成，它们是苯的价键异构体。
上一世纪的三十年代，鲍林在凯库勒苯的结构式基础上，提出了苯的共振结构。
共振论能广泛的用于说明和解释苯的性质，但仍未揭示出苯分子价键的本质。
苯分子的各个键角都是120O，因此碳原子必须是SP2杂化，形成六个C-Cσ键和六个C-Hσ键，而每个碳原子上剩余的P轨道在一个平面上相互重叠，均匀对称地配布在整个环上，形成一个环状的共轭体系，π电子密度平均化，环上没有单键和双键之分。
因而，经典的定域化的价键结构式（环己三烯）不能代表苯的结构。
用分子轨道理论处理苯分子，六个2P原子轨道组成六个分子轨道，当苯分子处于基态时，三对电子分子分别填充能量低的成键轨道、和。
三个已占有轨道的能量分别是α+2β、α+β和α+β，因为每个轨道有两个电子，总能量。
如果苯有三个一般的双键，则六个电子的总能量将是。
这样，可以预测真正的苯分子将比假设的不共轭的环己三烯稳定2个数值，这个数值就是苯的离域能。
苯内容
定义：指苯及苯的同系物，跟苯的结构特征相似的化合物。
芳烃可分为苯系芳烃和非苯系芳烃两大类。
苯系芳烃根据苯环的多少和连接方式不同可分为：单环芳烃 分子中只含有一个苯环的芳烃。
多环芳烃 分子中含有两个或两个以上独立苯环的芳烃。
例如：联苯 二苯基甲烷稠环芳烃 分子中含有两个或两个以上苯环，苯环之间通过共用相邻两个碳原子的芳烃。
例如：萘 菲一、苯的结构根据元素分析得知苯的分子式为C 6H 6。
仅从苯的分子式判断，苯应具有很高的不饱和度，显示不饱和烃的典型反应—加成、氧化、聚合，然而苯却是一个十分稳定的化合物。
通常情况下，苯很难发生加成反应，也难被氧化，在一定条件下，能发生取代反应，称为“芳香性”。
1865年，德国化学家凯库勒提出了关于苯的结构的构想。
苯分子中的6个碳原子以单双键交替形式互相连接，构成正六边形平面结构，内角为120度。
每个碳原子连接一个氢原子。
然而根据苯的凯库勒结构式，苯的邻位二元取代物应有两个异构体，实际上只有一种。
苯具有特殊的稳定性，苯的氢化热比假想的1，3，5-环已三烯小150.6kJmol -1,这些问题都是苯的凯库勒结构无法解释的。
杂化理论认为，组成苯分子的6个碳原子均以SP 2杂化，每个碳原子形成三个SP 2杂化轨道，其中一个SP 2杂化轨道与氢的1S 轨道形成C-H σ键，另两个SP2杂化轨道与两个碳原子的SP 2杂化轨道形成两个C —C σ键。
SP 2杂化为平面杂化，键角为120度，碳氢原子均在同一平面上。
每一个碳原子还有一个末参加杂化的P 轨道，相互平行重叠，形成一个六原子六电子的共轭大π键。
π电子云分布在苯环的上下，形成了一个闭合的共轭体系，共轭体系能量降低使苯具有稳定性，同时电子云发生了离域，键长发生了平均化，在苯分子中没有单双键之分，所以邻位二元取代物没有异构体。
二、命名及同分异构体苯及其同系物的通式为C n H 2n-6。
CH 2烷基苯的命名以苯作为母体，烷基作取代基，根据烷基的名称叫“某苯”。
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苯分子轨道与电子结构
一、实验目的
（ 1）掌握休克尔分子轨道法的基本内容
（ 2）学会用休克尔分子轨道法分析和计算苯分子Π轨道分布
（ 3）学会用计算的化学方法研究简单分子的电子结构
二、实验原理
基本理论
离域Π键:形成Π键的电子不局限于两个原子的区域,而是在参加成键的多个原子形成的分子骨架中运动,这种由多个原子形成的Π型化学键称为离域Π键
共轭效应:形成离域Π键,增加了Π电子的活动范围，使分子具有特殊的物理化学性质,这种效应称为共轭效应
分子轨道法:原子组合成分子时，原来专属于某一原子的电子将在整个分子范围内运动，其轨道也不再是原来的原子轨道，而成为整个分子所共有的分子轨道
休克尔分子轨道法：为了讨论共轭体系的分子轨道，1 931年休克尔应用LCAO-MO(分子轨道的原子线性组合)法，采用简化处理，解释了大量有机共轭分子性质，该方法称为休克尔分子轨道法，简称HMO法。
该方法针对平面共轭体系的主要特点，能给出离域Π键体系的基本性质
休克尔分子轨道法主要运用了下列基本假设 :
σ-Π分离体系:对于共轭分子，构成分子骨架的σ电子与构成共轭体系的π电子由于对称性不同，在讨论共轭分子的结构时，可以近似的看
成互相独立的，把σ电子和π电子分开处理.
独立π电子近似:分子中的电子由于存在相互作用，运动不是独立的，但若将其它电子对某电子的作用加以平均，近似地看成是在核和其它电子形成的固定力场上运动，则该电子的运动就与其它电子的位置无关，是独立的.
LCAO-MO近似:对于π体系，可将每个π分子轨道看成是由各个碳原子提供的对称性匹配的p轨道φi 进行线性组合得的.ψ=C1φ1+ C2φ2 + …+ C NφN
huckel近似:认为每个电子在每个原子核附近运动时的能量相同
休克尔分子轨道法基本内容
在分子中把原子核、内层电子、非键电子连同σ电子一起冻结为“分子实”，构成了由σ键相连的分子骨架，π电子在分子骨架的势场中运动。
由此，可写出一个Π电子的Hamilton算符及轨道方程 Hψ=Eψ（ 1-1）. 采用变分法,π电子分子轨道表示为所有碳原子的对称性匹配的p原子轨道的线性组合:
ψ=C1φ1 + C2φ2 + …+ C NφN（1-2）.
代入（1-1）式，按线性法处理得有关系数线性齐次方程组 : （H11-E）C 1+（H12-ES12）C 2+…+（H1N-ES1N）= 0
（H N1-E）C 1+（H N2-ES N2）C 2+…+（H NN-ES1N）=0 （1-3）. 式中已假定原子轨道是归一化的，H rr,S rr代表能量积分及重叠积分:
H rs=∫φr∗Hφdt, Srs=∫φr∗φsdt (1-4) .
进一步的近似假定
（1）H rr=α(r=1,2,N),α称之为库伦积分
（2）H rs=β对应于原子r和s邻近，否则=0
（3）β称为共振积分S rr=0(r≠s) 即为忽略重叠近似
做上述处理后久期方程可化为:
(1-5)
进一步做变换，X =（α-E）/ β，式（1-5）的非零解方程化为
（1-6）
由上述方程通过求X得N个E i值并回代到久期方程，再结合归一化条件得分子轨道组合系数Cik及Ψi
苯环的分子轨道计算
苯分子骨架图
φ1、φ2、φ3、φ4、φ5、φ6是苯环6个Π电子的原子轨道波函数，根据分子轨道法,每个Π电子的轨道波函数，可表示为:
Ψ=C 1φ1+C 2φ2+C 3φ3+C 4φ4+C 5φ5+C 6φ6（2-1）
轨道系数方程
（2-2）
久期方程
（2-3）
展开行列式X 6 - 6 X4 + 9 X 2- 4=0
X的六个解X 1=-2；X 2，X 3=-1；X 4，X 5=1，X 6=2
分子轨道能量分子轨道系数：将每一轨道能量值或X值代入（2-2）并结合诡归一化条件，可以求出相应分子轨道的组成系数，例如，对于X=2时（2-2）式具体形式为
（2-4）
去掉第一个方程，将C1移到等号右边
（2-5）
可解得C 1= C 2= C 3= C 4= C 5= C 6
结合归一化条件得
（2-6）
轨道波函数为
三、实验所需软件
Gaussian 98 程序包Gaussian 图形查看程序Gview2
四、实验内容
（1）构建分子结构
（2）编写输入文件
（3）结果查看，数据统计
（4）同样的方法研究丁二烯的分子轨道和电子结构
五、数据记录
（1）苯的六个π轨道形状和能量
（2）苯分子中C-C和C-H的键长
（3）苯分子中碳原子和氢原子的电荷
六、问题思考
（1）什么是离域Π键?
（2）什么是共轭效应?
（3）写出苯的HMO列式方程，并由此计算出相应的6个分子轨道波函数.
（4）写出丁二烯的HMO列式方程，并由此计算出相应的4个分子轨道波函数.（5）简述克尔分轨道法的基本内容.
（6）休克尔分子轨道法用到了哪些假设?
（7）写出苯分子的所有共振式
填空：
1、分子轨道中HOMO表示_______________，LUMO表示____________。
2、如果两个轨道能量相近或相同，表示这两个轨道是____的。
选择：
1、基态苯分子总共有____个占据轨道。
A、15
B、18
C、20
D、21
2、苯分子总共有____个π轨道。
A、4
B、5
C、6
D、7
七、参考资料
A 实验25 休克尔分子轨道法(2).pdf
苯的发现和苯分子结构学说简介(2).pdf
苯分子结构探究(2).pdf
苯分子结构问题(2).pdf
苯环分子的分子轨道计算(3).pdf
苯分子的Rydberg能级和轨道_韩朝阳(2).pdf
苯与Pd_100_面相互作用的分子轨道研究_高国荣(2).pdf。