有机化学第二版高占先课件

键角的大小与成键原子的体积，特别是成键的 中心原子的杂化状态有关，也受分子中的其它原子 的影响。
4. 键能
⑴ 概念： 由原子形成共价键所放出的能量，或共价键断
裂成两个原子所吸收的能量称为该键的键能。后者 又称键的解离能。键能的单位：kJ/mol。 例1.
H2(g)——>2H· 吸收436.0 kJ/mol能量，即 H—H 键的键能，也称 为H—H的解离能（Ed=436.0 kJ/mol表示）。
例如：
如果形成共价键的两原子电负性相同，成键电子均匀 分布在两原子周围，这种键无极性，称为非极性共价键。 例：H—H，Cl—Cl，CH3—CH3等。
⑵ 键极性的度量 ① 定性的相对比较： 键的极性大小主要取于成键两原子的电负性值 之差。例如，H—O键极性大于H—N 键的极性。
碳、氮元素在不同杂化状 态下的电负性值：
C—I ＞ C—Br＞ C—Cl＞ C—F； C=C的极化度比C-C的大； 外电场越强（带电荷多）键的极化度越大。 成键电子和原子核都在运动中，也能使非极性键 在瞬间产生极性。
6. 极性分子
分子的极性由组成分子的各共价键极性决定的。 分子的极性大小用分子的偶极矩度量。 分子的偶极矩等于组成分子的各共价键偶极矩的和。
系又有区别，键能是分子中同种键解离能的平均值。
手册中给的键能多数是标准态（25℃，气相）值。 在热力学计算时，化学键断裂吸收的能量为正
值；化学键形成放出的能量为负值。
5. 键的极性和极化性
⑴ 极性键和非极性键
两个电负性不同的原子形成共价键，成键的两电子 的电子云非均匀分布在两原子的周围，电负性大的原子 周围有较多的电子云，电负性小的原子周围有较少的电 子云，即键的两端出现微小正、负电荷，常用δ+和δ-表 示，这种现象称为键的极性，这种键称为极性共价键。
⑵ 影响键长的因素：
常见共价键的键长
① 不同原子成键，键长与原子半径有关。 ② 相同原子成键键长：单键 > 双键 > 三键。
原子的杂化状态及分子中其它键对键长的影响 ③无论C—C还是C—H，键长都与C的杂化状态有关。
3. 键角
一个原子至少与两个原子成键时，这个原子的 键与键之间的夹角称为键角。
建立有机化合 物结构理论 (19世纪60年 代)
建立立体化学 (19世纪70年
代)
各分支学科 的形成
(19世纪以后)
三、 学习方法
寻
寻找规律
勤
勤记忆
记
记笔记
有机化学是实践性非常强的学科，除了要做有机化学实验 外，还需要到化工厂参观、实践。
参考书：
四、 有机化学的展望
有机化学学科已经形成多种分支学科
键的极化性。 带电荷的试剂（分子、离子等）都可以看作外
电场。例如在极性溶剂中，C—X键的极性变大， 就是碳卤键的极化性。
② 用极化度来度量键的极化性 极化度反映成键两原子核电荷对共价键的电子对约束
的相对程度，极化度不仅与成键原子的体积、电负性、键的 种类有关，还与外电场强度有关。
碳卤键的极化度顺序：
1. 定义：
有机化学
研究有机化合物的化学，即研 究有机化合物的来源、制备、 结构、性能、应用以及有关理 论和方法的科学。
2 . 有机化学发展历史 有机化学的发展大体上分如下几个阶段：
利用天然有机 化合物
(18世纪前)
分离天然有机化合物 (18世纪末)
分析天然有机化合物 (18世纪末19世纪初)
人工合成有机物 (19世纪初)
• ⑵ sp3杂化：C的电子组态：1s2 2s2 2px1 2py12pz；
2s2 2px1 2py1 2pz为价轨道，其中的电子为价电子。
杂化轨道能量 处于2s和2p轨 道能量之间
C在形成化学键时，2s轨道与三个2p轨道杂化形成四个 能级相等、形状相同的sp3杂化轨道，每个轨道中一个电子。
sp3杂化轨道形状
C的四个sp3轨道
四个sp3轨道互成109.5°的角， 指向四面体的四个顶角。
氢原子沿sp3轨道的对称轴பைடு நூலகம்向接近 C，H的1s轨道与sp3轨道的电子云能最 大限度的重叠，形成四个稳定的、彼此 夹角为109.5°的C—H σ 键，即为甲烷 CH4分子。
杂化与成键同时完成
甲烷的C—H键
C的sp3轨道与另一个C的sp3轨道沿着各自的对 称轴成键，就形成C—Cσ键：
1. 共价键性质的重要性：
有机化合物中原子主要是共价键连接 的，共价键决定了有机化合物的性质，因 此要研究共价键的性质。
共价键的基本性质包括键长、键角、 键能和键的极性。
2. 键长 ⑴ 键长：形成共价键的两个原子核之间的距 离称为键长。
d： a、b两原子的键长 r1：b原子的范德华半径 r2: b原子的共价半径 r3: a原子的共价半径 r4: a原子的范德华半径
乙炔的两个π键:
乙炔分子的形成： 两个sp轨道与两个H的1s轨道形成两个C-H σ键,
即乙炔分子形成。
乙炔的σ键
在乙炔分子的C≡C三重键中，一个σ键，两个互 相垂直的π键， π电子形成筒状分布。
乙炔三重键电子云:
⑸ sp3、sp2、sp轨道的比较： sp3、sp2、sp轨道的形状相似，都是轴对
称。sp3、sp2、sp轨道可以自身和相互间形成 C-C σ键，形成饱和的、不饱和的碳链或 碳环如：
② 定量的度量： 由键偶极矩μ=q·d （又称键矩）来度量。 μ：键偶极矩 单位：C·m q ：正电荷或负电荷中心电荷量 单位：C d ：正负电荷中心间距离 单位：m
常见共价键的偶极矩：
③ 极性键的表示： 偶极矩是向量，用一箭头表示指向键的负电
荷端。如：
⑶ 键的极化性 ① 键的极化性 在外电场作用下，共价键的极性发生变化称做
2、 有机化合物的特点：
1) 液体化合物的挥发性大。 2) 固体化合物的熔点低，很少超过400℃。 3) 通常不溶于水。 4) 容易燃烧，CO2和H2O是主要燃烧产物。 5) 转化速率慢，副产物多，反应物转化率和产物
的选择性很少达到100%。 6) 有机化合物分子中原子间一般以共价键相连。
二、 有机化学
断裂旧键吸热：2个C—H 2×414=828 kJ/mol 2个Cl—Cl 2× 243=486 kJ/mol
ΔHm=(678+864)-(828+486)=228 kJ/mol 即：每生 成1 mol的CH2Cl2,放出228 kJ/mol能量。
⑶ 注意： 键能与键解离能是两个不同的概念，两者有联
H 2 COC H 3
H 2 COC H 3
稳定
（3）电荷分离不稳定，越远越不稳定
H 2CH CC l
稳定
H 2C
CC l H
四、 有机化合物构造式表示法
1. 概念：
分子的构造
分子中原子间相互连接的顺序 叫分子的构造。
构造式
表示分子构造的化学式叫构造式。
2、构造式的书写方法：
⑴ 路易斯构造式：也称电子构造式。用两个圆点 表示形成共价键的两个电子，放到成键两原子 之间。这种表示优点是各原子的成键关系、价 电子数清楚。
例：
CH4的偶极矩为零 非极性分子
CH3Cl的偶极矩为 6.24×10-30 C·m 极性分子
一些常见化合物气态时的偶极矩：
绝大多数有机化合物分子都有共价键，共价键的键 长、键能反映键的强度，分子的热稳定性；键角反映分 子的空间形象；键偶极矩或键的极性反映分子化学反应 活性和影响分子的物理性质。
三、共振论： （1）离域体系的分子、离子或自由基不能用一个 经典结构式表示，需用几个可能的原子核位置不 变，只有电子对排布变化的经典结构式表示。
O1 2e HC
O1 2e
共振杂化体
‥ ‥O 共振 HC‥‥O :-
‥ ‥O:HC‥
‥O
共振结构（1）
共振结构（2）
1
1
2·
2·
H2C CH CH2
H2C
·
C H
CH2
·
H2C
C H
CH2
（2）共振结构的贡献：稳定的共振结构对共振杂化 体贡献大；相等的共振结构对共振杂化体贡献相等。
（3）共振能（离域能）：最稳定结构与杂化体的能 量差。
常见共价键的键能(单位：kJ/mol, 25oC, 气相）
⑵ 键能的用途： 可用键能数据估计化学反应的焓变
例1．估算甲烷氯化生成二氯甲烷的反应焓： CH4+2Cl2——>CH2Cl2+2HCl
生成新键放热：2个C—Cl 2×339=678 kJ/mol 2个H—Cl 2×432=864 kJ/mol
2. 写共振结构的规则 用“ ” “ ”分别表示电子对、单电子偏移方向。
（1）原子核位置不动，π 键、非键电子对移动。
H3CHC CH CH2 (1)
+
H3CHC CH CH2 CH2-CH2-CH=CH2
(2)
(3)
（2）所有共振结构式符合价键理论，是路易斯结构式。
O H3C N
O (1)
O
O
H3C N O
第1章 有机化学概论
授课教师：张向阳
1.1
一、 有机化合物
1、定义：
碳氢化合物
有机化合物和有机化学
分子中只含碳和氢两种元素的 化合物（烃）。碳氢化合物是 有机化合物的母体。
碳氢化合物 的衍生物
碳氢化合物中的氢原子被其它 原子或基团替代后的化合物。
有机化合物
含碳的化合物，或者碳氢化合 物及其衍生物。可含C、H、O、 N、P、S等元素。
1.2 有机化合物的结构特征
一、 共价键的形成 二、 共价键的基本属性 三、 共振论 四、 有机化合物构造式的表示法 五、 键的极性在链上的传递——诱导效应