大学有机化学(王小兰) 绪论

Cl2
2Cl· △H = +242kJ / mol (吸热)
双原子分子键能也就是键的离解能；
多原子分子同类型共价键的键能，是各个键离解能的平均值。
如： CH4
离解能△H（kJ / mol）
·CH3 + H·
+435.1
·CH3 ·CH2 ·CH
·CH2 + H· ·CH + H· ·C + H·
+443.5 +443.5 +338.9
共价键是有机物中的主要价键类型，有机化合物 之间的化学变化大都涉及到共价键的断裂和形成。
均裂 共价键断裂有两种：
异裂 断裂方式：决定于分子结构和反应条件。
1.均裂 ----两个原子间的共用电子对均匀的裂解
C∶Y 均裂 ·C + Y· （游离基反应）
自由基（游离基）
2.异裂 ----两个原子间的共用电子对不均匀的裂解
而CH4
·C + 4H·
△H = （435.1 + 443.5 + 443.5 + 338.9）= 1661 kJ / mol
故甲烷C-H 键的键能为：1661 / 4 = 415.3 kJ / mol 键能是指破坏或形成某一个共价键所需的平均能量。一 般来说，有机分子的键能越小，键就越活泼；键能越大，键 就比较稳定。
或基团，官能团对化合物的性质起着决定性的作用。
根据官能团不同，可将有机化合物分为：烷烃、烯烃 、炔烃、卤代烃、醇、酚、醚、醛、酮、醌、羧酸、硝基 化合物、胺等。
化合物类别 官能团式子 官能团名称
实例
烯烃 炔烃
C=C
-C三C-
双键 三键
H2C=CH2 H-C三C-H
乙烯 乙炔
卤代烃
-X
卤素
C2H5-Br 溴乙烷
共价键极性的大小是用键的偶极矩来量度的。 键的极性大，偶极矩大。 键的极性小，偶极矩小。
偶极矩（μ）——等于正、负电荷中心距离（d）与其所 带电荷（q）的乘积。
即μ= d × q 单位：D（德拜）
分子的偶极矩可以是分子本身所固有的，也可在外界 电场作用下产生,前者称为分子的永久性偶极矩,后者称为 诱导偶极矩。
性能特点：
① 容易燃烧，生成CO2和H2O ； 但CCl4 不但不燃烧，而且可以作灭火剂
② 熔点、沸点低，热稳定性差； 一般＜400℃
m.p.（NaCl）= 801℃；b.p.（NaCl）= 1413℃
③ 难溶于极性大的水，易溶于非极性的有机溶剂；
如：易溶于乙醇、乙醚、氯仿、丙酮和苯等。
但CH3COOH、C2H5OH、CH2-CH-CH2 等易溶于水 OH OH OH
所以写有机反应式常用“
”而不用“
”
有机和无机的差別
有机化合物
无机化合物
种类
、O、N、P、S、X
约100种全部元素
化学結合
共价結合多
离子結合多
熔点
一般较低
一般较高
溶解性
一般不溶于水，但溶于有机溶剂
一般溶于水，但不溶于 有机溶剂
可燃性
在空气中多数会燃烧
2. 键角——两个共价键之间的夹角
键长、键角决定着分子的立体形状。
注意： 不同分子有“同一种”的键角，差别很大
。
H
CH3
H H
109.5○ C
H
H 106○H
112○ C
CH3
C。H2
60 CH2 CH2
同一类型的化合物连接不同的原子（基团）键
角有所不同。
H O 105○
CH3 O 111○
H
CH3
双原子分子的极性就是其键的极性，可书写如下：
H—Cl μ=1.03D 多原子分子的极性是各个价键极性的矢量和。偶 极矩是矢量,具有方向性。
二氧化碳 O C O μ= 0 D
H
HC
H
H
甲烷
μ= 0 D
Cl
Cl C
Cl
Cl
四氯化碳 μ= 0 D
Cl
HC
H
H
一氯甲烷
μ= 1.94 D
三、化学键（共价键）的断裂
汪小兰主编《有机化学》 第四版 高教出版社
主要 参 考 书
⑴ 高鸿宾主编《有机化学》第三版 高教出版社 (2)邢其毅等编著 《基础有机化学》上、下册 第三版 高教
出版社
第一章 绪论
§1-1 有机化学研究的对象 §1-2 化学键与分子结构 §1-3 分子间的力 §1-4 有机化合物的分类
§1-1 有机化学的研究对象
2. 物理有机化学： 关于反应机理的研究，可加深对反应的理解。
3. 有机合成：
一方面: 合成结构复杂，具有特定功能的分子成为有机化学家们 十分重视的课题。
另一方面: 分子结构理论提出一系列可能存在的分子结构，这些 结构的证实有待于有机化学家的实践。
二、有机化学的重要性
有机化学是涉及大量天然物质和合成物质的独特的学 科，这些物质直接关系到人类的衣、食、住、行。
组成人体器官的物质、供给人体营养的食物以及人体 中发生的反应——实质上也是有机物质和有机反应。
构成动、植物结构组织的蛋白质和纤维素、水果和花 的香气等也是有机化学的研究范围之内。
利用有机化学可以制造出无数在生活、健康和生产方 面不可缺少的产品，这是一门对国民经济起着决定性作用 的学科。
石油化工，新型燃料，橡胶、塑料、涂料、化妆品、 杀虫剂、农药、药品、食品、合成材料等工业部门的基 础，这些部门成为国民经济的支柱产业。
④ 原子间主要以共价键结合；
⑤ 反应速度慢、副反应多。
催化剂 （活化分子）
反应条件 加热 光照 （增加分子热运动） Cl
CH3CH2CH3 + Cl2 hν
CH3CH2CH2Cl + CH3CHCH3
Cl
Cl
CH3CHCH2Cl + CH3-C-CH3 Cl
CH3CH2CHCl + ClCH2CH2CH2Cl Cl
涵义：“有生机之物”
瑞典化学家贝格曼(T.D.Bergman )于1777年将化学分 为“无机”和“有机”两大类。
无机物----非生物体或矿物质得到的物质 有机物----生物体（植物或动物）中获得的物质
从组成上看主要含有C、H 还有 O、N、X、S、P 等
1851年葛美林（Gmelin.L. 1788－1853）和 凯库勒（Kekule.A. 1829－1896）等：——“含碳的化合物称为有机化合物”
3. 键能——将1mol分子（气态）解离为原子（气态）时所
吸收的能量。
单位：kJ / mol
键能是指一个共价键的强度，一般共价键结合得牢固，
则其键能就大。
A（气） + B （气）
A-B （气）
形成——放热，△H为负值 键的
断裂——吸热，△H为正值
Cl·+ Cl·
Cl2 △H = -242kJ / mol (放热)
4. 键的极性与偶极矩
分子中以共价键相连的原子吸引电子的能力是不同的。
电负性大——吸引电子能力大。
电负性小——吸引电子能力小。
相同两原子形成的共价键，电子云对称分布在两核 中间——无极性。
如：H — H Cl — Cl (非极性共价键)
不相同的两个原子形成的共价键——有极性。
δ+ δ-
H — Cl (极性共价键) δ+——表示带有部分的正电荷。 δ-——表示带有部分的负电荷。
不燃的较多
离子反应
一般为非电解质，所以多数为非 一般为电解质，常为离
离子反应
子反应
反应及速率
常有副反应的可能，所以较复杂， 但因非离子反应，所以速率较慢，
故常需催化剂
较无副反应，且反应速 率较快
构造
复杂，常有异构現象
较简单，较少异构現象
有机化学的任务
1. 天然产物的分离、鉴定和结构测定； 如：茶叶泡茶等。
为什么有机化学要作为一门独立学科呢？
⑴C-C 结合力强
1.种类繁多，结构复杂 ⑵碳与碳之间可以
主要原因： （超过1000万种）
多种方式结合 ⑶同分异构体的产生
2.性能特点
分子式 C2H6O
C4H10
异构体
CH3CH2-OH CH3CH2CH2CH3
CH3-O-CH3 CH3-CH-CH3
CH3
碳与碳之间可以C-C 、C=C、C≡C相互结合，并 且可以形成链状或环状。
共价键的特性：方向性、饱和性
二、共价键的属性（参数）
共价键的键长、键角、键能和键的极性是共价键的基 本性质，称为共价键的属性或共价键参数。
1. 键长——由共价键连接起来。的两个原子的核间距离
单位：1 nm = 10 A
注意：
◆不同的共价键有不同的键长
键长(nm) C — H 0.109
◆不同化合物，其相同的原子 核间的键长稍有差别
● 有机化学是化学科学的一个分支，是与人类生活有着 极其密切关系的一门学科，它的研究对象是有机化合 物。其发展自19世纪初期至今不足200年。
● 有机化学的主要任务---讨论各类有机化合物的结构、 性质、合成方法和它们的应用。
一、有机化学与有机化合物
什么是有机化合物呢？
C8H18 、C15H32 、C2H5OH 、C6H12O6 、CH3COOH
醇和酚
-OH
羟基
C2H5-OH
乙醇
醛和酮
C=O
羰基
CH3COCH3 丙酮
羧酸
-COOH
羧基
CH3-COOH 乙酸
补充了由碳架分类的不足，并反映了各族有机物之
间的内在联系。
有机化学也是材料学科的学生必学的一门基础课。
材料的分类. 按化学状态分类. 金属材料; 无机物非金 属材料. 陶瓷材料. 有机材料. 高分子材料。
不同的材料他们内部的分子组成不同，所涉及的化学反 应也不同。
“在未相当长的时期内，我国以煤炭为主的能源格局不
会改变，煤炭消耗量将将持续增长。我国发电装机容量中
C — C 0.154 C C 0.134
在不同化合物中的C－C 键
键类型
化合物
键长(nm)
C — C 0.120
sp3-sp3
H3C—CH3
0.1530
sp3-sp3
H3C—CH2CH3
0.1540
sp3-sp2 H3C—CH=CH2 0.1510
sp2-sp2 H2C=HC—CH=CH2 0.1466
CH2
CH 2
分
①脂环化合物 如：H2C
CH2 H2C
CH2
三 大 2.碳环化合物
H2C CH2
化学性质与开链化合物相似
H2C
CH 2 CH2
类
CH3
②芳香族化合物 如： 从香树脂中发现。
3.杂环化合物 如：
O
N
以上分类只是从有机物母体（或碳干）形式分，并不
反映其性质，实际也不反映其结构本质。
二、按官能团分类 官能团是分子中比较活泼，容易发生化学反应的原子
∶C-+
+ Y
C∶Y 异裂
碳负离子 （离子型反应）
+ C
+
Y-∶
碳正离子 “有机反应的基本类型
§1-3 分子间的力
分子间的作用力从本质上说都是静电作用力。 (1)偶极-偶极作用力： 这种力产生于具有永久偶极的极性分 子之间。
(2)色散力： 非极性分子------暂时偶极 在非极性分子间产生一种极弱的引力称为色散力，有时常将 色散力叫做范德华力。
火电装机容量占74%以上，火电机组又以燃煤机组为主，
是大气污染物的主要来源之一。”
------环保总局
§1-2化学键与分子结构
一、 化学键与分子结构
原子 分子： 需要电子的作用（化学键）
化学键的两种基本类型：离子键和共价键 离子键：由原子间电子的转移而形成的化学键。 共价键：原子间通过共用电子对形成的化学键。
(3)氢键： 带部分正电荷的氢可与另一 分子中电负性强的Y相互吸引而与其未共 用电子对以静电引力相结合，这种分子间 的作用力叫做氢键。
§1-4 有机化合物的分类
一、按碳架分类
1.开链化合物
如：CH3CH2CH3 、 CH3-CH=CH2 、 C2H5-OH 、 CH3COOH
也叫脂肪族化合物，最初在油脂中发现
但CO、CO2、Na2CO3、KCN 等为无机化合物。 所以含碳化合物不一定是有机化合物，但有机化合物一定是 含碳化合物
1874年肖莱马（Schorlemmer.C. 1834－1892）： —— 将有机化合物定义为“碳氢化合物及其衍生物 ”
有机化学：研究碳氢化合物及其衍生物的化学分支。
有机化学的研究对象与任务 有机化学是研究有机化合物的组成、结构、性质及其变化 规律的化学。
生物化工、功能材料、生物科学与有机化学结合， 形成新的产业部门。
有机化学与我们有着千丝万缕的关系，学习有机化 学就是要改善我们的生活与生产。既然我们以化学为未 来的事业贡献聪明才智，学习有机化学就有了巨大的动 力和责任感。
有机化学是一门专业基础课，与无机化学、分析化学、 物理化学一起叫四大化学，既是专业学习的重点基础课， 也是院内的重点课和群之一。