有机化合物结构理论
有机化合物的结构和性质
洪德规则(Hund's rule) 洪德规则
洪德在总结大量光谱和电离势数据的基础上 提出:电子在简并轨道上排布时,将尽可能分 占不同的轨道,且自旋平行[5]。对于同一个电 子亚层,当电子排布处于 全满(s^2、p^6、d^10、f^14) 半满(s^1、p^3、d^5、f^7) 全空(s^0、p^0、d^0、f^0) 时比较稳定。
示例 H:1s^1 F:1s^2∣2s^2,2p^5 ∣ S:1s^2∣2s^2,2p^6∣3s^2,3p^4 ∣ ∣ Cr: 1s^2∣2s^2,2p^6∣3s^2,3p^6,3d^5∣4s^1(注 ∣ ∣ ∣ 意加粗数字,是3d^5,4s^1而不是3d^4,4s^2, 因为d轨道上,5个电子是半充满状态,这里 体现了洪德规则)。
•
1874年范荷夫和勒贝尔建立分子的立体概念, 说明了对映异构和顺反异构现象. • *碳原子总是四价的,碳原子自相结合成键, 构造和构造式 • 分子中原子的连接顺序和方式称为分子的 构造.表示分子中各原子的连接顺序和 • 方式的化学式叫构造式(结构式).用两小点 表示一对共用电子对的构造式叫电子式,用短横 线(-)表示共价键的构造式叫价键式.有时可用只 表达官能团结构特点的化学式,既结构简式.
电子排布
综述
电子在原子轨道的运动遵循三个基本定理: 1、能量最低原理 2、泡利不相容原理 3、洪德定则
能量最低原理 能量最低原理
定义:核外电子在运动时,总是优先占据
能量更低的轨道,使整个体系处于能量最低 的状态。
泡利不相容原理
物理学家泡利在总结了众多事实的基础上提出 :不可能有完全相同的两个费米子同时拥有样的 量子物理态。泡利不相容原理应用在电子排布上 ,可表述为:同一轨道上最多容纳两个自旋相反 的电子。该原理有三个推论 ①若两电子处于同一轨道,其自旋方向一定不 同; ②若两个电子自旋相同,它们一定不在同一 轨道; ③每个轨道最多容纳两个电子。
第二章 有机化合物的结构理论
H—H键的电子云是围绕键轴对称分布的,这种类型的键叫做σ键。
2.共价键的饱和性。 如果一个未成对电子已经配对,就不能再与别的原子的未成对电 子配对。例如氯化氢分子中的氢原子和氯原子的未成对电子已互相配 对,就不能再与其它的原子形成共价键。
3.共价键的方向性。 原子轨道互相重叠程度越大,体系能量就越低,形成的共价键也 就越牢固,因而应使原子轨道最大限度地互相重叠。例如两个2px轨道 只有在x轴方向上才能最大限度地互相重叠形成σ键。两个原子的p轨 道若互相平行,则在侧面能有最大的重叠,这种类型的共价键叫做π 键,π电子云分布在两个原子键轴的平面的上方和下方。
2.异裂(heterolytic) 共价键异裂时,成键的一对电子为某一个原子或基团占有,生 成正离子和负离子。通过共价键的异裂的反应叫做离子型反应。 大多数有机反应都是离子型反应或自由基反应。此外还有协同 反应,在协同反应中,既无自由基也无离子生成,共价键的断裂 和形成是同时进行的。
2.3. 分子间的弱相互作用力 一. 分子间的弱相互作用力类型 分子中相连原子之间存在强烈的吸引力,这种吸引力叫做化学键, 它是决定分子化学性质的重要因素。在物质的聚集态中,分子之间还存在 着一种弱的吸引力,把它统称为范德华(van der Waals)引力,它是决定 物质的沸点、熔点、气化热、熔化热、溶解度、粘度、表面张力等物理化 学性质的重要因素。从本质上讲,这种吸引力是由于分子中电荷分布不均 匀[或瞬间分布不均)而出现的静电作用力。常见的有如下3种。 (1). 偶极-偶极作用力(静电力):这种作用力产生于极性分子的静电相互作 用。如氯甲烷分子中,氯原子电负性较大,氯原子一端带有部分负电荷, 而碳原子上带有部分正电荷。一个分子带负电荷的一端吸引另一个分子带 正电荷的一端,于是分子间出现正负极相吸的排列,即
《有机化合物的结构》杂化轨道理论
《有机化合物的结构》杂化轨道理论在探索有机化合物的结构时,杂化轨道理论是一个极其重要的概念。
它为我们理解有机分子的成键方式、几何构型以及化学性质提供了坚实的理论基础。
让我们先来了解一下什么是原子轨道。
原子轨道可以简单地理解为电子在原子核外可能出现的区域。
在未形成化学键时,原子中的电子处于特定的原子轨道,如 s 轨道、p 轨道等。
然而,当原子参与形成化学键时,为了更好地重叠形成稳定的化学键,原子的原有轨道会发生“杂化”。
杂化轨道理论认为,原子在形成分子时,同一原子中能量相近的原子轨道会重新组合,形成一组新的、能量相同、空间取向不同的杂化轨道。
常见的杂化类型有 sp 杂化、sp²杂化和 sp³杂化。
sp 杂化是由一个 s 轨道和一个 p 轨道杂化而成。
例如,在乙炔(C₂H₂)分子中,碳原子就采用了 sp 杂化。
经过杂化后,两个 sp 杂化轨道呈直线形分布,夹角为 180 度。
每个碳原子用一个 sp 杂化轨道与氢原子的 1s 轨道重叠形成碳氢σ 键,两个碳原子之间则用各自的另一个 sp 杂化轨道重叠形成碳碳σ 键,而两个未参与杂化的 p 轨道则两两重叠形成两个π键。
sp²杂化是由一个 s 轨道和两个 p 轨道杂化形成。
以乙烯(C₂H₄)为例,碳原子采用 sp²杂化,三个 sp²杂化轨道在同一平面上,夹角约为 120 度。
每个碳原子用两个 sp²杂化轨道分别与两个氢原子的 1s 轨道形成两个碳氢σ 键,两个碳原子之间用各自的一个 sp²杂化轨道重叠形成一个碳碳σ 键,而未参与杂化的 p 轨道则相互平行重叠形成一个π键。
sp³杂化是由一个 s 轨道和三个 p 轨道杂化而成。
在甲烷(CH₄)分子中,碳原子就进行了 sp³杂化。
四个 sp³杂化轨道呈正四面体分布,夹角为109°28′。
碳原子用四个 sp³杂化轨道分别与四个氢原子的 1s 轨道重叠形成四个碳氢σ 键。
化学简单有机知识点总结
化学简单有机知识点总结一、有机化合物的结构有机化合物的结构由碳元素和氢元素组成,其中碳是有机化合物的主要元素。
除了碳和氢,有机化合物中还可能含有氧、氮、硫、磷等元素。
有机化合物根据碳原子间的连接方式可分为链状、环状和支链状。
根据碳原子的价态可分为饱和碳原子和不饱和碳原子。
根据碳原子的空间构型可分为手性和非手性化合物。
有机化合物的结构可以用分子式、结构式、构象式、键链式等形式表示。
其中,分子式是化学式的简化形式,用元素符号和原子数目表示分子中原子的种类和数量。
结构式是用线条或点来表示原子之间的连接方式和空间结构。
构象式是用空间构象表示有机分子的立体结构。
键链式则利用化学键的方式来表示分子的构成。
二、有机化合物的性质有机化合物的性质无论是物理性质还是化学性质都十分复杂多样。
其中,物理性质包括外观、颜色、气味、溶解度、沸点、熔点等。
有机化合物的物理性质受分子大小、分子形状和相互作用力等因素的影响,表现出较大的差异性。
有机化合物的化学性质主要包括燃烧、氧化还原、加成反应、消除反应、取代反应等。
有机化合物能进行氢化、卤代、硝化、磺化、烷基化、酯化等多种反应。
有机化合物的化学性质的复杂性主要归因于其分子中含有不同种类的功能基团。
三、有机化合物的反应有机化合物的反应是化学合成和分解的过程,是有机化学中的一大重要内容。
有机反应的分类有很多种,主要可以分为加成反应、消除反应、取代反应和重排反应等。
有机反应受到反应条件、催化剂、反应物质结构等因素的影响,表现出较大的复杂性。
例如,加成反应是指两个分子之间发生共价键的形成。
消除反应是指两个或两个以上的原子团或原子之间发生键的断裂。
取代反应是在有机分子中某一原子或原子团与另一种原子或原子团相互替换。
重排反应是指已有的共价键在不断投入该分子中的新原子所代替,新的共价键的形成,使得原子团的位置发生改变。
四、有机化学物质的应用有机化合物在生产生活中有着广泛的应用。
例如,甲烷是天然气的主要成分,可作为燃料供应给工业和生活用火。
有机化合物的结构、命名、同分异构现象及电子效应
(2)σ 键与π 键:
σ键 两个原子的轨道沿键轴方向重叠,电子云绕着键 轴对称分布。
π键
两个原子的轨道互相平行 进行最大的侧面重叠,电 子云分布在两个原子键轴 的平面的上方和下方。
甲烷的分子结构
乙烷的分子结构
乙烯的分子结构
乙炔的分子结构
(3)电子的离域——离域键 分子轨道理论:组成 分子的所有原子的价 电子不只从属于相邻 的原子,而是处于整 个分子的不同能级的 分子轨道中。
N 1 H
N
1
O
1
OCH3
H 3C
N
2- 甲 基 - 4- 甲 氧 基 吡 啶
9、部分化合物的俗名、部分缩写
蚁酸、醋酸、草酸、硬脂酸、软脂酸、酒石 酸、肉桂酸、苦味酸、葡萄糖、果糖、麦芽 糖、蔗糖、核糖、脱氧核糖、甘氨酸、卤仿、 甘油;DMF、THF、DMSO、DNA、RNA
要点:
1、掌握母体的选择、主碳链的选择以 及编号原则。
5 - 溴 - 2 - 己 炔
6、次序规则
在系统命名法中,取代基排列的先后顺序、顺反构 型的确定、手性化合物的构型等都是根据次序规则, 按一定的方法确定。 (i) 将原子或原子团游离价所在的原子按原子序数大 小排列,原子序数大的原子优先于原子序数小的 原子。 例如:Br>Cl>O>C>H (ii) 对同位素元素,则按相对原子质量大的优先于相 对原子质量小的排列。 例如:T>D>H
路易斯式
H H HC C H H H H H HC C H
H H CC HC CH CC H H
凯库勒式
H H HC C H H H
H H C C H H
结构简式:CH3CH2CH2CH2CH3 键线式
第九讲 有机化学结构理论
共价键的键参数
4) 键矩、分子偶极矩 δ+ H δCl 非极性共价键 H-H Cl-Cl 极性共价键 H-Cl
偶极矩()有方向性
H3C
δ + 部分正电荷 δ - 部分负电荷 箭头由正端指向负端、指向 电负性更大的原子。
C C CH3 Br CH3CH2 O CH2CH3
H
Cl
Br
净偶极矩指向 多原子分子的偶极矩,是各键的偶极矩向量和。
芳香性(休克尔规则) 1931 年德国化学家休克尔(Hückel)从分子轨道理 论的角度,对环状多烯烃(亦称轮烯)的芳香性提出
了如下规则,即Hückel规则。 其要点是:化合物是轮烯,共平面, 它的π电子数为4n+2 (n为0,1,2,3…,n整数), 共面的原子均为sp2或sp杂化。
双键与轮烯直接相连,计算电子数时,将双键写成其 共振的电荷结构,负电荷按2个电子计,正电荷按0计, 内部不计。如下面物质均有芳香性:
偶极矩的应用
• 丙烯与卤化氢加成时,主要产物是2-卤丙烷。即 当不对称烯烃与卤化氢加成时,氢原子主要加到 含氢较多的双键碳原子上,这一规律称为马尔科 夫尼可夫规则,简称马氏规则。
偶极矩的应用
•
CH3CH==CHCH3 + CH3CH2CH==CH2
• 在醇脱水或卤代烷脱卤化氢中,如可能生成两种烯 烃的异构体时,则在生成的产物中双键主要位于烷 基取代基较多的位置。这一规律称为扎伊采夫规则。 例如,2-丁醇脱水时,主要产物是2-丁烯,1-丁烯 是次要的。
例如,1-丁烯:
H 3C H
CH2=C
H CH2CH3
H 3C H H
没有顺反异构
CH3 H
CH3
顺-2-丁烯
01有机结构理论.
3 比较酸性大小并说明理由
4 解释:4-硝基苯酚的酸性为 3,5-二甲基-4-硝基苯酚的 40 倍。
5 从空间效应和共振理论两个角度解释下列结果:
6 SN1 反应活性:
7 预测下列两个平衡反应中,哪个更趋向右边?为什么?
8 预测下列反应发生的位置:
9 试解释下列反应的产物是(A)而不是(B):
任何含氢的分子或离子都是一种潜在的B酸,
来自共振作用获得的额外稳定化能(称为共振能)。各共振结构的稳定性越接近,共振能越 大。存在着共振作用的分子(或离子、自由基)比没有共振作用的稳定。 (4) 共振作用以双箭号“↔”表示,它描写的是共振杂化体的各路易斯结构相互叠加的非 平衡关系,不能与化学平衡相混淆。
二 共振理论
2.正确书写共振结构式的规则 (1) 含价键数目较少的或形式电荷分离较大的结构是能量较高的不稳定结构,对 共振杂化体的贡献小。例如:
2. 对映异构 实物与其镜像不能互相重合的性质称为手性或手征性。
具有手性的分子称为手性或手征性分子。
手性分子与其镜像互为对映异构体,简称对映体。 构造相同的分子,由于构型不同而产生互呈镜像,手性不同分子的异构现象称为 对映异构现象; 而产生彼此不呈镜像关系的构型异构体(被称为非对映异构体)的异构现象称为 非对映异构现象。 由于历史上手性和旋光性密切相关,以致手性和旋光性,对映异构和旋光异构互 换 地使用。
下面以 NO2为例子说明路易斯结构式的书写程序: (1) 计算电中性原子的价电子总数、中性分子的总价电子总数等于组成该分子的全部中性 原子的价电子数目之和。若是离子,每一个负电荷使价电子总数增加 1;每一个正电荷使价 电子总数减少 1。NO2的价电子总数等于 17。 (2) 初步写出结构式。 写出各原子实符号,填入由步骤(1)所确定的价电子,在不违反价壳占据度原则 下,使共价键数目最多,未共享价电子数目最少。于是,NO2的结构式初步写为:
有机化合物的结构
有机化合物的结构除了分子式,有机化合物的结构还可以通过分子模型来描述。
分子模型使用球和棒表示原子和键的结构。
原子通常使用彩色小球表示,而连接原子的化学键则使用棒状物表示。
有机化合物的结构包括分子中原子之间的连接方式以及它们在空间中的排列方式。
分子中原子之间的连接通常使用共价键来实现。
共价键是一种通过原子之间的电子共享来保持原子在一起的键。
这种共享可以将原子连接成链、环和分支等不同的结构。
化合物中的共价键可以是单键、双键或三键,它们的强度和长度会有所不同。
有机化合物的结构也涉及键的性质。
共价键可以是极性的或非极性的。
极性键是由于连接原子之间电子的不均匀分布而产生的。
一个极性键可能会由于一个原子吸引更多的电子而带有部分负电荷,而另一个原子可能会带有部分正电荷。
这种区分正负电荷的分布对于有机化合物的反应和性质具有重要影响。
另一个重要的结构概念是立体化学。
立体化学描述了有机化合物中原子或基团在空间中的排列方式。
有机化合物可以具有手性和非手性结构。
手性分子是在镜面上不对称的分子,它们可以存在两个镜像异构体,称为对映体。
非手性分子是镜面对称的分子,它们没有对映体。
手性分子和非手性分子可以具有不同的化学性质,并且在生物学和药学领域中具有重要的应用。
至此所述,有机化合物的结构是通过分子式和分子模型来描述的。
分子式提供了关于元素的数量和种类的信息,而分子模型则展示了原子之间的连接方式和在空间中的排列方式。
这些结构信息对于理解有机化合物的性质和反应机理至关重要,也对于合成有机化合物和设计新药物具有重要意义。
有机知识点总结大全
有机知识点总结大全一、有机化合物的结构1. 有机化合物的基本结构有机化合物是由碳元素和氢元素以及一些其他元素如氧、氮、硫等组成的化合物。
在有机化学中,碳元素的重要性不言而喻,因为只有碳元素才能形成稳定的共价键,并且能够形成多态性、立体异构体等现象,从而造成有机化合物的多样性。
2. 有机化合物的原子轨道杂化在有机化学中,碳原子在共价键形成过程中会发生sp、sp2、sp3等杂化,这些杂化形式决定了有机分子的空间构型和性质。
3. 有机化合物的构象与构象异构体构象是指以碳碳单键为轴的旋转,可以得到不同的构象,而在构象变化中分子的原子在空间中的位置变化,不改变化学键的连通性。
而构象异构体是指在构象上有不同的异构。
二、有机化合物的性质1. 有机化合物的物理性质有机化合物的物理性质包括熔点、沸点、密度、可溶性等。
这些物理性质与有机分子的分子结构和分子间相互作用有关。
2. 有机化合物的化学性质有机化合物的化学性质包括官能团的化学性质、反应活性等。
不同的官能团决定了有机分子的不同的化学性质,使得有机化合物有着非常多样的化学反应。
三、有机化合物的命名1. 有机化合物的命名原则有机化合物的命名通常采用一定的命名原则,包括主链命名、官能团前缀命名、取代基命名等。
这些命名原则为有机化合物的命名提供了一定的规范和便捷。
2. 有机化合物的命名方法有机化合物的命名方法包括IUPAC命名法、通用命名法等。
IUPAC命名法是最为通用和学术规范的命名法,它采用一定的规则对有机分子进行统一的命名。
四、有机化合物的合成1. 有机化合物的合成途径有机化合物的合成途径包括物质的自然合成、实验室合成、工业化合成等。
有机化合物的合成途径是有机化学的一个重要研究方向,不仅对于有机合成反应的设计和优化有着重要的意义,同时也为有机化工生产提供了理论基础。
2. 有机化合物的反应类型有机化合物的合成包括加成反应、消除反应、取代反应、氧化还原反应等。
这些反应类型并不是相互独立的,很多反应是互相联系并且互相转化的。
有机化学详解
专题五有机化学【知识要点】一、基础知识(一)有机物的组成、结构与性质的关系1.有机化合物的结构理论要点(1)有机化合物中碳元素为4 价,分子里的原子按照它们各自的化合价相互结合,无游离的价键。
(2)碳原子间可以碳碳单键,碳碳双键,碳碳叁键结合,剩余价键为氢原子或其他原子饱和。
(3)碳碳键可以成链,亦可成环,碳链和碳键决定有机物的性质。
(4)有机物的性质不仅决定于分子组成还决定于分子结构、分子中官能团相互影响。
2.有机物的溶解性和沸点(1)有机物的溶解性:①大部分有机物不溶于水,而十二碳以下的醇、醛、酸可以溶于水;多羟基的物质如多元醇可以溶于水。
②有机物中不溶于水的物质可以分为两类:一类:不溶于水比水轻的(浮于水面的)如:液态的烃类[烷、烯、炔、芳香烃(苯及苯的同系物)];油脂、汽油等。
二类:不溶于水比水重的(沉于水底的)如:多卤代物、苯的溴代物、硝基苯、四氯化碳等。
(2)有机物的溶、沸点:①有机物由于是分子晶体,结构决定有机物熔、沸点较低(靠分子间作用力结合)。
②有机物随着碳原子数的递增,熔、沸点逐渐升高。
③在同类同碳的有机物中,支链越多其熔、沸点越低。
④烷、烯、炔(同碳、无支链时)熔、沸点逐渐升高。
根据以上的溶、沸点规律可以推断结构,也可以通过结构确定熔、沸点和常温下的状态。
3.有机物的结构特点与反应的关系(1)能发生银镜反应或能与新制Cu(OH)2 反应产生红色Cu2O 沉淀的物质的结构特点——含醛基,如①醛、②甲酸、③甲酸甲酯、④甲酸盐、⑤葡萄糖、⑥麦芽糖。
(2)能被氧化(具有还原性、可燃性除外)的有机物的结构特点:一般含—CH、—OH、等。
较为特殊的有:苯的同系物被酸性KMnO4 氧化成酸。
(3)能发生加成反应(如H2、Br2 等)的有机物的结构特点:一般含、—CHO、苯环等。
(二)有机物的同分异构和命名1.有机物的同分异构(1)有机物同分异构体的类型①碳链异构:②位置结构:③官能团导构:④其他异构:注:同碳原子数的下列物质互为同分异构体:烯与环烷烃互为同分异构体;炔与二烯烃、环烯烃互为同分异构体;醇与醚互为同分异构体;醛与酮、醛与烯醇互为同分异构体;羧酸与酯、羧酸与羟基醛互为同分异构体;葡萄糖与果糖、麦芽糖与蔗糖互为同分异构体;氨基酸和硝基化合物互为同分异构体。
有机化合物概述
↑
↓
↑↓
21
二、共价键
2. 价键理论
共价键的 最大重叠原理: 饱和性: 方向性: 例 H2 + Cl2 y + H(1S) x 2HCl
y x 重叠最大 x 部分重叠 x
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三、共价键的几个重要参数
1. 键长
两原子核与核间 电子云的吸引力 达到平衡时的距离
键长越短——核与核间电子云吸力越强
两原子核之间 的排斥力
能决定一类有机化合物化学特性的原子或原 子团,称为官能团。
表1-2
35
表1-2 有机化合物类型及其官能团
化合物类型 名称 碳碳双键 碳碳叁键 卤素 羟基 醚键 官能团 结构式
C C
烯烃 炔烃 卤代烃 醇和酚 醚
C C
-X -OH -O-
36
化合物类型 名称 醛基 酮基 羧基 氨基 硝基
官能团 结构式
主要组成元素:C、H
杂原子
O、N、S、P、X(F、Cl、Br、I)
有机化学——研究有机化合物的组成、结构、 性质、合成、分离提纯以及变化规律的科学。
9
二、有机化合物的特性
有机物 可燃性 易 无机物 难
熔点
溶解性:水 有机溶剂 稳定性 反应速度 产物
低
难 易 低 慢 复杂
高
易 难 高 快 简单
10
Xpm
电子云集中于两核之间→轨道重叠大 反之:则键弱,不稳定 不同的共价键,键长不同
键牢固、稳定
23
表1.1 一些常见的共价键的键长
键
C-H
键长(pm) 键
109 C-O
键长(pm) 键
143 C=C
键长(pm)
第一章 有机化合物的电子结构理论
第一章有机化合物的电子结构理论•价键理论–Lewis的电子配对学说、共价键的属性•杂化轨道理论•共振论•分子轨道理论•氢键结构和性质的关系是有机化学的精髓。
有机化合物的结构:指分子的组成、分子中原子相互结合的顺序和方式、价键结构、分子中电子云分布、三维结构和分子中原子或原子团之间相互影响等。
1.1 经验式与分子式•经验式:表示化合物中各种原子的最小整数比,可以由各元素的含量(元素定量分析)算出。
•分子式:表示分子中各种原子的数目,可以由经验式和分子量推出。
C2H6O就可以代表乙醇和甲醚两种不同的化合物!1.2 克库勒(Kekule)结构理论•1858年,德国化学家Kekule和英国化学家Couper,提出了有机化合物分子中碳原子是四价的概念。
有机化学从十九世纪前的无维概念经过了十九世纪早期的一维概念而发展到了二维概念。
这一概括构成了有机物经典结构理论的核心。
•Kekule结构理论为解决原子在分子中的排布顺序或关系而提出。
主要内容:(1)每一种元素有一定数目的化合价;(2)原子在分子中按他们的化合价依一定顺序连接起来;(3)碳为四价,碳碳之间可相互成键。
1.3 有机化合物中的共价键共价键有机化合物中的原子主要是以共价键结合起来的,从本质上讲,有机化学是研究共价键化合物的化学,因此,要研究有机化学应先了解有机化学中普遍存在的共价键。
a. 价键理论(电子配对法)(Valence Bond Theory)1927年由Heitler和Londen提出氢分子的形成,由Pauling 推广到双原子、多原子分子。
价键的形成是原子轨道的重叠或电子配对的结果,如果两个原子都有未成键电子,并且自旋方向相反,就能配对形成共价键。
共价键的形成在于成键原子的原子轨道的相互交盖。
+1s 1s 轨道交盖 氢分子共价键具有方向性共价键具有饱和性xy1s - 2p x2p y - 2p yy yx键π 键碳原子的核外电子排布式:C: 1S22S22Px12Py1在有机化合物中,C为四价?b. 杂化轨道理论由Pauling提出基本要点:(a)元素的原子在成键时可变成激发态,能量相近的原子轨道可以重新组合成新的原子轨道,称杂化轨道。
化学有机结构知识点总结
化学有机结构知识点总结有机结构是有机化学的重要内容之一,它是有机化学家研究的重要对象。
有机结构的知识点包括有机化合物的命名规则、结构特点及其物理和化学性质等内容。
下面我们将对有机结构的相关知识点进行总结。
一、有机化合物的基本结构1、碳的四价碳是有机化合物的基础元素,在有机化合物中以sp3、sp2和sp杂化态存在。
sp3杂化的碳原子形成了四个单键,sp2杂化的碳原子形成了一个π键和三个σ键,sp杂化的碳原子形成了一个π键和两个σ键。
碳原子的四个官能团包括羟基、氨基、羰基和硫醇基。
2、键的构象有机化合物中有不同种类的键:单键、双键、三键。
单键是由两个原子共用一个电子对而形成的共价键;双键是由四个原子共用两对电子而形成的共价键;三键是由六个原子共用三对电子而形成的共价键。
3、立体化学有机化合物的立体化学是研究有机化合物空间结构和其影响性质的一门学科。
有机化合物的空间结构包括构象异构和立体异构。
构象异构是指同分子式、相同官能团的有机化合物,由于键轴可转动的存在,存在构象不同而其他性质相同的异构体。
立体异构是指分子中存在手性中心,其镜像体是不重合的异构体。
二、有机物的命名有机化合物的命名规则是化学家对有机化合物进行命名的规范,其目的是为了便于沟通和资料查阅。
有机物的命名分为通用命名法和系统命名法。
通用命名法是由化合物的来源、性质等因素构成的名称。
系统命名法则是由化合物的结构构成的名称。
常用的有机物命名规则包括:基本碳环、侧链、双键位置、取代基位置等。
三、结构与性质1、取代基的位置和性质取代基的位置对有机物的物理性质和化学性质有着很大的影响。
取代基可以影响有机物的溶解度、熔点、沸点、密度等物理性质,也可以影响有机物的化学反应。
取代基的位置常常决定了有机物的反应性。
2、官能团对有机物性质的影响有机化合物的官能团对有机化合物的性质有着重要的影响。
不同官能团所具有的化学性质不同,其化学反应也不同。
官能团的类型可以决定化合物的分类和一些化学性质。
《有机化合物的结构》分子构象与构型
《有机化合物的结构》分子构象与构型《有机化合物的结构:分子构象与构型》在化学的广阔领域中,有机化合物的结构是一个至关重要的研究课题。
其中,分子构象与构型更是理解有机化合物性质和反应的关键。
首先,我们来明确一下什么是分子构象和构型。
简单来说,构型指的是分子中原子在空间的固定排列方式,这种排列方式在化学键不被破坏的情况下是不会改变的。
而构象呢,则是由于围绕单键的旋转而产生的分子中原子或基团在空间的不同排列形象。
为了更好地理解这两个概念,让我们以乙烷为例。
乙烷分子中的碳碳单键可以自由旋转,当两个甲基处于交叉式构象时,氢原子之间的距离最远,相互排斥最小,能量最低,是最稳定的构象。
而当两个甲基处于重叠式构象时,氢原子之间的距离最近,相互排斥最大,能量最高,是最不稳定的构象。
在常温下,乙烷分子的构象处于不断变化之中,各种构象之间迅速转换,我们所观察到的是各种构象的平均状态。
再来看丁烷,其分子构象更为复杂。
除了全重叠式和对位交叉式,还有部分重叠式和邻位交叉式等构象。
这些不同的构象具有不同的能量,从而影响了丁烷的物理性质和化学性质。
与构象不同,构型具有更强的稳定性。
比如,在烯烃中,存在顺式和反式构型。
以 2-丁烯为例,如果两个相同的基团在双键的同侧,就是顺式构型;如果在双键的两侧,就是反式构型。
这种构型的差异会导致它们在物理性质(如沸点、熔点)和化学性质(如加成反应的速率)上有所不同。
在环状化合物中,构型的影响也十分显著。
以环己烷为例,它存在椅式和船式两种构型。
椅式构型比船式构型更稳定,因为在椅式构型中,各个氢原子之间的距离更远,相互排斥更小。
分子的构型和构象对于有机化合物的性质有着深远的影响。
从物理性质方面来看,不同的构型和构象会导致化合物的熔点、沸点、溶解度等发生变化。
例如,顺式烯烃的沸点通常高于反式烯烃,这是因为顺式烯烃的分子极性较大,分子间作用力较强。
在化学性质方面,构型和构象的差异也会影响反应的活性和选择性。
有机化合物的结构理论
有机化合物的结构理论:1、原子轨道:用薛定谔方程描述电子的能量和运动状态,薛定谔方程的解即是描述电子状态的波函数,称为原子轨道,即能量为E的电子在相应能级轨道中出现的几率.一个原子有许多原子轨道。
有机化学中涉及的主要是1S,2S,2P,轨道。
S轨道的形状是以原子核为中心的圆球,轨道是两瓣互不接触的椭球体(纺锤形).电子在整个空间出现的几率为1,在单位微体积内出现的几率为电子密度。
电子密度在空间不是均匀分布的,如果用一个小点表示电子密度的分布,则可以看到有的地方比较密集。
有的地方比较稀疏,象一团云雾,称为电子云。
原子轨道就是电子云相对比较密集的空间范围.A B CD E按照能量最低原则,互不相容原理和最多轨道规则,基态时电子尽量占据最低轨道,每个轨道只能容纳两个自旋相反的电子,电子尽可能多地占据原子轨道。
最外层为价层轨道,如2S,2P。
已有一对电子的称孤对电子,一个电子称单电子,没有电子称为空轨道。
各种轨道能量不同,在成键时,电子可以得到能量从低能级跃迁到高能量轨道。
1S22S22P2 ——→1S22S12P32、价键理论:价键理论认为,两个原子各有成单电子且自旋方向相反,则这两个单电子可以通过原子轨道重叠而配成一对形成共价键。
轨道重叠后,电子密度更多地集中在量重叠范围内,即两个原子核间,同时吸引着两个原子核,并且屏蔽两原子核间的斥力,于是两个原子结合在一起形成共价键。
轨道重叠或电子配对后,体系能量降低,所以是一种稳定的结合。
一个原子的单电子与另一个原子的单电子配对后,就不能与第三个电子配对,所以原子的成单电子个数就等于它所能形成的共价键数,即共价键的饱和性.形成共价键时轨道要实现最大重叠,原子轨道在看空间伸展的方向不同,电子云密度不同,要实现最大重叠,只有在原子轨道的一定方向上即电子云密度最大的地方重叠,所以共价键具有方向性.若一个原子的价层轨道有孤对电子,而另一个原子或离子有空的轨道,两个原子也可以成键而共用电子对,称为配位键。
有机化合物基础
有机化合物基础有机化合物是由碳和氢以及其它元素构成的化合物。
它们在自然界中广泛存在,并在生命体系中发挥着重要的作用。
本文将介绍有机化合物的基本概念、结构以及一些典型的有机化合物。
一、有机化合物的基本概念有机化合物是碳的化合物,典型的有机化合物分子由碳骨架和功能团组成。
碳骨架是由碳原子通过共价键链接而成的一连串碳链。
在碳骨架上,可以存在各种不同的官能团,它们赋予有机化合物独特的性质和反应活性。
二、有机化合物的结构1. 碳骨架的类型碳骨架可以是连续的直链或分支链,也可以形成环状结构。
直链烷烃是最简单的有机化合物,它们的碳原子按照直线排列。
分支链烷烃则有一个或多个支链与碳骨架相连。
环状化合物由碳原子形成多边形环结构。
2. 官能团官能团是有机化合物中具有特定化学性质和反应功能的部分。
常见的官能团包括羟基(-OH)、羰基(C=O)、胺基(-NH2)、卤素基(-X)等。
不同的官能团赋予有机化合物不同的性质和用途。
三、典型的有机化合物1. 烷烃烷烃是由碳和氢组成的最简单的有机化合物。
它们以碳的直链或分支链为特征,是石油和天然气中主要的成分。
甲烷、乙烷和丙烷是最简单的烷烃。
2. 醇醇是一类含有羟基(-OH)官能团的有机化合物。
它们可分为一元醇、二元醇和多元醇。
乙醇是最简单的一元醇,常见于酒精中。
甘油是一种三元醇,广泛用于食品、医药和化妆品等领域。
3. 酮酮是以羰基(C=O)官能团为特征的有机化合物。
它们的分子中,碳骨架上有一个碳原子与羰基相连。
丙酮是最简单的酮,常用作有机溶剂和化妆品成分。
4. 醛醛也是含有羰基(C=O)官能团的有机化合物,但羰基位于碳骨架的末端。
甲醛是最简单的醛,具有强烈的刺激性气味,广泛用于工业生产中。
5. 酸酸是含有羧基(-COOH)官能团的有机化合物,具有酸性。
乙酸是最简单的有机酸,广泛应用于食品、药品和工业中。
结论有机化合物是碳的化合物,具有复杂的结构和多样的化学性质。
通过对碳骨架和官能团的组合,可以形成各种有机化合物,为化学科学和生命科学提供了丰富的研究对象。
第二章 有机化合物的结构理论
第二章有机化合物的结构理论从有机化合物的分类方法中,可以看出同分异构现象在有机化学中占有相当重要的地位。
同分异构体有相同数目相同种类的原子,但原子间连接的次序和空间取向不同,即结构上的不同使分子式一样的化合物包含着不同的化合物组成。
因此,有机化学的学习研究必须从结构上着手才能抓住本质而不致误入歧途。
结构问题如得不到正确认识和解决,那就像Wohler在1835年所说的:“有机化学是充满最特殊事物的热带丛林,却又是一个恐怖的无边际的丛林,无人敢进去,因为相像的找不到出路。
”不解决结构问题,就不可能学习研究有机化学和有机化合物本身。
1857年,Kekule指出每一种原子都有一定的化合力,这种化合力就是价,碳原子的价为四价。
可以说有机化学的结构学说就是在此基础是发展起来的。
1913年,Bohr提出的原子结构理论,产生了原子价的电子学说,标志着经典的结构理论已经过渡到结构的电子理论了。
形成分子的驱动力是因为分子比原子稳定,原子形成分子后能量得到释放。
分子中化学键的形成使体系能量降低,而化学键的断裂总是需要吸收能量。
但是,原子又是如何结合起来才形成分子的呢?要正确回答这个问题就比较困难了。
1917年Kossel和Lewis分别提出,化学键由电子组成,可分为离子键和共价键两大类。
反应时,原子将失去或得到电子,使结构接近惰性气体的结构。
化学变化仅仅涉及核外的电子即价电子的反应,表示键的短线即是一对成对电子,这些观点已经成为现代价键理论的基础。
1926年,Schrodinger等提出了说明原子结构中的电子运动的量子力学理论,而绝大多数化学家都运用了Schrodinger的波动方程理论,使我们对有机化合物结构问题的探索和了解也具有了现代量子理论基础。
2.1 原子轨道描述原子中单个电子运动状态的波函数叫做原子轨道(atomic orbital)。
例如氢原子,若将原子核定为坐标原点,则单个电子在空间运动状态可由正坐标系x,y,z或球极坐标系r,θ,φ来确定。
有机化学结构理论
有机化学结构理论有机化学是研究含碳化合物的一门科学。
有机化学的发展史可以追溯到19世纪初,当时德国化学家弗里德里希·维勒首次提出了有机化合物是由无机物质中提取而来的观点。
他用实验证明了化学反应可以改变有机物质的组成和性质,从而推翻了当时的无机化学学说。
随着实验数据的积累,有机化学逐渐形成了一套完整的理论体系。
其中最为重要的是有机化学的结构理论。
有机化合物的结构与其物理、化学性质密切相关,因此解读有机化合物的结构对于理解其性质具有重要意义。
有机化合物的结构理论主要包括以下几个方面的内容:1.结构的描述:有机化合物的结构可以通过分子式、结构式、键角等方式进行描述。
最常用的结构表示方法是平面结构式,将分子中的原子和它们之间的键以平面的形式表示出来。
另外还有空间结构式和立体结构式等其他表示方法。
2.基团的分类:有机化合物可以由不同类型的基团组成。
基团是有机分子中具有特定化学性质和功能的部分。
根据基团的性质,有机化合物可以分为醇、酮、酯、胺等不同类别。
基团的特点决定了有机化合物的一些常见性质。
3.分子的构型:有机化合物的分子可以存在多种构型。
构型是指分子中原子的空间排列方式。
分子的构型直接影响着其性质,比如光学活性、不对称性等。
常见的构型包括手性分子和平面对称分子等。
4.共价键的键能和键长:共价键是有机化合物中非常重要的一种键。
共价键可以通过键能和键长来描述。
键能反映了共价键的稳定性,键长则代表了键的长度。
键能和键长的大小直接影响着共价键的能力和反应性。
5.功能团与反应性:功能团是有机化合物中决定其化学性质和反应性的关键部分。
比如醇、酮、酸等功能团对应着不同的官能团,它们决定了分子的主要化学行为和反应类型。
理解功能团对分子的影响有助于推测化合物的性质和化学反应的发生。
有机化合物的结构
有机化合物的结构有机化合物是由碳和氢以及可能与碳形成共价键的其他元素(如氧、氮、硫等)组成的化合物。
这些化合物的结构对于它们的性质和反应起着至关重要的作用。
本文将讨论有机化合物的结构,包括它们的构成元素、键的类型以及常见的结构特征。
一、碳的特殊性质碳是有机化合物的主要元素,其特殊性质使得有机化合物具有多样的结构和性质。
首先,碳具有四个电子,使其能够形成四个共价键。
这使得碳能够与其他碳原子以及其他元素形成长链和分支的结构。
其次,碳可以形成多种单、双或三键,从而赋予有机化合物不同的结构和反应能力。
最后,碳可以与其他原子形成稳定的共价键,使有机化合物在常温下具有较高的稳定性。
二、键的类型有机化合物中,主要存在三种类型的键:单键、双键和三键。
单键由两个原子之间的一个共享电子对形成,双键由两个原子之间的两个共享电子对形成,三键由两个原子之间的三个共享电子对形成。
这些键的存在决定了有机化合物的结构和反应性质。
双键和三键比单键更“紧凑”,且包含的能量更高,因此具有更高的反应活性。
三、常见的结构特征1. 直链烷烃直链烷烃是由碳原子形成直链结构的化合物,每个碳原子上连接着四个氢原子。
其一般分子式为CnH2n+2,其中n为整数。
直链烷烃的结构特征是碳原子通过单键连接在一起,构成直线状的链。
2. 支链烷烃支链烷烃是由碳原子形成支链结构的化合物,每个碳原子还是连接着四个氢原子。
支链烷烃的结构特征是在直链烷烃的基础上,其中一个或多个氢原子被取代为其他基团,从而形成分支结构。
3. 环烷烃环烷烃是由碳原子形成环状结构的化合物,例如环戊烷、环己烷等。
环烷烃的结构特征是碳原子通过单键连接成环,每个碳原子上连接着两个氢原子。
4. 芳香烃芳香烃是含有苯环(由六个碳原子形成的环)的化合物,例如苯、甲苯等。
芳香烃的结构特征是苯环上的每个碳原子上连接着一个氢原子,而其他碳原子与相邻碳原子通过共享电子形成双键。
5. 功能基团在有机化合物中,存在许多常见的功能基团,这些基团赋予有机化合物特定的化学性质和反应性。
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第二章有机化合物的结构理论从有机化合物的分类方法中,可以看出同分异构现象在有机化学中占有相当重要的地位。
同分异构体有相同数目相同种类的原子,但原子间连接的次序和空间取向不同,即结构上的不同使分子式一样的化合物包含着不同的化合物组成。
因此,有机化学的学习研究必须从结构上着手才能抓住本质而不致误入歧途。
结构问题如得不到正确认识和解决,那就像Wohler在1835年所说的:“有机化学是充满最特殊事物的热带丛林,却又是一个恐怖的无边际的丛林,无人敢进去,因为相像的找不到出路。
”不解决结构问题,就不可能学习研究有机化学和有机化合物本身。
1857年,Kekule指出每一种原子都有一定的化合力,这种化合力就是价,碳原子的价为四价。
可以说有机化学的结构学说就是在此基础是发展起来的。
1913年,Bohr提出的原子结构理论,产生了原子价的电子学说,标志着经典的结构理论已经过渡到结构的电子理论了。
形成分子的驱动力是因为分子比原子稳定,原子形成分子后能量得到释放。
分子中化学键的形成使体系能量降低,而化学键的断裂总是需要吸收能量。
但是,原子又是如何结合起来才形成分子的呢?要正确回答这个问题就比较困难了。
1917年Kossel和Lewis分别提出,化学键由电子组成,可分为离子键和共价键两大类。
反应时,原子将失去或得到电子,使结构接近惰性气体的结构。
化学变化仅仅涉及核外的电子即价电子的反应,表示键的短线即是一对成对电子,这些观点已经成为现代价键理论的基础。
1926年,Schrodinger等提出了说明原子结构中的电子运动的量子力学理论,而绝大多数化学家都运用了Schrodinger的波动方程理论,使我们对有机化合物结构问题的探索和了解也具有了现代量子理论基础。
2.1 原子轨道描述原子中单个电子运动状态的波函数叫做原子轨道(atomic orbital)。
例如氢原子,若将原子核定为坐标原点,则单个电子在空间运动状态可由正坐标系x,y,z或球极坐标系r,θ,φ来确定。
那么,描述该电子在空间运动状态的波函数,即原子轨道,可用φ(x,y,z)或φ(r,θ,φ)来表示。
Schrodinger方程是表述微观物体运动的方程。
用Schrodinger方程求解氢原子中电子运动状态时,得到主量子数n,副量子数l,磁量子数m三个量子数,它们之间的关系为:主量子数n是用来描述原子中电子出现几率最大区域离核的远近,或者说它是决定电子层数的,主量子数n的取值为1,2,3…等正整数。
n=1代表电子离核的平均距离最近的一层,即第一电子层;n=2代表电子离核的平均距离比第一层稍远的一层,即第二电子层。
副量子数l又称角量子数。
当n给定时,l可取值为0,1,2,3…(n-1)。
在每一个主量子数n中,有n个副量子数,其最大值为n-1。
副量子数l的物理意义之一是表示原子轨道(或电子云)的形状,其二是表示同一电子层中具有不同状态的亚层。
例如,n=3时,l 可取值为0,1,2。
即在第三层电子层上有三个亚层,分别为s,p,d亚层。
为了区别不同电子层上的亚层,在亚层符号前面冠以电子层数。
例如,2s是第二电子层上的亚层,3p是第三电子层上的p亚层。
表2.1列出了主量子数n,副量子数l及相应电子层、亚层之间的关系。
表2.1 主量子数n,副量子数l及相应电子层、亚层之间的关系磁量子数m决定原子轨道(或电子云)在空间的伸展方向。
当l给定时,m的取值为从-l到+l之间的一切整数(包括0在内),即0,±1,±2,±3,…±l,共有2l+1个取值。
即原子轨道(或电子云)在空间有2l+1个伸展方向。
三个量子数的每一种组合代表电子的一种运动状态,即一个原子轨道。
例如,l=0时,m只能有一个值,即m=0,说明s亚层只有一个轨道为s轨道,该轨道电子云呈球形对称分布,没有方向性。
当l=1时,m可有-1,0,+1三个取值,说明p电子云在空间有三种取向,即p亚层中有三个以x,y,z轴为对称轴的px,py,pz轨道。
当 l=2时,m可有五个取值,即d电子云在空间有五种取向,d亚层中有五个不同伸展方向的d轨道。
各种常见原子轨道的形状与空间取向如下图所示:在有机化学中,了解碳原子的原子轨道状态以及成键方式是极为重要的。
碳原子的原子序数为6,原子核外存在6个电子,它们分别填充在1s、2s、和2p轨道上,其电子构型为1s22s22p x12p y12p z,其中1s轨道属于内层原子轨道,其中的两个电子一般认为不参与成键。
2.2 共价键理论2.2.1 路易斯(Lewis)理论1916年,美国的 Lewis 提出了共价键理论。
认为分子中的原子都有形成稀有气体电子结构的趋势,而达到这种稳定结构,并非通过电子转移形成离子键来完成,而是通过共用电子对来实现。
这种理论很好地解释了氢原子通过共用一对电子,使每个H均成为He 的电子构型,由此形成稳定的氢气分子。
Lewis的贡献在于提出了一种不同于离子键的新的成键方式, 解释了电负性差别比较小的元素之间原子的成键事实。
但Lewis没有说明这种键的实质, 适应性不强,特别是难以解释BH3, BCl3等未达到稀有气体结构的分子的成键方式。
1927年, Heitler 和 London 用量子力学处理氢气分子, 解决了两个氢原子之间化学键的本质问题,使共价键理论从经典的Lewis理论发展到了目前的现代共价键理论。
一、共价键的形成价键法又称为电子配对法,其主要内容归纳如下:(1)假如原子A与原子B各拥有一个未成对的电子,且自旋方向相反,那么它们就可以互相配对,形成共价(单)键。
如果A和B各拥有两个或三个未成对电子,那么配对形成的共价键就是双键或叁键。
例如,H有一个未成对的1s电子,F有一个未成对的2p电子,它们可以配对构成H-F 单键;N原子含有三个未成对的2p电子,因此相互间可以形成共价N≡N叁键;He原子没有未成对的电子,两个He原子互相接近时,不能形成共价键。
(2)如果A原子有两个未成对电子,B原子有一个未成对电子,那么一个A原子可以与两个B原子相结合。
例如,氧原子拥有两个未成对的2p电子,氢有一个单电子,所以一个氧可以和两个氢结合形成H2O。
因此,原子内含有的未成对的价电子数,通常就是它的原子价数。
(3)一个电子与另一个自旋相反的电子配对以后,就不能再与第三个电子配对。
例如,氢原子拥有一未成对的电子,它们能配对形成H2分子,后者与第三个H原子接近,就不能再结合成为H3分子。
这说明共价键的形成具有饱和性。
(4)两个电子配对也就是它们的原子轨道的重叠。
原子轨道重叠越多,形成的共价键越强。
因此,原子轨道要尽可能在电子云密度最大的方向叠加,即共价键的形成具有方向性。
氢原子的1s轨道呈球型分布,无方向性,而氟原子的2p轨道呈哑铃型分布,电子云在其对称轴(z轴)上电子云密度最大,即具有方向性。
当氢与氟的原子轨道叠加时,只有沿z轴方向接近时,才能发生最大程度的重叠而形成稳定的共价键,其它方向接近都不能获到最大的重叠。
(5)能量相近的原子轨道,可以进行杂化,组成能量相等的杂化轨道,这样可以使成键能力增强,体系的能量降低,而成键后可达到最稳定的分子状态。
具体方式在下一节中详述。
二、共价键的方向性和饱和性共价键的数目由原子中未成对的电子数来决定(包括原有的和激发而生成的)。
例如,氧原子拥有两个未成对电子,氢原子拥有一个未成对电子, 可以结合形成水分子, 即氧原子只能形成2个共价键。
而碳原子拥有四个未成对的价电子(激发生成),能与四个氢原子形成四个共价单键。
原子中未成对电子的数目决定了共价键的数目,这就是共价键的饱和性。
各原子轨道在空间中具有固定的分布方向, 为了满足轨道的最大重叠, 原子间形成共价键时, 显然具有方向性。
例如,氯的3p z轨道和 H 的1s 轨道重叠, 要沿着z轴重叠, 从而保证最大重叠, 而且不改变原有的对称性。
氯的3p z轨道自身叠加,也需要保持对称性和最大重叠。
下面“头碰头”的重叠方式是有效的,而“头碰腰”的重叠方式是无效的。
三、共价键的键型成键的两个原子核间的连线被称为键轴。
按成键方向与键轴之间的关系,共价键的键型主要分为两种:即σ-键和π-键。
σ-键的特点:将成键轨道,沿键轴方向旋转任意角度,图形及符号均保持不变。
即成键轨道围绕键轴呈圆柱型对称分布。
例如,氢气分子:氟化氢分子:氯气分子:σ-键的成键方式,可以用“头碰头”的形象化表述来描述。
π-键的特点:成键轨道围绕键轴旋转180°时,图形重合,但符号相反,即键的对称性对通过键轴的节面呈现反对称分布。
例如,氮气分子的两个氮原子沿x轴方向形成σ-键(2p x 轨道头碰头叠加)的同时,2p y轨道和2p z轨道则以“肩并肩”的方式进行叠加,形成两个π-键。
四、共价键参数化学键的形成情况,完全可由量子力学的计算来进行定量描述。
不过,人们习惯上仍用几个物理量加以描述,这些物理量被称为共价键的参数。
键能:以共价键结合的分子在气体状态下裂解成原子(或原子团)时所吸收的能量称为该共价键的解离能。
A-B (g) A (g) + B (g)∆H对于双原子分子,共价键的解离能即等于键能;但对于多原子分子,则要注意解离能与键能的区别与联系。
例如,甲烷的四个碳氢建的解离能分别为:键能则为它们的平均值,即为415.3 kJ.mol-1。
键长:成键的两个原子核之间的距离,叫键长,一般以pm为单位。
键长通常与成键原子的性质以及成键类型紧密相关。
一般来说,原子半径小的原子间形成的共价键的键长较短。
对两个相同原子的成键,一般单键键长最长,双键次之,叁键最短。
键长越短,一般键能越高。
另外,键长还与成键原子杂化轨道的状态有关,杂化轨道中s轨道的成分越高,键长越短。
例如,通常C(sp3)―H的键长为110pm,C(sp2)―H的键长为107pm,而C(sp)―H的键长只有106pm。
在不同化合物中,相同键的键长和键能也会有所不同。
例如,甲醇和甲烷中的碳氢键的键长和键能是不同的。
键角:分子中一个原子与另外两个原子形成的两个共价键在空间形成的夹角,被称为键角。
键角的大小与中心原子的性质直接相关,同时还和与中心原子成键的原子的性质有一定的关系。
例如,水分子H-O-H的键角是104.5o,氨分子中H-N-H的键角是107.3o,甲烷分子是四面体结构,H-C-H的键角为109.5o。
与水分子有所不同,H2S分子的H-S-H 的键角为92°,甲醇分子的C-O-H的键角是108.9o。
五、共价键的极性分子中不同原子间形成的共价键,若两个原子吸引电子的能力不同,那么共用电子对会偏向吸引电子能力较强的原子一方,导致吸引电子能力较弱的原子一方相对的显正电性。
这样的共价键叫做极性共价键,简称极性键。