有机化学基础知识.pptx

1有机化学基础化学键 杂化轨道理论有机化合物的分类和命名有机反应的分类Lewis酸碱理论 电子效应吕子的电子构型原子的电子构型: 原子核外电子排布规律： 1） Pauli不相容原理：每个轨道最多容纳两个电子且自旋方向相反2）能量最低原理：电子尽可能占据能量最低的轨道3) Hund规则: 有多个能量相等的简并轨道，须在轨道填充一个自旋平行的电子后才能容纳第二个电子化学键: 将分子中的原子结合在一起的作用力；原子结合的电子相互作用化学键的基本类型: 离子键，金属键和共价键离子键: 原子间电子转移形成,依靠正负离子之间的静电力而形成的化学键；大部分无机化合物;金属键：金属原子结合成金属晶体的化学键；共价键: 两个或多个原子原子间共用电子对形成, 有机化合物;共价键的键参数价键理论价键的形成: 原子轨道的重叠或电子配对的结果，如：共用两对电子形成双键:共价键的饱和性：未成键电子与另一原子中的某一电子配对后，不能再与第三个电子配对共价键的方向性:量子力学认为共价键具有方向性-参与成键的原子的电子云在各自密度最大的方向重叠-形成稳定的共价键。H（1s) Cl(3px) H-Cl键长：单位nm，一定的共价键的键长是一定的。键角：大小随分子结构不同而改变，它反映了分子的空间结构。键能：双原子分子的离域能便是键能。键能愈大，键愈牢固，一个分子中不同的键其离域能是不同的，对多原子分子而言，共价键的键能指同类共价键离域能的平均值。A（气） + B（气） A—B（气） + 键能键长(Bond length, nm): 两原子由于原子核对共用电子的吸引而形成共价键; 键长: 两原子核间最远距离与最近距离的平均值的平衡距离。C-C: 0.154 nm; C=C: 0.134 nm; C?C: 0.120 nm; C-H: 0.106 nm.键角(Bond Angles, o ): 分子中原子与另外两个原子形成的两共价键在空间形成的夹角.键长与键角决定分子的立体形状:键的极性：原子之间电负性不同引起电荷分布密度不同 例： CH3δ+ Clδ- 键距μ= ed e: 中心电荷d：正负电荷中心的距离分子的偶极矩是各键的键距向量和: μ=0 μ=0 μ=1.94D Cl-Cl ( 键距为零) 轨道杂化理论 1931年 Pauling 和 Slater 提出 碳原子的外层电子构型为 2s2 2px 2py , 未成对电子数为2,在有机物中碳原子的化合价为什么不是2价而是4价? 轨道杂化理论认为, 在形成分子的瞬间, 碳原子首先从基态吸收能量, 经电子跃迁到激发态: 跃迁 2px 2py 2pz2px2py 2pz 2s2s 基态碳原子 激发态碳原子 此激发态碳原子还要进一步发生轨道杂化—混合再平均分配,也就是由激发态的2s轨道和2p轨道以不同的组合方式相互作用形成杂化轨道. 有机碳原子的杂化轨道,通常有以下三种: 1 1 (1)sp3杂化轨道 杂化 2px 2py 2pz sp3杂化态 2s 激发态碳原子sp3杂化轨道的形状:简化为: 四个sp3杂化轨道在空间的排列方式: 正四面体形 四个sp3杂化轨道分别指向以碳原子为中心的正四面体的四个顶点, 相互成 109.5°角. sp3杂化轨道用于形成单键 (含1个σ键). 例: 甲烷 CH4 的结构 σ键: 两个原子轨道沿键轴方向头对头地重叠所构成的 共价键. σ键的形状呈圆柱形沿键轴对称分布,可沿键轴自由旋转. (2)sp2杂化轨道 杂化 2px2py 2pz2pz sp2杂化态 2 激发态碳原子sp2杂化轨道的形状: 与sp3相似三个sp2杂化轨道在空间的分布: 平面三角形 三个sp2杂化轨道的对称轴处于以碳原子为中心的同一平面内,相互成 120°角. 另一个未参加杂化的2p轨道垂直于此平面.sp2杂化轨道一般用于形成双键(包括1个σ键和1个π键). 例: 乙烯 CH2＝CH2的结构 π键: 两个相互平行的未参加杂化的2p轨道肩并肩地重叠所构成的共价键. π键重叠程度较小,没有σ键稳定,键能较小,同时,组成π键的任一原子不能绕键轴自由旋转. (3)sp杂化轨道 杂化 2px2py2pz2py2pz sp杂化态 2s 激发态碳原子sp杂化轨道的形状: 与sp3和sp2相似两个sp杂化轨道在空间的分布: 直线形 两个sp杂化轨道的对称轴处于以碳原子为中心的同一直线上,相互成 180°角. 另两个未参加杂化