三.结构特征与重要特性.docVIP

三.结构特征与重要特性 有机化合物的结构特征主要是碳原子以共价键方式与氢和其它元素结合。 ? 1．σ键与π键 表4.2σ键、π键特征比较 σ键 π键 由原子轨道轴向交叠而成，交叠程度大 侧面交叠，交叠程度较小 电子云对键轴呈圆柱形对称分布，核对其束缚力较大 π电子云分布在分子平面上下，流动性较大，极化性也大 绕键轴旋转不破坏交叠 不能自由旋转，C—C原子相对旋转会减少甚至破坏交叠，造成键的断裂，因此有顺反异构现象。 键能大、稳定 键能较小，易破裂，易起化学反应 2 ? （1）键能 表4．3各类键的键能 类型 C-C(σ) C-H(σ) C=C (1σ,1π) C=C (1σ,2π) 键能(kJ/mol) 347 414 611 837 （2）键长 表4．4各类键的键长 类型 C-C C=C C≡C C=O C=N C-H C-Cl C-H N-H 键长pm 154 134 120 122 130 109 176 97 103 【例1】比较CH3-CH3（I）；CH3-CH=CH2（Ⅱ）；CH3-C≡CH（Ⅲ）； CH2=CH-C≡CH（Ⅳ）各化合物中C-C单键的键长。 解：因各化合物中 C—C单键的键长分别是：（Ⅰ）153pm、（Ⅱ）151pm、（Ⅲ）145. 6pm、（Ⅳ）143.2pm，故（Ⅰ）＞（Ⅱ）＞（Ⅲ）＞（Ⅳ）。这是因为各化合物的杂化轨道分别是：（Ⅰ）sp3—sp3，（Ⅱ）sp3—sp2，（Ⅲ）sp3—sp，（Ⅳ）sp2—sp，s成分越大，电子云越靠近核，键长越短。 【例2】指出下列化合物中（*）原子的杂化轨道： 解：各个杂化轨道分别是：（Ⅰ）sp3、sp2、sp；（Ⅱ）sp2；（Ⅲ）sp3；（Ⅳ）sp；（Ⅴ）sp2，sp2；（Ⅵ）sp3。 （3）键角 表4.5各类键的键角 类型 正常单键 C=C双键 C≡C叁键 键角 109°18′ 120° 180° 4）键的极性 用偶极矩衡量。键的偶极矩如C—H为0.4D，C—O为1.5D。分子的偶极矩是分子内各键的偶极矩的矢量和。如甲烷偶极矩为0，是非极性分子；氯甲烷为1.86D，是极性分子。分子的极性对其熔点、沸点、溶解度等都有影响。键的极性对化学反应有决定性的作用。 【例3】指出CH4、CH3Cl、CH2Cl2、CH2Cl3和CCl4五种分子的极性和非极性。 解：极性分子有：CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3；非极性分子有：CH4、CCl4。 ?