有机化学初学者导论.ppt

;结构与性质;§1-1 原子结构与化学键 一、原子结构 二、化学键 §1-2极性共价键与酸碱理论 一、极性共价键 二、酸碱理论 §1-3有机化合物的结构表示 一、有机分子结构的书面表示 二、 共振;;;第一章 有机化学导论;(二)原子轨道 按照量子化学的原子模型，原子核外特定电子的运动行为可以用一个叫做波方程的数学表达式来表示。波方程 的解叫做波函数或轨道，常用希腊字母ψ 表示。 波函数的平方（ψ2）可以被绘制成三维图像，这个三维图像所包围的空间即表示对应电子在核外运动的区域，这就是我们通常所说的原子轨道 原子轨道有四种类型：s, p, d, f 。 原子的核外电子是以原子轨道形式分层分布。电子的能量与其所处的电子层数和轨道有关,一般电子层数越大,能量越高。 同一原子轨道层上常常存在能量相同的若干个原子轨道，这些轨道称为简并轨道。;(三)电子填充 电子的填充遵循以下三个规则： 规则1：能量最低原理。 规则2 ：包里不相容原理。 规则3：洪特规则。 例如: 碳原子:1s22s22px12py1 氧原子:1s22s22px22py12pz1; 二　化学键 （一）定义：分子或晶体内相邻原子（或离子）间强烈的相互作用。 （二）共价键理论 1.价键理论 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。 共价键形成的基本要点： （1）成键电子自旋方向必需相反； （2）共价键的饱和性； （3）共价键的方向性。 共价键的种类： σ键和π键; 2．原子轨道杂化理论 1931年,Linus Pauling提出轨道杂化理论。 一个原子中的几个原子轨道经过再分配而组成的互相等同的轨道。 原子在化合成分子的过程中，根据原子的成键要求，在周围原子影响下，将原有的原子轨道进一步线性组合成新的原子轨道。这种在一个原子中不同原子轨道的线性组合，称为原子轨道的杂化。杂化后的原子轨道称为杂化轨道。杂化时，轨道的数目不变，轨道在空间的分布方向和分布情况发生改变。组合所得的杂化轨道一般均和其他原子形成较强的σ键或安排孤对电子，而不会以空的杂化轨道的形式存在。; （1） 碳的sp3 杂化与甲烷的结构 4个等能量的杂化轨道，每个轨道各占1/4 s 成分，3/4 p 成分。 C：等性sp3杂化 ，轨道间夹角109.5°，正四面体。 例如：烷烃分子中的碳原子。;电子跃迁;;;;;118°;（3）碳的sp 杂化与乙炔的结构 2个等能量的杂化轨道，轨道间夹角180°，直线型，每个轨道各占1/2 s 成分，1/2 p 成分，2个未参与杂化的 p 轨道互相垂直，并且分别与2个杂化轨道所在的直线垂直。 C：等性sp杂化，例如炔烃分子中碳碳三键的碳原子。;;乙炔分子的?键; 不同杂化方式碳原子的电负性 杂化状态 sp sp2 sp3 电负性 3.29 2.73 2.48 （4）氮和氧的杂化 与碳原子类似，能形成共价键的其它原子，如N 和O，它们的成键也可以用轨道杂化理论来解释。 例如：NH3 H—N—H 夹角为107.3° H2O H—O—H 之间的夹角为104.5° 其实，原子究竟采用哪一种杂化方式成键主要取决于哪一种杂化方式能够使原子在成键时能形成更稳定的分子。所以，尽管N 原子和O 原子在大部分情况下都是采用sp3杂化形式成键的，但在在有些情况下也可以采用sp2 杂化形式成键。; 3.分子轨道理论 电子在整个分子中运动的状态函数——? →成键电子不再定域于两个成键原子之间，而是在整个分子内运动——离域→每个分子轨道具有一定的能级→分子中的电子，根据能量最低原理、Pauli原理和Hund规则逐级排列在分子轨道中→组成分子的各个原子的原子轨道线性组合，形成分子轨道。;→符合“轨道能量接近，能够最大重叠，位相相同”的成键原则→能组合成能量比原子轨道低的稳定的分子轨道→分子轨道中节面数↑→轨道的能量↑;φ1;氢原子轨道波函数（径向分布）叠加示意图;几种类型的分子轨道;§1-2 极性共价键与酸碱理论;（二）偶极矩与极性共价键;μ=0; 三、酸碱理论 酸性和碱性是理解有机化学的基础，目前广泛应用于有机化学中的两种酸碱理论是Lowry-Br?nsted酸碱理论和Lewis酸碱理论。 1．布朗斯特－劳莱