理学第一讲第一章绪论学习教案.pptx

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1、会计学1理学理学(lxu)第一讲第一章绪论第一讲第一章绪论第一页，共36页。第一章第一章绪绪 论论（Introduction）第第一一(dy)讲讲（3）第1页/共36页第二页，共36页。1.1 有机化合物和有机化学有机化合物和有机化学1.2 有机化合物的特性有机化合物的特性1.3 分子结构分子结构(fn z ji u)和结构式和结构式1.4 共价键（碳碳单键、双键和三键）共价键（碳碳单键、双键和三键）共价键的形成共价键的形成 共价键的属性共价键的属性 共价键的断裂和有机反应的类型共价键的断裂和有机反应的类型1.5 分子间相互作用力分子间相互作用力1.6 酸碱理论酸碱理论1.7 有机化合物的分类

2、有机化合物的分类 按碳架分类按碳架分类 按官能团分类按官能团分类1.8 有机化合物的研究程序有机化合物的研究程序本本 章章 提提 纲纲第第一一(dy)讲讲（4）第2页/共36页第三页，共36页。1874年，肖莱马对有机化学的定义年，肖莱马对有机化学的定义(dngy)：研究烃及其衍生物的化学。：研究烃及其衍生物的化学。1.1 有机有机(yuj)化合物和有机化合物和有机(yuj)化学化学有机有机(yuj)化合物和有机化合物和有机(yuj)化学化学的定义的定义有机化合物有机化合物碳化合物的化学碳化合物的化学碳化合物碳化合物有机化学有机化学 有机化合物也称有机化合物也称碳和氢为主要元素的化合物，或称碳

3、氢化合物及其衍生碳和氢为主要元素的化合物，或称碳氢化合物及其衍生物物。其它常见元素：。其它常见元素：O、N、P、S、X；有机化合物数目庞大，种类繁多有机化合物数目庞大，种类繁多。简单的含碳化合物不属于有机化合物简单的含碳化合物不属于有机化合物，例如，例如CO、CO2、碳酸盐、金属、碳酸盐、金属氰化物等具有典型的无机化合物的性质。氰化物等具有典型的无机化合物的性质。定义：定义：有机化合物有机化合物是指碳氢化合物及其衍生物；是指碳氢化合物及其衍生物；有机化学有机化学是研究碳氢化合物及其衍是研究碳氢化合物及其衍生物的化学，是研究有机化合物的来源、组成、制备、结构、性质、应用及其变化生物的化学，是研究

4、有机化合物的来源、组成、制备、结构、性质、应用及其变化规律的科学。规律的科学。第第一一讲讲 18061806年，瑞典化学家柏则里年，瑞典化学家柏则里(J.Berzelius)首次提出首次提出“有机化学有机化学”这一名称；这一名称；18481848年，葛梅林年，葛梅林（L.Gmelin对有机化学的定义：是研究碳的化学；对有机化学的定义：是研究碳的化学；（5）第3页/共36页第四页，共36页。有机化学的产生有机化学的产生(chnshng)和发展和发展（1）从有机体内提取）从有机体内提取(tq)有机物有机物(1769 1805)第第一一(dy)讲讲（6）（2）由提取进入到提取合成并举的时代）由提取进

5、入到提取合成并举的时代(1806 1828 1848)Friedrich Wohler(1800-1882)Germany 尿素的人工合成，给人们提供了一个从无机物制备尿素的人工合成，给人们提供了一个从无机物制备有机物的例证，动摇了有机物的例证，动摇了“生命力生命力”学说的基础。直到学说的基础。直到1845年，柯尔伯年，柯尔伯(H.Kolbe)首次合成了醋酸；首次合成了醋酸；1854年，年，法国化学家柏赛罗法国化学家柏赛罗(M.Berthelot)合成了油脂等有机物，合成了油脂等有机物，生命力学说才彻底被否定。生命力学说才彻底被否定。从此有机化学进入了提取合成并举时代。从此有机化学进入了提取合

6、成并举时代。维生素维生素B12、富勒烯、富勒烯C60、C70、牛胰岛素的合成。牛胰岛素的合成。石石头头变变棉棉花花石灰石生石灰电石,碳化钙乙炔醋酸乙烯酯聚醋酸乙烯酯 聚乙烯醇第4页/共36页第五页，共36页。第第一一(dy)讲讲（8）1861年，布特列洛夫年，布特列洛夫(lu f)提出了化学结构的概念；提出了化学结构的概念；1857年，凯库勒提出年，凯库勒提出(t ch)了有机物分子中碳原子是四价的，而且互相结合成了有机物分子中碳原子是四价的，而且互相结合成碳链；碳链；（3）逐步建立与完善了有机化学的理论）逐步建立与完善了有机化学的理论 1865年，凯库勒提出了苯的构造式；年，凯库勒提出了苯的

7、构造式；1861年年约约翰翰约约瑟瑟夫夫洛洛希希米米特特（Johann Jasef Loschmidt 182l1895），第一个发表了苯的正确结构，这要比凯库勒早四年！第一个发表了苯的正确结构，这要比凯库勒早四年！1885年，拜耳提出了环的张力学说；年，拜耳提出了环的张力学说；1874年，肖莱马把有机化学定义为：烃及其衍生物的化学；年，肖莱马把有机化学定义为：烃及其衍生物的化学；1916年，路易斯提出了共价键的概念；年，路易斯提出了共价键的概念；20世纪世纪60年代，发现了分子轨道对称守恒原理。年代，发现了分子轨道对称守恒原理。20世纪世纪30年代，建立了量子化学及分子轨道理论；年代，建立了

8、量子化学及分子轨道理论；据中国化学会据中国化学会2002年报道：年报道：“截止截止1999年年12月月31日，人类已知的化合物数量日，人类已知的化合物数量已达已达2340 余万种。余万种。”其中绝大多数是有机化合物。其中绝大多数是有机化合物。1901-2002，92届诺贝尔化学奖，届诺贝尔化学奖，70届与有机化学有关。世界化学工届与有机化学有关。世界化学工业中业中70%以上为有机化工。以上为有机化工。第5页/共36页第六页，共36页。有机化学有机化学(yu j hu xu)(yu j hu xu)给我给我们带来光明们带来光明 当你注视这个页面当你注视这个页面(y min)(y min)的时候，

9、你的眼睛正使用一种的时候，你的眼睛正使用一种有机化合物来将光转变成神经刺激，让你知道见到什么。有机化合物来将光转变成神经刺激，让你知道见到什么。CisTransRhodopsinMetarhodopsin h有机化学有机化学(yu j hu xu)(yu j hu xu)使世使世界色彩斑斓界色彩斑斓红橙黄绿蓝紫神经刺激神经刺激视觉视觉第第一一讲讲（1）有机化学在现代人类社会中，起着非常重要的作用。）有机化学在现代人类社会中，起着非常重要的作用。有机化学的重要性有机化学的重要性（10）第6页/共36页第七页，共36页。学名学名(xumng)(xumng)：2-(4-2-(4-异丁基苯异丁基苯基基

10、)丙酸丙酸止痛药：止痛药：芬必得，布洛芬芬必得，布洛芬 立即立即(lj)止止痛痛到体内到体内(t ni)后转变成左式，后转变成左式，止痛止痛有机化学保护我们的健康有机化学保护我们的健康 弗莱明因发现青霉素弗莱明因发现青霉素而获得而获得19451945年诺贝尔奖，年诺贝尔奖，青霉素的发现开辟了一条青霉素的发现开辟了一条新的治病途径，拯救了成新的治病途径，拯救了成千上万条命。千上万条命。青霉素青霉素第第一一讲讲（11）第7页/共36页第八页，共36页。有机化合物为生命提供有机化合物为生命提供(tgng)(tgng)能源能源碳水化合物（糖）碳水化合物（糖）葡葡萄萄糖糖直链淀粉直链淀粉(dinfn)的

11、结构的结构有机化合物有机化合物作为作为(zuwi)(zuwi)生命遗传物质生命遗传物质DNADNA（传（传宗接代宗接代)美国人沃森美国人沃森&英国人克里克英国人克里克提出提出DNA双螺旋结构双螺旋结构 第第一一讲讲（12）第8页/共36页第九页，共36页。现代文明的基础现代文明的基础(jch)(jch)纸，由有机化合物纤维素纸，由有机化合物纤维素制得。制得。纤维素结构纤维素结构(jigu)什么是有机化学什么是有机化学(yu j hu xu)(yu j hu xu)？为什么要学习有？为什么要学习有机化学机化学(yu j hu xu)(yu j hu xu)？第第一一讲讲（13）有机化学是研究与生

12、命活动和提高我们的生活质量相关的化学，有机化学是研究与生命活动和提高我们的生活质量相关的化学，有机化学是研究含碳化合物的科学。有机化学是研究含碳化合物的科学。人类从生老病死到衣食住行都离不开有机化学。环境的污染，说明对化学知之人类从生老病死到衣食住行都离不开有机化学。环境的污染，说明对化学知之甚少，与自然和谐相处，必须学好有机化学甚少，与自然和谐相处，必须学好有机化学 尽管人类运用自己的聪明才智可以合成各种各样的有机化合物，尽管人类运用自己的聪明才智可以合成各种各样的有机化合物，但所用的最基本、最原始的原料主要来自石油和煤但所用的最基本、最原始的原料主要来自石油和煤最初还是属于最初还是属于生命

13、体的东西；最经济、最温和、效率最高的有机反应还是生命体内的有机反应。生命体的东西；最经济、最温和、效率最高的有机反应还是生命体内的有机反应。第9页/共36页第十页，共36页。有机化合物中所包含的主要元素有机化合物中所包含的主要元素(yun s)如下如下图所示：图所示：碳在周期表中的位置以及碳在周期表中的位置以及(yj)(yj)有机物中常见的其有机物中常见的其它元素它元素第第一一(dy)讲讲（14）在重视生命科学的今天，也是有机化学大放光芒的时代。因为分子生物学中的在重视生命科学的今天，也是有机化学大放光芒的时代。因为分子生物学中的分子就是有机分子，生物化学就是要研究有机化学反应在生命体内如何进

14、行。当今分子就是有机分子，生物化学就是要研究有机化学反应在生命体内如何进行。当今生命科学的重大问题如生命科学的重大问题如生命的起源生命的起源，重大疾病重大疾病如癌症、艾滋病的治疗、都如癌症、艾滋病的治疗、都离不开对有机化合物的研究。离不开对有机化合物的研究。第10页/共36页第十一页，共36页。金属有机化学金属有机化学生物有机化学生物有机化学美国科技情报研究所（ISI）统计 当今化学领域(ln y)的2个热点Over 95%of all known chemical compounds are compounds of carbon.Over one half of present day c

15、hemists classify themselves as organic chemists.Introduction to Organic Chemistry有机化学有机化学(yu j hu xu)(yu j hu xu)在化学学科中处于前沿地位。在化学学科中处于前沿地位。有机化学有机化学(yu j hu xu)(yu j hu xu)，1994,4,445 1994,4,445（2）有机化学）有机化学(yu j hu xu)是许多应用是许多应用学科的基础学科的基础第第一一讲讲（15）第11页/共36页第十二页，共36页。1.2 有机有机(yuj)化合物的特性化合物的特性（1 1）数目庞大

16、，分子组成）数目庞大，分子组成(zchn)(zchn)复杂。复杂。维生素维生素B12的组成的组成(z chn)：C63H90N14O14PCo,有有183个个原子。原子。“同分异构同分异构”现象的存在。例如：分子式为现象的存在。例如：分子式为C2H6O的化合物有的化合物有2个：个：乙醇：乙醇：CH3CH2OH，b.p.78.5C甲醚：甲醚：CH3OCH3，b.p.23.6C例如：分子式为例如：分子式为C9H10的烷烃，有的烷烃，有35个异构体。个异构体。以氯化物为例：以氯化物为例：无机氯化物：无机氯化物：氯化钠氯化钠NaCl,m.p.801C 有机氯化物：有机氯化物：氯乙烷氯乙烷CH3CH2C

17、l，m.p.136.4C,b.p.12.2C（2）多数容易燃烧，热的稳定性较差。）多数容易燃烧，热的稳定性较差。（3）熔点和沸点较低，熔点一般低于）熔点和沸点较低，熔点一般低于400C。（4）难溶于水，较易溶于非极性或极性小的有机溶剂。）难溶于水，较易溶于非极性或极性小的有机溶剂。（5）反应速率较慢，通常需要加热、催化剂或光照下反应才能进行。）反应速率较慢，通常需要加热、催化剂或光照下反应才能进行。（6）反应复杂、副反应较多，产物通常是混合物。）反应复杂、副反应较多，产物通常是混合物。例外：例外：CCl4不但不然且可用作灭火剂，酒精、醋酸可与水互溶，在不但不然且可用作灭火剂，酒精、醋酸可与水互

18、溶，在光照下甲烷氯代反应、三硝基甲苯光照下甲烷氯代反应、三硝基甲苯(TNT)的分解可在瞬间进行等。的分解可在瞬间进行等。第第一一讲讲（17）第12页/共36页第十三页，共36页。短线短线(dun xin)（蛛网）式（蛛网）式（Kekule式）式）1.3 分子结构分子结构(fn z ji u)和结构式和结构式 分子结构是指分子中原子分子结构是指分子中原子(yunz)的排列顺序和相互关系（方式）。的排列顺序和相互关系（方式）。分子结构通常用结构式表示，这种表示有机化合物分子结构的化分子结构通常用结构式表示，这种表示有机化合物分子结构的化 学式一般使用有下列三种形式：学式一般使用有下列三种形式：第第

19、一一讲讲（18）结构简式结构简式（浓缩式）（浓缩式）键线式键线式第13页/共36页第十四页，共36页。1.4 共共 价价 键键共价键的形成共价键的形成(xngchng)第第一一(dy)讲讲（19）共价键的概念是共价键的概念是Lewis G N于于1916年提出的。共价即电子对共年提出的。共价即电子对共用（或称电子配对）。例如用（或称电子配对）。例如(lr)氢分子的形成：氢分子的形成：Lewis电子电子结构式结构式短线式短线式或或价键式价键式对于碳原子：对于碳原子：甲烷分子甲烷分子 甲烷分子中的碳原子具有稳定甲烷分子中的碳原子具有稳定八电子构型八电子构型（通称八隅体，八隅规则）。（通称八隅体，八

20、隅规则）。这种共用一对电子形成的键称为这种共用一对电子形成的键称为单键单键；共用两对或三对电子则分别构成的；共用两对或三对电子则分别构成的双键双键或或三键三键。例如乙烯和乙炔最稳定的。例如乙烯和乙炔最稳定的Lewis结构：结构：乙烯乙烯乙炔乙炔第14页/共36页第十五页，共36页。共价键具有方向性和饱和共价键具有方向性和饱和(boh)(boh)性。方向性和饱和性。方向性和饱和(boh)(boh)性决定了分子的组性决定了分子的组成及形状。成及形状。鲍林价键理论的观点是成键电子处于成键原子之间，是定域的。鲍林价键理论的观点是成键电子处于成键原子之间，是定域的。（1）价键理论）价键理论(lln)（V

21、B法）法）共价键的形成可看作是成键原子的原子轨道（或称电子云）相互共价键的形成可看作是成键原子的原子轨道（或称电子云）相互(xingh)交交盖或电子配对的结果。盖或电子配对的结果。1s 1s 氢原子氢原子 轨道交盖轨道交盖 氢分子氢分子图图11 氢原子的氢原子的 s 轨道交盖形成氢分子轨道交盖形成氢分子第第一一讲讲（20）（2）轨道杂化）轨道杂化碳原子的电子构型：碳原子的电子构型：1s22s22px12py12pz0为什么在有机化合物中碳原子不是两价而是四价？为什么在有机化合物中碳原子不是两价而是四价？1931年年Pauling L 和和 Slater J C 提出了轨道杂化，对此作出了合理的

22、解提出了轨道杂化，对此作出了合理的解释，同时还解释了有机化合物和无机化合物的许多问题。释，同时还解释了有机化合物和无机化合物的许多问题。第15页/共36页第十六页，共36页。轨道杂化理论认为，碳原子生成轨道杂化理论认为，碳原子生成(shn chn)键形成分子时，首先吸收能量：键形成分子时，首先吸收能量：基基 态态激发态激发态1s22s12px12py12pz1电子电子(dinz)构型构型 2s轨道上的一个电子跃迁到轨道上的一个电子跃迁到2p轨道上，然后外层轨道上，然后外层(wi cn)能量相近能量相近的的2s轨道和轨道和2p轨道进行杂化，组成能量相等的几个轨道，称为杂化轨道。轨道进行杂化，组成

23、能量相等的几个轨道，称为杂化轨道。碳原子的轨道杂化一般有三种可能的类型：碳原子的轨道杂化一般有三种可能的类型：2s轨道和全部三个轨道和全部三个轨道轨道2p进行杂化，称为进行杂化，称为sp3杂化；杂化；2s轨道和两个轨道轨道和两个轨道2p进行杂化，称为进行杂化，称为sp2杂化；杂化；2s轨道和一个轨道轨道和一个轨道2p进行杂化，称为进行杂化，称为sp杂化。杂化。第第一一讲讲（21）（a）碳原子轨道的）碳原子轨道的sp3杂化杂化sp3杂化轨杂化轨道道基基 态态激发态激发态图图1-2 碳原子的碳原子的sp3杂化杂化第16页/共36页第十七页，共36页。图图1-3 碳原子的碳原子的sp3杂化轨道杂化轨

24、道(gudo)第第一一(dy)讲讲（22）将进行将进行(jnxng)了了sp3轨道杂化的碳原轨道杂化的碳原子称为子称为sp3杂化碳原子。烷烃分子中的碳原杂化碳原子。烷烃分子中的碳原子均为子均为sp3杂化碳原子。杂化碳原子。（b）碳原子轨道的）碳原子轨道的sp2杂化杂化2pysp2杂化轨道杂化轨道图图1-4 碳原子的碳原子的sp2杂化杂化 三个三个sp2杂化轨道杂化轨道和未参与杂化的和未参与杂化的一个一个2p轨道中各有一个未成对电子，轨道中各有一个未成对电子，因此碳原子仍表现为因此碳原子仍表现为4价。价。图图1-5 碳原子的碳原子的sp2杂化轨道杂化轨道 将进行了将进行了sp2轨道杂化的碳原子称

25、为轨道杂化的碳原子称为sp2杂化碳原子杂化碳原子，与双键相连的与双键相连的碳原子一般是碳原子一般是sp2杂化碳原子。杂化碳原子。第17页/共36页第十八页，共36页。（c）碳原子轨道）碳原子轨道(gudo)的的sp杂化杂化 两个两个sp杂化轨道和两个未参与杂化轨道和两个未参与杂化的一个杂化的一个(y)2p轨道中各有一轨道中各有一个个(y)未成对电子，因此碳原子未成对电子，因此碳原子也表现为也表现为4价。价。图图1-7 碳原子的碳原子的sp杂化轨道杂化轨道(gudo)2py 2pzsp杂化轨道杂化轨道图图1-6 碳原子的碳原子的sp杂化杂化 将进行了将进行了sp 轨道杂化的碳原子称为轨道杂化的碳

26、原子称为sp 杂化碳原子，杂化碳原子，与三键相连的与三键相连的碳原子一般是碳原子一般是sp杂化碳原子。杂化碳原子。第第一一讲讲（24）第18页/共36页第十九页，共36页。第第一一(dy)讲讲（25）由上述讨论的碳原子的轨道杂化可以由上述讨论的碳原子的轨道杂化可以(ky)看出：看出：杂化是单一原子的轨道进行混合再均分杂化是单一原子的轨道进行混合再均分(jn fn)的过程；的过程；参加杂化的原子轨道数目与形成的轨道数目相等；参加杂化的原子轨道数目与形成的轨道数目相等；多数杂化轨道的形状相似，但不完全相同；多数杂化轨道的形状相似，但不完全相同；只有能量相近的轨道进行杂化，才能形成有效的杂化轨道；只

27、有能量相近的轨道进行杂化，才能形成有效的杂化轨道；如碳原子的如碳原子的2s轨道和轨道和2p轨道能量很相近，可以进行杂化；轨道能量很相近，可以进行杂化；在空间具有确定方向的轨道（如在空间具有确定方向的轨道（如px、pz等轨道）决定杂化等轨道）决定杂化轨轨 道的方向性；而无方向性的道的方向性；而无方向性的s轨道，只使杂化轨道更加轨道，只使杂化轨道更加“丰丰 满满”，而对杂化轨道的方向无影响；，而对杂化轨道的方向无影响；不同的杂化轨道在空间的取向不同，其在空间的取向决定与不同的杂化轨道在空间的取向不同，其在空间的取向决定与 参与杂化的轨道数目，即形成的杂化轨道数目。例如参与杂化的轨道数目，即形成的杂

28、化轨道数目。例如sp3杂杂 化形成四面体构型（键角化形成四面体构型（键角109.5o），），sp2杂化形成平面三角杂化形成平面三角形形 构型（键角构型（键角120o），），sp杂化形成直线形构型（键角杂化形成直线形构型（键角180o）。）。第19页/共36页第二十页，共36页。课间休息第第一一(dy)讲讲（16）第20页/共36页第二十一页，共36页。第第一一(dy)讲讲（3）分子轨道）分子轨道(gudo)理论理论 分子轨道是电子在整个分子运动中的状态函数，常用分子轨道是电子在整个分子运动中的状态函数，常用 表示。分子轨道表示。分子轨道理论认为理论认为(rnwi)，成键电子不再定域于两个成键原

29、子之间，而是在整个分子，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，是离域的。内运动，是离域的。（26）原子中电子的运动状态叫做原子轨道，用波函数原子中电子的运动状态叫做原子轨道，用波函数 来表示。来表示。两原子轨道相互交盖，形成分子轨道。两原子轨道相互交盖，形成分子轨道。组成分子轨道的原子轨道必须满足：能级应大致相近，并能最组成分子轨道的原子轨道必须满足：能级应大致相近，并能最 大限度地相互交盖，对称性匹配（即位相相同），这样组成的大限度地相互交盖，对称性匹配（即位相相同），这样组成的 分子轨道能量最低。分子轨道能量最低。原子轨道的重叠，形成原子轨道的重叠，形成键和键和键。键。

30、电子从原子轨道进入分子电子从原子轨道进入分子的成键轨道，形成化学键，使的成键轨道，形成化学键，使体系的能量降低，形成稳定分体系的能量降低，形成稳定分子。子。第21页/共36页第二十二页，共36页。第第一一(dy)讲讲共价键的属性共价键的属性(shxng)（27）（1）键长）键长 指成键原子指成键原子(yunz)的原子的原子(yunz)核之间的核之间的平均距离。平均距离。共价键共价键键长键长/nm键能键能kJ/mol共价键共价键键长键长/nm键能键能kJ/mol CC CH CN CO CF0.1540.1090.1470.1430.141347414305360485 CCl CBrCI C=

31、C C C0.1770.1910.2120.1340.120339285218611837 由于受其它键的相互影响，因此相同的共价键的键长在不同的化合物分由于受其它键的相互影响，因此相同的共价键的键长在不同的化合物分子中也略有差别。如表子中也略有差别。如表1-2,3所示。所示。（2）键能）键能 指形成共价键的过程中体系释放的能量，或共价键断裂指形成共价键的过程中体系释放的能量，或共价键断裂的过程中体系所吸收的能量。的过程中体系所吸收的能量。表表1-2,3 一些共价键的键长、键能一些共价键的键长、键能（3）键角）键角 指两价以上的原子与其它原子成键时，键与键之间的夹角。指两价以上的原子与其它原子

32、成键时，键与键之间的夹角。键角反映了分子的空间结构，其大小与成键的中心原子有关，也随着分子键角反映了分子的空间结构，其大小与成键的中心原子有关，也随着分子结构的不同而改变。结构的不同而改变。第22页/共36页第二十三页，共36页。（4）键的极性和诱导）键的极性和诱导(yudo)效应效应（a）键的极性是由成键原子的电负性不同）键的极性是由成键原子的电负性不同(b tn)引起的。引起的。极性共价键是以偶极矩（极性共价键是以偶极矩（）来度量的，偶极矩是电荷与正负电荷中心）来度量的，偶极矩是电荷与正负电荷中心之间距离之间距离(jl)的乘积（的乘积（=qd），单位为），单位为Cm（库（库仑仑米）。米）。

33、例如例如 =3.57 1030 Cm 构成共价键的两个不同原子，其电负性差值越大，键的极性越强。构成共价键的两个不同原子，其电负性差值越大，键的极性越强。在双原子分子中，键的偶极矩即是分子的偶极矩；在多原子分子在双原子分子中，键的偶极矩即是分子的偶极矩；在多原子分子中，分子的偶极矩是整个分子中各个共价键偶极矩的矢量和。中，分子的偶极矩是整个分子中各个共价键偶极矩的矢量和。偶极矩为零的分子是非极性分子；反之，偶极矩不等于零的分子是偶极矩为零的分子是非极性分子；反之，偶极矩不等于零的分子是极性分子。偶极矩越大，分子的极性越强。极性分子。偶极矩越大，分子的极性越强。（b）在极性分子中，由于电负性较大

34、的原子吸引电子的结果，从而引在极性分子中，由于电负性较大的原子吸引电子的结果，从而引起分子中电子云密度分布不均，把这种分子内原子间相互影响的电子效起分子中电子云密度分布不均，把这种分子内原子间相互影响的电子效应称为诱导效应，常用应称为诱导效应，常用 I 表示，但这种影响随着分子链的增长而迅速减弱（在表示，但这种影响随着分子链的增长而迅速减弱（在中要进一步学习）。中要进一步学习）。例如例如1-氯丁烷：氯丁烷：第第一一讲讲（28）第23页/共36页第二十四页，共36页。第第一一(dy)讲讲共价键的断裂共价键的断裂(dun li)和有机反应的类型和有机反应的类型 （1）均裂，产生自由基（或游离基），

35、由此种活性中间体所引起的有机）均裂，产生自由基（或游离基），由此种活性中间体所引起的有机(yuj)反应称为自由基型反应。均裂一般在光或热的作用下发生，故自由基反应称为自由基型反应。均裂一般在光或热的作用下发生，故自由基反应的条件一般是光照或高温。反应的条件一般是光照或高温。（2）异裂，）异裂，形成正、负离子，当两成键原子之一是碳原子时既可形成形成正、负离子，当两成键原子之一是碳原子时既可形成碳正离子碳正离子、也可生成、也可生成碳负离子碳负离子：自由基、碳正离子自由基、碳正离子和和碳负离子是最常见的三种活性中间体。碳负离子是最常见的三种活性中间体。（29）由此种活性中间体引发的有机化学反应称为由

36、此种活性中间体引发的有机化学反应称为离子型反应离子型反应。酸、碱或极性溶剂。酸、碱或极性溶剂有利于共价键的异裂。据反应试剂分为亲电和亲核反应。有利于共价键的异裂。据反应试剂分为亲电和亲核反应。碳正离子碳正离子碳负离子碳负离子 另外根据反应物和产物的结构关系又可分为取代、加成、消除、氧化和另外根据反应物和产物的结构关系又可分为取代、加成、消除、氧化和还原、重排、聚合、缩合等反应。还原、重排、聚合、缩合等反应。另一类反应在反应过程中旧键的断裂和新键的生成同时进行，另一类反应在反应过程中旧键的断裂和新键的生成同时进行，无活性中间体生成，这类反应称为无活性中间体生成，这类反应称为周环反应周环反应。第2

37、4页/共36页第二十五页，共36页。1.5 分子分子(fnz)间相互作用力间相互作用力偶极偶极偶极相互作用偶极相互作用 偶极偶极偶极相互作用是极性分子之间的一种偶极相互作用是极性分子之间的一种(y zhn)相互作用。相互作用。例如氯化氢分子：例如氯化氢分子：例如羰基化合物醛和酮。丙酮和丁烷，相对分子质量相近例如羰基化合物醛和酮。丙酮和丁烷，相对分子质量相近(xin jn)，但沸点却相差较远，前者但沸点却相差较远，前者56oC，后者只有，后者只有0.5oC。力力 在非极性分子中，在非极性分子中，在瞬间由于电子的运动，分子的一部分有稍微过量在瞬间由于电子的运动，分子的一部分有稍微过量的电子，而另一

38、部分稍微缺乏电子，从而在分子的局部产生了偶极（的电子，而另一部分稍微缺乏电子，从而在分子的局部产生了偶极（瞬瞬间偶极间偶极），进而将影响邻近另一分子的电荷分布，即能诱导邻近分子产生偶极），进而将影响邻近另一分子的电荷分布，即能诱导邻近分子产生偶极（诱导偶极诱导偶极）。）。瞬间偶极和诱导偶极之间相反电荷瞬间偶极和诱导偶极之间相反电荷的区域彼此吸引，的区域彼此吸引，使两分子之间产生吸引作用，这种非极性分子之间使两分子之间产生吸引作用，这种非极性分子之间存在着的吸引力存在着的吸引力称为称为van der Waals 力力，它是一种很弱的分子间力。例如脂肪烃类，它是一种很弱的分子间力。例如脂肪烃类化合

39、物不溶于水，而溶于非极性的溶剂。化合物不溶于水，而溶于非极性的溶剂。第第一一讲讲（30）第25页/共36页第二十六页，共36页。氢键氢键(qn jin)氢键也是通过分子之间偶极氢键也是通过分子之间偶极偶极相互吸引作用生成的。偶极相互吸引作用生成的。能生成氢键的分子在结构上常具有能生成氢键的分子在结构上常具有(jyu)一定特点：首先与氢相连的原子的一定特点：首先与氢相连的原子的电负性要远大于氢，其次原子半径较小电负性要远大于氢，其次原子半径较小(如如N,O,F等原子等原子)。氢键具有氢键具有(jyu)饱和性。氢原子（如饱和性。氢原子（如OH中的氢原子等）只能和中的氢原子等）只能和一个电负性较大的

40、原子形成氢键。一个电负性较大的原子形成氢键。氢键具有方向性氢键具有方向性。即氢键的生成只有当氢与两个电负性较大的原子。即氢键的生成只有当氢与两个电负性较大的原子（如（如OHO）在同一直线上最强）在同一直线上最强，在可能的范围内，氢键的方，在可能的范围内，氢键的方向和未共用电子对的对称轴一致。向和未共用电子对的对称轴一致。氢键存在于气体、液体、晶体和溶液等各种状态中，许多化合氢键存在于气体、液体、晶体和溶液等各种状态中，许多化合物的物理和化学性质以及一些化合物（如蛋白质和核酸等）的立体物的物理和化学性质以及一些化合物（如蛋白质和核酸等）的立体结构均与氢键有关。如醇的沸点高于相对分子质量相近的烃类

41、等，结构均与氢键有关。如醇的沸点高于相对分子质量相近的烃类等，且低相对分子质量的甲醇、乙醇等因能与水形成氢键而溶于水。且低相对分子质量的甲醇、乙醇等因能与水形成氢键而溶于水。综上所述，综上所述，偶极偶极偶极相互作用、偶极相互作用、van der Waals 力和氢键都属于力和氢键都属于分子分子间力，但作用的强弱是不同的，其吸引力的大小顺序为：间力，但作用的强弱是不同的，其吸引力的大小顺序为：氢键氢键偶极偶极偶极吸引力偶极吸引力 van der Waals 力力第第一一讲讲（31）第26页/共36页第二十七页，共36页。1.6 酸碱的概念酸碱的概念(ginin)nsted 酸碱理论酸碱理论(ll

42、n)根据根据Brnsted 的定义，能够提供（给出）质子的分子或离子是酸，能的定义，能够提供（给出）质子的分子或离子是酸，能够接受够接受(jishu)质子的分子或离子是碱。例如：质子的分子或离子是碱。例如：酸酸 碱碱 碱碱 酸酸 在有机化合物中，有些在有机化合物中，有些能够给出质子，它们是酸。这些化合物通能够给出质子，它们是酸。这些化合物通常含有电负性较大的原子（如常含有电负性较大的原子（如O、N等原子）相连的氢原子。例如：等原子）相连的氢原子。例如：乙醇乙醇 苯酚苯酚 乙酸乙酸 乙酰胺乙酰胺 甲胺甲胺 有些化合物有些化合物能够接受质子，它们是碱。这些化合物通常是能够接受质子，它们是碱。这些化

43、合物通常是O、N等原子的等原子的分子或含有负电荷的离子。例如：分子或含有负电荷的离子。例如：乙醚乙醚 乙醇乙醇 甲胺甲胺 甲氧负离子甲氧负离子 苯氧负离子苯氧负离子 甲胺负离子甲胺负离子 有些化合物既有些化合物既能够给出质子又能够接受质子，它们既是酸又是碱。能够给出质子又能够接受质子，它们既是酸又是碱。例如：例如：乙醇乙醇 乙胺乙胺第第一一讲讲（32）第27页/共36页第二十八页，共36页。酸的强度酸的强度(qingd)取决于它给出质子的倾向；碱的强度取决于它给出质子的倾向；碱的强度(qingd)则取决于它接受质子的倾向。则取决于它接受质子的倾向。化合物的酸碱强度因介质不同而异，其强度是相对的

44、。其强度通常用化合物的酸碱强度因介质不同而异，其强度是相对的。其强度通常用Ka 或或pKa（pKa=lgKa）表示。）表示。Ka值越大或值越大或pKa值越小表示酸性越强。碱的强度通常用值越小表示酸性越强。碱的强度通常用Kb 或或pKb（pKb=lgKb）表示，但任何）表示，但任何(rnh)一对共轭酸碱通用一对共轭酸碱通用Ka 或或pKa表示表示即可。即可。第第一一(dy)讲讲（33）酸碱理论酸碱理论 根据根据Lewis 的定义，能够接受未共用电子对的分子或离子，称的定义，能够接受未共用电子对的分子或离子，称为为Lewis 酸；能够给出电子对的分子或离子，称为酸；能够给出电子对的分子或离子，称为

45、Lewis 碱。碱。Lewis 酸的结构特征是具有空轨道原子的分子和正离子。酸的结构特征是具有空轨道原子的分子和正离子。Lewis 酸包含所有的酸包含所有的Br nsted 酸。酸。Lewis 碱的结构特征是具有未共用电子对的分子或负离子。碱的结构特征是具有未共用电子对的分子或负离子。常见的常见的Lewis 酸碱如下所示：酸碱如下所示：Lewis 酸酸:BF3,AlCl3,FeCl3,SnCl4,ZnCl2,H+,R+,Ag+等。等。Lewis 碱碱:H2O,NH3,CH3NH2,CH3OH,CH3OCH3,OH-,R-,X-等。等。Lewis 碱与碱与Br nsted 碱是一致的，碱是一致的

46、，Lewis 酸则比酸则比Br nsted 酸范围酸范围更广。更广。第28页/共36页第二十九页，共36页。软硬酸碱原理软硬酸碱原理(yunl)“软软”、“硬硬”是形容酸碱抓电子的松紧程度，抓电子紧的称为是形容酸碱抓电子的松紧程度，抓电子紧的称为“硬硬”，抓电子松的称为抓电子松的称为“软软”，而抓电子的松紧则反映，而抓电子的松紧则反映(fnyng)出酸碱受授电子出酸碱受授电子的难易。的难易。由于不同的酸碱其抓电子的松紧程度由于不同的酸碱其抓电子的松紧程度(chngd)不同，酸碱有不同，酸碱有硬度和软度的不同。硬度和软度的不同。Pearson把把Lewis 酸碱分成硬、软两大类。酸碱分成硬、软两

47、大类。硬酸硬酸:接受体的原子小，带正电荷多，价电子层里没有未共用电子对。其接受体的原子小，带正电荷多，价电子层里没有未共用电子对。其电负性高，可极化性低，即外层电子抓得紧。电负性高，可极化性低，即外层电子抓得紧。软酸软酸:接受体的原子大，带正电荷少，价电子层里有未共用电子对（接受体的原子大，带正电荷少，价电子层里有未共用电子对（p或或d）。其电负性低，可极化性高，即外层电子抓得松。）。其电负性低，可极化性高，即外层电子抓得松。硬硬碱碱:给予体的原子电负性高，可极化性低，不易被氧化，即给予体的原子电负性高，可极化性低，不易被氧化，即对外层电子抓得紧，不易失去。对外层电子抓得紧，不易失去。软软碱碱

48、:给予体的原子电负性低，可极化性高，易被氧化，即对外层电子给予体的原子电负性低，可极化性高，易被氧化，即对外层电子抓得松，容易失去。抓得松，容易失去。抓电子的松紧程度的界线很难划分，即很难划分抓电子的松紧程度的界线很难划分，即很难划分“硬硬”、“软软”，故又将酸碱分为硬的、软的和交界的三大类。看故又将酸碱分为硬的、软的和交界的三大类。看18页表页表1-5所示。所示。第第一一讲讲（35）第29页/共36页第三十页，共36页。根据酸碱的硬度或软度，根据酸碱的硬度或软度，Pearson提出化学反应的硬软酸碱原理（简写提出化学反应的硬软酸碱原理（简写作作HSAB原理）。即原理）。即“硬亲硬，软亲软，软

49、硬交接硬亲硬，软亲软，软硬交接(jioji)就不管就不管”。硬软酸碱原理是大量实验的经验规律，它能够解释无机化学、有机化学以及硬软酸碱原理是大量实验的经验规律，它能够解释无机化学、有机化学以及(yj)有关学科中广泛的化学现象和问题。有关学科中广泛的化学现象和问题。例如化合物和络合物的稳定性问题例如化合物和络合物的稳定性问题(wnt)，H2SO4比比H2SO3稳定，稳定，BF3O(C2H5)2比比BF3S(C2H5)2稳定。稳定。又如化合物反应活性等问题。将乙烯又如化合物反应活性等问题。将乙烯(C2H4)通入溴中，溴的红色逐渐消通入溴中，溴的红色逐渐消失，反应很容易进行。失，反应很容易进行。硬软

50、硬软酸碱原理的应用涉及很广，如溶解度规律，有关配位体选酸碱原理的应用涉及很广，如溶解度规律，有关配位体选择的规律，水溶液中的无机络合物化学，催化剂中毒，有机催化剂择的规律，水溶液中的无机络合物化学，催化剂中毒，有机催化剂的选择，有机亲核的选择，有机亲核-亲电活性等，从而受到广泛的重视。亲电活性等，从而受到广泛的重视。硬软硬软酸碱原理还没有统一的理论是指连贯起来，但已有了热力酸碱原理还没有统一的理论是指连贯起来，但已有了热力学和量子力学等多方面的定量化工作。学和量子力学等多方面的定量化工作。第第一一讲讲（36）第30页/共36页第三十一页，共36页。1.7 有机有机(yuj)化合物的分类化合物的