有机物中碳原子成键特点.ppt
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1、关于有机物中碳原子的成键特点第一张,PPT共四十一页,创作于2022年6月1 1、你知道有机物种类繁多的原因吗?、你知道有机物种类繁多的原因吗?(1 1)有机物中碳原子间可以形成长短不一的)有机物中碳原子间可以形成长短不一的碳链骨架碳链骨架(碳链或碳环)碳链或碳环)(2 2)同分异构现象的普遍存在)同分异构现象的普遍存在第二张,PPT共四十一页,创作于2022年6月请你去寻找!请你去寻找!4 4个碳原子相互结合可能有多少种方式?个碳原子相互结合可能有多少种方式?第三张,PPT共四十一页,创作于2022年6月活动一活动一:请用分子结构模型搭建甲烷、二氯甲烷的:请用分子结构模型搭建甲烷、二氯甲烷的
2、分子结构分子结构CHHHH二维结构 阅读阅读“化学史话化学史话”思考思考 :在在1919世纪中叶前为什么世纪中叶前为什么人们认为二取代甲烷(人们认为二取代甲烷(CHCH2 2R R2 2)存在两种结构,而在实)存在两种结构,而在实验中却只能合成出一种二取代甲烷验中却只能合成出一种二取代甲烷结论:有机物是空间立体结构结论:有机物是空间立体结构二、典型有机物结构的特点二、典型有机物结构的特点三维结构第四张,PPT共四十一页,创作于2022年6月球棍模型球棍模型比例模型比例模型1091092828甲烷分子的模型甲烷分子的模型(CHCH4 4)C CH HH HH HH H甲烷分子的结构:正四面体,键
3、角甲烷分子的结构:正四面体,键角109109。2828 第五张,PPT共四十一页,创作于2022年6月CHCH4 4P P4 4(白磷)白磷)10910928286060都为正四面体的空间构型,但键角有所不都为正四面体的空间构型,但键角有所不同,因原子所处的位置不同同,因原子所处的位置不同.第六张,PPT共四十一页,创作于2022年6月CHCH4 4CHCH3 3ClClCHCH2 2ClCl2 2CHClCHCl3 3CClCCl4 4状态状态空间空间构型构型气态气态气态气态液态液态液态液态液态液态正四面体正四面体四面体四面体四面体四面体四面体四面体正四面体正四面体正四面体正四面体正四面体正
4、四面体第七张,PPT共四十一页,创作于2022年6月乙烷分子的模型乙烷分子的模型当碳原子与当碳原子与4 4个原子以个原子以单键单键相连时,碳原子与周围的相连时,碳原子与周围的4 4个原个原子都以子都以四面体四面体取向成键。取向成键。小结:有机物结构特点小结:有机物结构特点第八张,PPT共四十一页,创作于2022年6月乙烯分子的模型乙烯分子的模型(C C2 2H H4 4)约约120120球棍模型球棍模型比例模型比例模型C CC CH HH HH HH H碳原子形成碳原子形成双键双键时时平面结构平面结构(双键碳原子和与之相(双键碳原子和与之相连的四个原子处于同一个片面)连的四个原子处于同一个片面
5、)乙烯中双键碳原子与相连的两个氢原子所成的键角为乙烯中双键碳原子与相连的两个氢原子所成的键角为120120。小结:有机物结构特点小结:有机物结构特点第九张,PPT共四十一页,创作于2022年6月乙炔分子的模型乙炔分子的模型(C C2 2H H2 2)球棍模型球棍模型比例模型比例模型180180碳原子形成碳原子形成叁键叁键时时直线结构直线结构(两个叁键碳(两个叁键碳原子和与之相连的两个氢原子处在同一直线)原子和与之相连的两个氢原子处在同一直线)键角键角180180H HCCCCH H小结:有机物结构小结:有机物结构第十张,PPT共四十一页,创作于2022年6月甲烷甲烷乙烯乙烯乙炔乙炔球棍模型球棍
6、模型比例模型比例模型空间构型空间构型键角键角 空间各原子空间各原子的位置的位置2C2C和和2H2H在在 同一直线上同一直线上10910928284H4H位于正四面体的位于正四面体的四个顶点,四个顶点,C C在正四在正四面体的中心面体的中心120120 2C2C和和4H4H在同一在同一平面上平面上正四面体形正四面体形平面形平面形直线形直线形180180 第十一张,PPT共四十一页,创作于2022年6月苯的特殊结构苯的特殊结构CCCCCCHHHHHH第十二张,PPT共四十一页,创作于2022年6月碳原子的成键方式与空间构型碳原子的成键方式与空间构型四面体型四面体型平面型平面型直线型直线型空间构型空
7、间构型分子成键方式分子成键方式C CC CC C CC CC第十三张,PPT共四十一页,创作于2022年6月1 1、当一个碳原子与其他、当一个碳原子与其他4 4个原子连接时,这个碳原子将采个原子连接时,这个碳原子将采取取四面体四面体取向与之成键。取向与之成键。2 2、当碳原子之间或碳原子与其他原子之间形成、当碳原子之间或碳原子与其他原子之间形成双键双键时,时,形成双键的原子以及与之直接相连的原子处于形成双键的原子以及与之直接相连的原子处于同一平面同一平面上。上。3 3、当碳原子之间或碳原子与其他原子之间形成、当碳原子之间或碳原子与其他原子之间形成叁键叁键时,时,形成叁键的原子以及与之直接相连的
8、原子处于形成叁键的原子以及与之直接相连的原子处于同一直线同一直线上。上。小结:小结:第十四张,PPT共四十一页,创作于2022年6月活动四:活动四:思考思考:分析图:分析图22,碳原子以不同类型的碳原子以不同类型的键进行结合原子的时键进行结合原子的时候,最多所能结合的候,最多所能结合的原子数目原子数目1 1:仅以单键方式成键的碳原子叫做饱和碳原子:仅以单键方式成键的碳原子叫做饱和碳原子2 2:以双键或叁键成键的碳原子叫做不饱和碳原子:以双键或叁键成键的碳原子叫做不饱和碳原子 图图2-2 有机物中碳原子的成键取向有机物中碳原子的成键取向三、有机物中碳原子的种类三、有机物中碳原子的种类 第十五张,
9、PPT共四十一页,创作于2022年6月从前面的分析我们可以看到,由于碳原子最外从前面的分析我们可以看到,由于碳原子最外层有四个价电子,必须要形成四条共价键,甲层有四个价电子,必须要形成四条共价键,甲烷烷乙烯乙烯乙炔等分子中每个碳原子都以四条乙炔等分子中每个碳原子都以四条共价键和其他原子相连,但这些物质的结构为共价键和其他原子相连,但这些物质的结构为什么各不相同?什么各不相同?第十六张,PPT共四十一页,创作于2022年6月碳原子第一电子层有一条轨道碳原子第一电子层有一条轨道,即,即1S轨道,轨道,S轨道最多能填轨道最多能填充充2个电子。第二电子层有两条轨道,即个电子。第二电子层有两条轨道,即2
10、S和和2P,2P又有又有三条轨道,三条轨道,PxPyPz,每条轨道最多能填充每条轨道最多能填充2个电子。个电子。碳原子的原子结构示意图碳原子的原子结构示意图碳原子的轨道表示式:碳原子的轨道表示式:C:1S22S22P2C:2S2 2Px1 2py1 2pz最外层排布:最外层排布:第十七张,PPT共四十一页,创作于2022年6月S轨道轨道P轨道轨道第十八张,PPT共四十一页,创作于2022年6月四、杂化轨道理论与有机化合物空间构型四、杂化轨道理论与有机化合物空间构型几种简单有机物分子中碳原子轨道的杂化方式几种简单有机物分子中碳原子轨道的杂化方式有机分子有机分子CH4CH2=CH2HCCHC6H6
11、碳原子轨道碳原子轨道杂化方式杂化方式sp3sp2spsp2分子空间分子空间构型构型正四面正四面体体平面平面直线直线平面平面碳原子发生反应时候,碳原子的轨道发生了杂化,轨碳原子发生反应时候,碳原子的轨道发生了杂化,轨道发生了改变。道发生了改变。第十九张,PPT共四十一页,创作于2022年6月1、SP3杂化杂化一个一个2S轨道和轨道和3个个2P轨道全部杂化。轨道全部杂化。形成形成4个新的杂化轨道。每个杂化轨道个新的杂化轨道。每个杂化轨道各有一个电子。各有一个电子。第二十张,PPT共四十一页,创作于2022年6月甲烷分子中,碳原子以甲烷分子中,碳原子以sp3杂化轨道与氢原子的杂化轨道与氢原子的1s轨
12、道轨道成键。所形成的键是沿轨道的轴向方向叠加的,形成的成键。所形成的键是沿轨道的轴向方向叠加的,形成的键轴向对称,称为键轴向对称,称为键(键(bonds)。)。4个个CH键的键的键角等于碳的键角等于碳的sp3杂化轨道的键角,即杂化轨道的键角,即10928。整个。整个甲烷分子的形状为四面体,甲烷分子的轨道成键图以及甲烷分子的形状为四面体,甲烷分子的轨道成键图以及球棍模型、比例模型如下图所示。球棍模型、比例模型如下图所示。第二十一张,PPT共四十一页,创作于2022年6月乙烷分子中有乙烷分子中有2个碳原子和个碳原子和6个氢原子。其中个氢原子。其中2个碳原子个碳原子均以均以sp3方式杂化,各以方式杂
13、化,各以1个个sp3杂化轨道相互连接形成杂化轨道相互连接形成CC单键,每个碳上的另外单键,每个碳上的另外3个个sp3杂化轨道与氢原子杂化轨道与氢原子的的1s轨道形成轨道形成3个个CH键,其轨道成键图与球棍模型键,其轨道成键图与球棍模型图、比例模型如下所示。图、比例模型如下所示。第二十二张,PPT共四十一页,创作于2022年6月第二十三张,PPT共四十一页,创作于2022年6月2、SP2杂化杂化1个个2S轨道和轨道和2个个2P轨道杂化形成轨道杂化形成3个新的杂化轨道,个新的杂化轨道,另外一个另外一个2P轨道不杂化,三个杂化轨道和没有杂化轨道不杂化,三个杂化轨道和没有杂化的轨道各有一个电子。的轨道
14、各有一个电子。第二十四张,PPT共四十一页,创作于2022年6月乙烯分子中的碳原子就是以乙烯分子中的碳原子就是以sp2杂化轨道成键的。两个碳原子各以一个杂化轨道成键的。两个碳原子各以一个sp2杂化轨道相互重叠形成杂化轨道相互重叠形成1个个CC键,其余的键,其余的sp2杂化轨道分别与氢原子杂化轨道分别与氢原子的的1s轨道形成轨道形成4个个CH键,这样,两个碳原子与四个氢原子处于同一个键,这样,两个碳原子与四个氢原子处于同一个平面上。两个碳原子平面上。两个碳原子2pz轨道上的电子则在键轴平行的方向上侧面重叠成轨道上的电子则在键轴平行的方向上侧面重叠成键,这样形成的共价键,电子云分布在乙烯分子所在平
15、面的上下两方。键,这样形成的共价键,电子云分布在乙烯分子所在平面的上下两方。这种键不同于这种键不同于键,不是轴向对称的,因此被称为键,不是轴向对称的,因此被称为键(键(bonds)。)。乙烯分子的成键情况以及乙烯分子的球棍模型和比例模型如下图所乙烯分子的成键情况以及乙烯分子的球棍模型和比例模型如下图所示。示。乙烯分子乙烯分子C=C双键中的两个键是不等同的,一个是由双键中的两个键是不等同的,一个是由sp2sp2形成的形成的键,由于轨道重叠程度较大,所以键的强度较强;另一个是由键,由于轨道重叠程度较大,所以键的强度较强;另一个是由pp形形成的成的键,由于侧面相叠,重叠程度较弱,键的强度较弱。键,由
16、于侧面相叠,重叠程度较弱,键的强度较弱。第二十五张,PPT共四十一页,创作于2022年6月键:可以沿键轴旋转。键:可以沿键轴旋转。电电子子云云沿沿键键轴轴近近似似于于圆圆柱柱形形对对称称分分布布。成成键键的的两两个个原原子子可可以围绕键轴旋转,而不影响电子云的分布。以围绕键轴旋转,而不影响电子云的分布。键:不能沿键轴旋转。键:不能沿键轴旋转。电子云分布在电子云分布在 键所在平面的上下两方,呈块状分布,不键所在平面的上下两方,呈块状分布,不能旋转。能旋转。第二十六张,PPT共四十一页,创作于2022年6月3、SP杂化杂化1个个2S轨道和一个轨道和一个2P轨道杂化,形成两个杂化轨道,轨道杂化,形成
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- 有机物 原子 特点
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