续表 类别 官能团 典型代表物的名称和结构简式 芳香烃 苯 卤代烃 X(X表示卤素原子) 溴乙烷 CH, CH, Br 醇 OH羟基 乙醇 CH, CH,OH OH羟基 苯酚 COC醚键 乙醚 CH CH, OCH CH 醛 C-H醛基 乙醛 CH2-C一H C-羰基 丙 CH,-C-CH, 羧酸 COH羧基 乙酸 CH,-C--OH O-R酯基 乙酸乙酯 CH,-C-0-C2H 学与向 按官能团的不同可以对有机物进行分类,你能指出下列有机物的类别吗? CH OH COOH H HO -CHs 第一节有机化合物的分类5
习/题 1.下列物质中不属于有机物的是()。 A.氤化钠(NaCN) B.醋酸( CH: COOH) C.乙炔(C2H2) D.碳化硅(SiC 2.当前在人类已知的化合物中,品种最多的是() A.VA族元素的化合物 B.ⅢB族元素的化合物 C.过渡元素的化合物 D.NA族元素的化合物 3.请你按官能团的不同对下列有机物进行分类 (1) CH CH-CH, (2) CH-C--CH: CH OH (3 CH, (4) CH, CH: CH: C H (5)H CH, (6)CC4 6第一章认识有机化合
2有机化合物的结构特点 仅由氧元素和氢元素构成的化合物,至今只发现了两种:HO和H2O2,而仅由碳元 素和氢元素构成的化合物却超过了几百万种,形成了极其庞大的含碳元素的化合物“家 族”,这与碳原子的成键特点和碳原子间的结合方式有关。 有机化合物中碳原子的成键特点 碳原子最外层有4个电子,不易失去或获得电子而形成阳离子或阴离子。碳原子通过 共价键与氢、氧、氮、硫、磷等多种非金属形成共价化合物。科学实验证明,甲烷分子 里,1个碳原子与4个氢原子形成4个共价键,构成以碳原子为中心,4个氢原子位于四 个顶点的正四面体立体结构。 科学实验还表明,在甲烷分子里,4个碳氢键是等同的,它们的键长均为 109,3pm,两个碳氢键间的夹角均为109°28,键能为4134kJ·mol 资料卡片 键长;成键的2个原子, H氵CxH H-C-H 原子核间的距离称为键长。 键角:分子中1个原子 H 电子武 结构式 与另外2个原子形成的两个 正四面体结构示意图 共价键在空间的夹角称为 键角 健能:以共价键蛄合的 双原子分子,裂解成原子时 球棍糢型 比例模望 所吸收的能量称为该种共价 键的键能,键能越大,化学 图11甲烷分子的电子式、结构式、正四面体结构示意图、球棍模 键越稳定 型和比例模型 由于碳原子的成键特点,每个碳原子不仅能与氢原子或其他原子形成4个共价键,而 且碳原子之间也能以共价键相结合。碳原子间不仅可以形成稳定的单键,还可以形成稳定 的双键或三键。多个碳原子可以相互结合成长短不一的碳链,碳链也可以带有支链,还可 以结合成碳环,碳链和碳环也可以相互结合。因此,含有原子种类相同,每种原子数目也 相同的分子,其原子可能具有多种不同的结合方式,形成具有不同结构的分子 ①1p=10-1m, 第二节有机化合物的结构特点7
到学视导碳原子的sp杂化与甲烷的结构 甲烷分子具有正四面体结构,它为什么会具有这样的结构呢? 我们巳经知道,多电子原子的核外电子的能量是不同的。按电子的能量差异,可以将 核外电子分成不同的能层(即电子层)。理论研究还诬明,多电子原子中,同一能层的电 子,能量也可能不同,还可以把它们分成能级,并用符号ns、叩等表示。例如,第一能层 有1个能级(1s),第二能层有2个能级(2s和2p),等等。当电子在不同的能级里运动时, 其运动区城是不冋的。人们根据电子的能量差异和运动区城的不同,认为核外咆子分别处 在不同的轨道上运动,并用s、p等来表示不同形状的轨道(如图12)。在每个轨道里最多 只能容纳2个电子。 轨道 p轨道 图12s和p轨道 在碳原子里,核外的6个电子中2个电子占据了1s轨道,2个电子占据了2s轨道,2 个电子占据了2p轨道。 当碳原子跟4个氩原子形成甲婉时,碳原子的1个2s轨道和3个2p轨道会发生混 杂,混杂后保持原有轨道总数不变,却得到4个相同的轨道,央角都是10928,称为sp 杂化轨道(如图13)。碳原子的sp3杂化轨道与氨原子的1s轨道沿轨道对称轴重叠形成 了碳氢σ键,这就构成了甲烷分子的正四面体结构(如图1-4)。 烷烃分子是由碳氢和碳碳σ键组成的。σ键的强度较大,组成σ键的两个原子可以围 绕键轴旋转,不影响键的强度。 8第一章认识有机化合物
图133p3杂化轨道 图14甲烷分子的正四面体结构 、有机化合物的同分异构现象 固与交流 4 1,以组成为CH12的戊烷的三种同分异构体为例,回忆有关同分异构体的知识。 2.思考讨论并完成下表。 物质名称 正戊烷 异戊烷 新戊烷 结构式 相同点 不同点 Q 正戊烷 异戊烷 新戊烷 图15三种戊烷的球棍模型 化合物具有相同的分子式,但结构不同,因而产生了 性质上的差异,这种现象叫同分异构现象。具有同分异构同分异构现象 IsomerIsm 现象的化合物互为同分异构体。在有机化合物中,当碳原同分异构体 Isomer 子数目增多时,同分异构体的数目也就越多。同分异构现 象在有机化合物中十分普遍,这也是有机化合物在自然界中数目非常庞大的一个原因 第二节有机化合物的结构特点9