高中化学奥赛自学有机化学资料.文字.pdf

第一章 绪论 (Introduction ) 教学要求： 掌握：碳原子的三种杂化轨道（sp3 sp2 sp ）的特点；分子极性与偶极矩的关系；分子轨道 与原子轨道的关系;成键轨道与反键轨道的差异；共振式与共振杂化体的区别； 熟悉：有机化合物和有机化学的含义；键长、键角、键能和共价键的极性的含义；官能团的 含义和圭要官能团;有机反应中共价键断裂的主要方式;实验式、分子式和结构式的含义。 了解： 有机化合物分子中，原子间主要以共价键相结合。掌握共价键的本质是学习和理解有机化合 物结构与性质关系和反应机制以及化合物稳定性的基础。因此本章对路易斯结构和现代价键 理论作一简要回顾；有些化合物的结构用单一路易斯结构式不能准确表达，然而运用共振结 构却有它的独到之处，为此对共振结构作一简介；掌握路易斯酸碱概念对理解有机反应十分 有用，故将其作为一个知识点加以阐述。了解有机化合物分类和反应类型及确定结构式的步 骤与方法对提高学习有机化学的综合分析能力也是十分必要的，本章对此方面内容作一扼要 介绍。 第一节 有机化合物和有机化学 一、有机化合物和有机化学 下面是一些简单而熟悉的有机化合物，他们在化学组成上有什么共同点？  有机化合物 含碳的化合物或碳氢化合物及其衍生物。  有机化学： 有机化学的现代定义是指研究含碳化合物的化学。 第二节 共价键 一、现代共价键理论 路易斯的共价键理论虽然揭示了共价键与离子键的区别，但未能说明共价键是怎样形成的， 也不能解释共价键为什么具有饱和性和方向性等诸多问题。现代共价键理论指出：当两个原 子互相接近到一定距离时，自旋方向相反的单电子相互配对（即两原子轨道重叠）。使电子 云密集于两核之间，降低了两核间正电荷的排斥，增加了两核对电子云密集区域的吸引。因 此使体系能量降低，形成稳定的共价键；共价键有以下特点: 第一、每个原子所形成共价键的数目取决于该原子中的单电子数目，这就是共价键具有饱和 性。 第二、当形成共价键时，原子轨道重叠越多，核间电子云越密集，形成的键就越强，这种关 系称为最大重叠原理。 第三、共价键的形成必须尽可能沿着原子轨道最大程度重叠的方向进行，这就是共价键具有 方向性 三、杂化轨道 在形成共价键过程中，由于原子间的相互影响，同一个原子中参与成键的几个能量相近的原 子轨道可以重新组合，重新分配能量和空间方向，组成数目相等的，成键能力更强的新的原 子轨道，称为杂化轨道。在有机化合物中，碳原子的杂化形式有三种：sp3、sp和sp杂化2 轨道。它们的杂化过程是怎样的呢？让我们看看杂化过程动态图:(点击图片下的链接出现杂 化动画) 1 sp sp2 sp3 3 2 碳原子经sp、sp和sp杂化之后，碳原子核周围的杂化轨道是怎样排列的呢？  sp3 杂化轨道 碳原子在基态时的电子构型为 。按理只有2p x 和 2p y 可以形成共价键， 键角应为90 °。但实际在甲烷分子中，是四个完全等同的键，键角均为109°28 ´。这是因 为在成键过程中，碳的2s 轨道有一个电子激发到2Pz 轨道，成为 。然 后3 个p 轨道与一个s 轨道重新组合杂化，形成4 个完全相同的sp3 杂化轨道。其形状一头 大一头小。每个轨道是由s/4 与3P/4 轨道杂化组成。这四个sp3 轨道的方向都指向正四面体 的四个顶点， sp3 轨道间的夹角是109°28 ´ （见下图）。烷经和其他化合物分子中的饱和碳原子均为sp3 杂化。  sp2 杂化轨道 碳原子在成键过程中，首先是碳的基态2s 轨道中的一个电子激发到2Pz 空轨道，然 后碳的激发态中一个2s 轨道和二个2P 轨道重新组合杂化，形成三个相同的sp2 杂化 轨道。每一个sp2 杂化轨道均由 s/3 与2p /3 轨道杂化组成，这三个sp2 杂化轨道在同