第二章 共价键和分子结构-1.pptVIP

第二章 共价键与分子结构 阐述形成有机分子的原子在分子中相互结合、相互影响，以及它们与该化合物性质之间的相互关系的学科。 　19世纪初期，开始了结构理论的研究。1828年F.维勒和J.von 李比希认识到每一个化合物都有一定的组成。瑞典化学家J.J.贝采利乌斯1827年提出了同分异构现象的概念，并且指出异构体的不同是与分子中各个原子结合的不同而产生的，把这种不同的结合叫做结构。这是结构理论的开端。 一个有机分子的性质不仅取决于所组成元素的性质和数量，而且也取决于分子的化学结构。 2.3.4 sp3、sp2和sp的比较 * 2.1 共价键与分子轨道 2.1.1有机结构理论 2.1.2 共价键 1916年 Lewis 提出了经典共价键理论：当两个或两个以上相同的原子或电负性相近的原子相互结合成分子，分子中原子间可以通过共享一对或几对电子达到稳定的稀有气体的电子构型，形成化学键。这种由共享电子对形成的化学键称为共价键（covalent bonds）。 碳原子既不容易得到电子,也不容易失去电子。因此, 有机化合物分子中的原子间主要以共价键相结合, 以满足八隅律。 这种用电子对表示共价键结构的化学式称为 Lewis 结构式。它主要用于说明有机反应机制中电子的转移。 2.1.3 价键理论 有机化合物的性质取决于其结构。 在形成有机物时，碳原子一般以共价键与其它原子结合。 价键理论（电子配对法）基本要点：成键条件 （i）形成共价键的两个电子，必须自旋方向相反； （ii）元素原子的共价数等于该原子的未成对电子数（共价键具有饱和性）； （iii）最大重叠原理（共价键具有方向性）。 但是，价键理论无法解释有机物如甲烷的结构。 2.2 共价键的属性及其断裂行为 键长 ：成键原子的核间距离 键角：两共价键之间的夹角 键能：离解能或平均离解能 决定分子 空间构型 → 化学键强度 键的极性: 成键原子间的电荷分布 键长/pm 109 154 134 120 → 影响理化性质 形成或断开共价键时，体系放出或吸收的能量。 键能高，即成键时，体系放出的能量多，则体系内含有的能量就低，体系就越稳定。 注意：键能并不完全等于键的离解能。 对于双原子分子而言：键的离解能＝键能 对于多原子分子而言： 键能与键的离解能并不一致，它是指 特定的键。 CH4的键能则是它们的平均值：EC－H ＝ 414.25 KJ·mol－1 例如：CH4的键能与离解能 2.2.3 键能: 键的极性大小以偶极矩（?）来量度。 偶极矩是向量，带有方向性，一般以“ ”来表示，箭头表示从正电荷到负电荷的方向。 多原子分子的偶极矩是分子中各个键的偶极矩的向量和。 2.2.4 键的极性与分子的偶极矩 键的极性：键的极性大小取决于成键两原子电负性的差值，与外界条件无关，是永久的性质。 一般规律：成键的两原子的电负性差在 0～0 .6间，可认为键没有极性，是非极性键； 0 .6～1 .7间，可认为键有极性，是极性键； 1 .7以上，可认为该键就是离子键。 键长与键能反映了键的强度，即分子的热稳定性。 键角反映了分子的空间形象。 键极性和分子的偶极矩反映了分子的化学反应活性，并影响它们的物理性质（沸点、熔点、溶解度等）。 分子的极性是分子中所有化学键极性的向量和。对于双原子分子，键的极性就是分子的极性。多原子分子的极性不仅取决于各个键的极性，也取决于分子的形状。分子的极性越大，分子间相互作用力就越大。 μ =0 (非极性分子) μ =1.87 (极性分子) 2.2.5 共价键的断裂——均裂与异裂 有机反应涉及旧键的断裂和新键的形成。键的断裂有均裂和异裂两种方式： (一) 均裂 带有单电子的原子或基团称为自由基 (free radical)。经过均裂生成自由基的反应叫作自由基反应。一般在光、热或过氧化物存在下进行。 —— 自由基反应 (二) 异裂 异裂后生成带正电荷和带负电荷的基团或原子的反应，称为离子型反应。带正电荷的碳原子称为正碳离子。 —— 离子型反应 价键理论揭示了共价键的本质，但它无法解释甲烷分子(CH4)中4个碳氢键的