杂化轨道理论和有机物的基本价键结构

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1、第五讲——杂化轨道理论和有机物的基本价键结构2、键和键的空间关系1、sp杂化的三种类型3、弯曲键和环烷烃的稳定性4、离域键和共轭体系开始讲课复习本课要点总结作业返回总目录第四讲——要点复习1、芳香烃衍生物的命名原则①确定母体官能团，并使其处于最小位置②按照最先碰面、先小后大原则编号③按照先小后大原则书写④苯环侧链连有基团时，以相应的脂肪族化合物为母体NO2Br3-硝基-1-溴苯注意：确定母体官能团——遵循“母体资格”次序书写——遵循“先小后大”次序2、脂环烃衍生物的命名原则①官能团直接连在脂环上——

2、脂环是取代基，直接和官能团母体名称相连。②官能团连在侧链上——脂环是取代基，以相应的脂肪族化合物为母体。–COOH环己烷甲酸例如：CH2CH2COOH3-环己基丙酸例如：第三章有机结构理论——因为结构决定性质。这是为了探讨、解释有机化学反应作好基础知识的铺垫。2、有机结构理论好学吗？1、为什么要讲有机结构理论？3、有机结构理论所描述的过程，都是真实存在的吗？——不太好懂，是有机学习的难点之一。需要一点空间想象能力和抽象思维能力。——不完全是。它只是一种假设，一种能解释已知实验事实的假设。一、杂化轨道理论

3、与有机物的价键结构基础（一）杂化轨道理论杂化——在成键过程中，能量相近的不同类型的原子轨道，重新组合成能量、形状完全等同的新轨道。杂化类型——sp杂化dsp杂化1、什么叫杂化轨道？2、原子轨道为什么要杂化？原子轨道：spdf杂化是一种理论，是对电子配对法的补充和完善，依次可以更好地解释分子空间结构的事实。+3、sp杂化的三种类型sp杂化——1个s轨道+1个p轨道，生成2个sp杂化轨道。sp2杂化——1个s轨道+2个p轨道，生成3个sp2杂化轨道。sp3杂化——1个s轨道+3个p轨道，生成4个sp3杂化轨

4、道。杂化轨道的空间结构，是由于电子云之间的相互斥力达到平衡时，而形成的最稳定状态。杂化轨道的空间结构CCC直线形轨道夹角1800平面三角形轨道夹角1200正四面体形轨道夹角109.501、sp3杂化——甲烷、C–C单键（二）有机物的价键结构基础（1）甲烷的结构①空间结构是正四面体，H–C–H键角都是109.50；②C–H键长都是0.110nm；4个H的位置完全相同。杂化态sp3跃迁C-基态2p2s激发态2p2s杂化实验测定：C1s1s1s1s键长0.110nm键角109.504个键(sp3–s)ClC

5、l05-1甲烷球棒模型和比例模型（2）C–C单键的结构其它烷烃：①sp3杂化；②C–C键(sp3–sp3)；③键角近似于109.50乙烷C2H6正己烷C6H14键特点——头碰头式交叠，重叠大、牢固、可沿键轴自由旋转。键线式05-2乙烷05-3正己烷(键线式和基团添加)键特点——肩并肩式交叠，重叠小、不牢固、不能沿键轴旋转。2、sp2杂化——C=C双键和C=O双键的结构杂化态sp2C-基态2p2s激发态2p2s（1）C=C双键的结构跃迁杂化2pCC实验测定：平面分子116.60121.701s1s1

6、s1sCCHHHHC—CHHHH键sp2–sp2键(sp2–s)键和键的空间关系1+1（2）C=O双键的结构C—OHHC＝O+-1+1610.9347.3键能(kJ·mol-1)0.1330.154键长(nm)C=CC–C数据分析键的键能=610.9-347.3=263.6结构分析：电子分布在原子核的上下两端，受原子核束缚较小，易极化。结论：键——结合力弱、易极化、易发生反应。如：C=OHHC3、sp杂化——CC三键的结构C-基态2p2s激发态2p2s跃迁杂化杂化态sp2pC

7、CHH实验测定：直线分子C1s1s键(sp–sp)键(sp–s)CCHH1+2三种sp杂化轨道的电负性：sp＞sp2＞sp3因为s轨道比p轨道控制电子的能力更强4、弯曲键——环烷烃的结构①环状结构有一定的几何角，如：三元环600②环烷烃的C是sp3杂化——轨道夹角109.50③最稳定的成键方式是——最大重叠原则弯曲键1040寻找结构矛盾的冲突点600109.50弯曲键不如键稳定——没有实现最大重叠。＜＜＜60090010801200除环丙烷外，其他环烷烃都不是平面结构③由于这种角度差而产生的复

8、原力称作——角张力？对环烷烃稳定性的解释——拜尔张力学说(1885年)环烷烃的稳定性：①以正四面体角109.50成键，是最稳定的结构。②假设成环C原子共平面。那么，环的几何角和109.50相差越大，则环越不稳定。要解释环烷烃结构的稳定性，应从构象进行分析，角张力只是影响因素之一。122.40119.805、离域键——丁二烯和苯的结构CCCC1s1s1s1s1s1sC—CC—CCCHHHCCHHH12340.1340.148C=C0.133n