第二章共价键与分子结构ppt课件.ppt

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1、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。2.1共价键与分子轨道2.1.1有机结构理论12.1.2共价键1916年Lewis提出了经典共价键理论：当两

2、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（covalentbonds）。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。22.1.3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

3、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。32.2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→影响理化性质4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

4、致，它是指特定的键。CH4的键能则是它们的平均值：EC－H＝414.25KJ·mol－1例如：CH4的键能与离解能2.2.3键能:5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。6键长与键能反映

5、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)72.2.5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(freeradical)。经过均裂生成自由基的反应叫作自

6、由基反应。一般在光、热或过氧化物存在下进行。——>自由基反应8(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:9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C-H键的键角相同，均为109°28´的事实。1931年鲍林在价键理论的基础上，提出了杂化轨道理论：原子在形成分子时，由于原子间的相互影响，同一个原子内的不同类型、能量相近的原子轨道可以重新组合成能量、形状和空间方向与原来轨道完全不同的新的原子轨道。这种重新组合过程称为杂化，所形成的新的原子轨道称为杂化轨道（hybridiza

7、tionorbitals）。2.3轨道杂化与分子结构10sp3杂化轨道甲烷分子碳原子的sp3杂化轨道碳原子的sp2杂化轨道乙烯分子乙炔分子碳原子的sp杂化轨道C元素位于第二周期IVA族，C的电子构型为1s22s22p2。在有机化合物中,碳并不直接以原子状态参与形成共价键,而是先杂化,后成键。碳原子有3种杂化形式—sp3、sp2和sp杂化。11SP3杂化：SP2杂化：SP杂化：12（1）不同杂化方式的轨道形状、s成分的多少及不同杂化碳原子的电负性：（2）键与键的差异：在“无机化学”的基础上，通过甲烷、乙烯、乙炔的结构（画出结