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中科大有机化学课件2-烷烃

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有机化学-Cp02-烷烃PPT课件

有机化学-Cp02-烷烃PPT课件

§4 烷烃的化学性质
H
CH3CH2 H
C C H CH3 CH3
Ed (kJ / mol) CH3CH2 + H 410.0 CH3 + CH3 376.6
一、氧化反应 （Oxidation reaction）
CnH2n+2
+
3n+1 2
O2
点燃
n CO2 + (n+1) H2O + 热能
二、热裂反应（Pyrolysis reaction）
HH
HHH
HHHH
HCCH HCCCH HCCCCH
HH
HHH
HHHH
HH HC
H
H C HH C CH HH
构造简式
CH3–CH3 CH3CH3
CH3–CH2–CH3 CH3CH2CH3
键线式
CH3–CH2–CH2–CH3 CH3CH2CH2CH3
CH3 CH3–CH–CH3
CH3CH(CH3)2
第二章 烷 烃
Chapter 2 Alkanes
【基本要求】
➢ 掌握烷烃的结构及结构表达 ➢ 学习碳的 sp3 杂化 ➢ 熟练指出碳原子、氢原子的类型 ➢ 掌握烷烃、烷基的命名 ➢ 掌握烷烃的卤代反应及其历程 ➢ 了解过渡状态理论
【重点难点】
➢ 碳的 sp3 杂化，烷烃的结构及结构表达 ➢ 烷烃、烷基的命名 ➢ 烷烃的卤代反应及其历程
二、烷基及其命名 烷基（alkyl）——烷烃（alkane）分
子去掉氢原子后剩下的原子团
CH3
CH3CH2
CH3CH2CH2 CH3 CH
CH3 CH3CH2CH2CH2
CH3 CH2 CH

有机化学烷烃课件

有机化学烷烃课件

四、烷基
烷烃分子中消除一个氢原子后所剩原子团称烷基。此“基”具“一 价”涵义。常用R-代表烷基。烷基的名称由相应的烷烃而得。
1.一价基 烷烃分子中消除一个氢原子后所形成的烷基，称一价基。
例如： CH4
-H
-CH3
甲基
CH3CH3
-H
-CH2CH3
乙基
链端碳-H -CH2CH2CH3 丙基
CH3CH2CH3
只与二个碳原子相连的称为仲（或二级）碳原子，常以2°表示； 只与三个碳原子相连的称为叔（或三级）碳原子，常以3°表示； 只与四个碳原子相连的称为季（或四级）碳原子，常以4°表示。
如：
1°
1°CH3
4°
2°
3° 1°
CH3—C—CH2—CH—CH3
1°CH3 1°CH3
与伯、仲、叔碳原子相连的氢原子分别称为伯、仲、叔氢原子。不同 类型的氢原子在同一反应中的反应活性不同。
HHHH
分子式相同而结构不同的化合物称为同分异构体（简称异构体）。 这种现象称为同分异构现象。
分子式相同，而构造不同的化合物称为构造异构体。烷烃的构造异构是因 碳干排列不同而产生，所以，这种异构又称碳干异构。
同分异构现象是有机化合物中存在的普遍现象。随着化合物分子中 碳原子数目的增加，同分异构体的数目亦增多。
C2H6
C3H8
C4H10
在烷烃分子中，所含碳原子和氢原子的数量，呈现一定的规律，即每
增加一个C 原子，就相应地增加两个H 原子。
烷烃通式：CnH2n+2
具有同一通式，在组成上相差一个或多个CH2的一系列化合物称为同系列。 同系列中的各化合物互称同系物。相邻的同系物在组成上相差一个CH2。其 中CH2 称为同系列的系差。

有机化学--第二章烷烃PPT课件

有机化学--第二章烷烃PPT课件
第3页/共92页
2.1.2 构造异构(constitutional isomerism)
甲烷、乙烷和丙烷只有一种，但含有四个或四个以上碳原子的烷烃则 不止一种。例如：
沸点：-0.5℃
沸点：-11.73℃
第4页/共92页
这种分子式相同,但结构不同的化合物，彼此是同分异构体。这种现象称为 同分异构现象。分子式相同，分子构造不同的化合物，称为构造异构体。这种 构造异构是由于碳骨架不同引起的，故又称碳架异构。
第39页/共92页
1. 沸点
直链烷烃的沸点(bp)一般随相对分子质量的增加而升高。因为沸点是与分子 间的作用力——van der Waals力有关的，烷烃是非极性分子，van der Waals力主 要产生于色散力。
直链烷烃的沸点与分子中所含碳原子数的关系图
一般在常温常压下，四个碳以下的直链烷烃是气体，由戊烷开始是液体， 大于十七个碳的烷烃是固体。
重叠式构象 扭转张力大
重叠式和交叉式构象之 间的能量差约为12.6 kJ·mol-1，此能量差称为能 垒。其它构象的能量介于 此二者之间。
第36页/共92页
2.3.4丁烷的构象
正丁烷可以看作是乙烷分子中每个碳原子上各有一个氢原子被甲基取 代的化合物，其构象更为复杂，我们主要讨论沿C2和C3之间的σ键键轴旋转 所形成的四种典型构象：
(3)命名时将取代基的名称写在主链名称之前，取代基的位次用主链上碳原子的编 号表示，写在取代基名称之前，两者之间用半字线“-”相连。
命名： × - × × × × ×
取短 取
母
代线 代
体
基
基
编
号
3-甲基戊烷
第20页/共92页
当含有几个不同的取代基时，取代基排列的顺序，按“次序规则”(见p73) 所规定的“较优”基团后列出。

有机化学课件第二章烷烃

有机化学课件第二章烷烃
第6页/共76页
▪烷烃分子中，随着碳原子数的增加,烷烃的构造异 构体的数目也越多. ▪写出C7H16的同分异构体？
第7页/共76页
(3)同系物
烷烃的通式 CnH2n+2, 直链烃的通式可写为: H-(-CH2-)n-H
同系物—在组成上相差一个或多个 CH2—同系列相邻的两个 分子式的差值 CH2 称为系差.
第8页/共76页
(4)烷烃中碳原子的分类:
在烃分子中仅与一个碳相连的碳原子叫做伯碳原子（或一级碳原子，用1°表 示）
与两个碳相连的碳原子叫做仲碳原子（或二级碳原子，用 2°表示）
与伯,仲,叔碳与原三子个 碳相相连连的的3H碳° 表原原示子子）叫,分做别叔 碳称原为子伯（ 或,仲三,叔级 碳H原原子子， 用
烷烃的物理性质：
• 1、状态：在常温常压下，1至4个碳原子的直链烷烃是 气体，5至16个碳原子的是液体，17个以上的是固体。
• 2、熔沸点：随分子量的增大而升高，原因：⑴ 分子 大，接触面积大，范德华力大；⑵ 分子大，分子运动 所需能量大。
• A 烷烃的沸点 随C数增加的变化： • 1) 直链烷烃的沸点随着分子量(碳数)的增加而有规律
第35页/共76页
•乙烷的C- C 键
Stuart模型
乙烷分子中C-C键(C-H键用直线表示)
第36页/共76页
其他烷烃：据测定，除乙烷外，烷烃分子的碳链并不排布在 一条直线上，而是曲折地排布在空间。这是烷烃碳原子的四 面体结构所决定的。如丁烷的结构：
烷烃分子中各原子之间都以σ键相连接的，所以两个碳原子可以相 对旋转，形成了不同的空间排布。实际上，在室温下烷烃（液态 ）的各种不同排布方式经常不断地互相转变着。
2P
2S

chapt02烷烃中科大有机化学

chapt02烷烃中科大有机化学
的规定，改为按英文名称第一个字母的次序列出 取代基（mono, di, tri, tetra, penta, hexa, 及 n, sec, t 等词头不参加排序；但iso, neo参加排序） 中英文命名比较：
C
CC C
C C C 4C
1 23
C
CC
56
CCC
7
8
9
C
中文名: 3-甲基-4-乙基-5-丙基壬烷
+
2S
2Pz
2Px
2Py
+
量子力学计算表明：
++ +
SP3 杂化
SP3杂化轨道比单纯的S或P轨道的成键能力都明显增强
轨道 ： S P
SP SP2 SP3
成键能力 1 1.732 1.933 1.991 2
§4、烷烃的构象
SP等性杂化轨道之间夹角的量子力学计算公式:
COSθ= 对于SP3
(代表轨道中的S成分） 1-
例
1
2
3
4
56
7 89
CH3 CH2 CH CH2 CH2 CH2 CH CH2 CH3
CH3
CH2 CH3
3、取代基的列出次序：
含有几个不同取代基时，按顺序规则由小到大依次列出； (原子优先顺序：I＞Br＞Cl＞S＞P＞F＞O＞N＞C＞D＞H)
含有几个相同取代基时，合并列出，取代基数目用二、三、四 …..等中文数字表示，写在取代基名称前面，其位次用阿拉伯 数字逐个表明，位次之间用“，”隔开；
1
COSθ=
4 =- 1
11
3
4
θ = 109o28'
烷烃中碳原子都成SP3杂化，键角109o28’,故烷烃 中碳链实际上不是直链，而是呈锯齿状：

《有机化学烷烃》PPT课件

《有机化学烷烃》PPT课件
思考：
1.写出丁烷的邻位交叉式（锯架式、楔 型式）
2.总结书写纽曼式、锯架式、楔型式的 规律
编辑ppt
37
第五节 烷烃的物理性质
一、物态
规律：随分子量的增加，由气态 — 液态— 固态
二、沸点 boiling point
规律：
A. C数增加，沸点b.p.升高；
B. B. 正烷烃b.p＞支链烷烃（同碳
CH3 CHCH2 CH2 CH3 CH3 CH2 CHCH2 CH3
CH3
CH3
异 己 烷
( i -hexane)
编辑ppt
8
特殊：
CH3
CH3CHCH2CCH3
CH3 CH3
异己烷
编辑ppt
9
3、新某烷
含五或六个碳的碳链端第二个碳原子为 季碳原子的称为“新某烷”
CH3
CH3
CH3CCH2CH3 CH3
研究内容： ① 反应步骤； ② 反应中心； ③ 价键变化； ④ 影响因素； 研究思路：
编辑ppt
49
一、甲烷的卤代历程
1、甲烷和氯气反应的实验事实：
(1) CH4 + Cl2
室 温 ，暗 处 室 温 ，hv
＞ 250℃ 暗处
不反应
反应
停 止 hv
不反应
反应
hv
(2)? CH4
hv
C l2
反应热：一般来说，放热反应较易进行，
而吸热反应较难进行。
表：甲烷卤代的反应热
编辑ppt
53
2、活化能（Activation energy )
活化能：为使反应发生而必须提供
的最低能量。
活化能越低，反应越易发生。
活化能 KJ/mol

(2024年)《有机化学烷烃》PPT课件


实验结果处理
指导学生对实验数据进行 处理和分析，得出实验结 论。
21
安全防护措施和废弃物处理建议
安全防护措施
强调实验过程中的安全注意事项 ，如佩戴防护眼镜、手套等个人 防护用品，确保实验安全进行。
废弃物处理
提供实验废弃物的处理方法和建 议，包括废液、废渣和废气等的
处理，以减少对环境的污染。
应急处理
羧酸的定义与分类
阐述羧酸的概念、结构特点和分 类方法。
羧酸及其衍生物的应用
举例说明羧酸及其衍生物在有机 合成、医药、农药等领域的应用 实例。
2024/3/26
18
05
实验操作技巧与注意事项
2024/3/26
19
实验仪器使用说明
01
02
03
仪器介绍
详细阐述实验所需仪器的 名称、规格型号及使用原 理。
密度
烷烃的密度一般小于水 ，且随着碳原子数的增
加，密度逐渐增大。
8
溶解性
低级烷烃不溶于水，易 溶于有机溶剂；高级烷 烃在水中的溶解度很小
。
化学性质
可燃性
烷烃在空气中燃烧生成二氧化 碳和水，并放出大量热量。
2024/3/26
取代反应
烷烃在光照或加热条件下，可 与卤素单质发生取代反应，生 成卤代烷。
裂化反应
举例说明醇、醚和环氧化 物在有机合成、溶剂、表 面活性剂等领域的应用。
2024/3/26
17
羧酸及其衍生物
羧酸的物理性质
介绍羧酸的熔沸点、密度、溶解 性等物理性质及其变化规律。
羧酸的化学性质
探讨羧酸的酸性、酯化反应、脱 羧反应等化学性质及其机理。
羧酸衍生物的定义与性质

有机化学课件第02章 烷烃

碳原子分别称为伯、仲、叔和季碳原子， 也可以分别称作一级、二级、三级和四级 碳原子，常常用1°，2°，3°和4°标识。 伯、仲、叔碳原子上的氢原子称做伯氢、 仲氢、叔氢原子。
伯、仲、叔碳上连有-OH的化合物分别称做伯醇、 仲醇、叔醇，也称一级醇、二级醇、三级醇。
伯、仲、叔碳上连有-X（X=F、Cl、Br、I）原 子的化合物分别称做伯、仲、叔卤代烷，也分别 称做一级、二级、三级卤代烷。
CH2称为系差 结构相似，在分子组成上相差一个或若干个
CH2原子团的物质互相称为同系物。
三、烷烃的同分异构
由于碳原子的排列方式不同而引起，属于构造异 构。随着碳原子数目的增加，构造异构体的数目 迅速增加。
C20H42: 1,178,805,831
同分异构体的书写口诀
在形成一个C—H键时，释放出414kJ/mol 能量。
在激发、杂化和成键的全部过程中，除去 补偿激发所需的402kJ/mol能量，形成CH4 时仍可有约1255kJ/mol的能量释出。
这个体系显然要比只形成两个共价键的CH2 稳定得多。
杂化以前碳原子的外层电子云
球型：2S亚层，2e
8型：2p亚层，2e, 分布在空间两个方 向上，还有一个方 向上无电子
主链由长到短； 支链由整到散； 位置由心到边； 排布由对到邻再到间。
最后，别忘了补上氢原子
C7H16 的同分异构体
1、一直链
H H H H H HH ∣∣∣∣∣∣∣ H－C－ C－ C－ C－ C－C－ C－H ∣∣∣∣∣∣∣ HHHHHHH
主链少一个碳
2、
C
－C ∣
－
C－
C－
C－
C
C
3、 C －C － C － C － C － C ∣ C

烷烃及其性质ppt课件


① CH3CHO 和 CH3COOH
否
② CH2=CH2和
HC2
否
H2C
CH2
③ CH4 和 CH3CH3
是
④ CH3CH2CH3 和 CH3－CH2－CH－CH3 是
│
⑤ CH3
CH2 CH2 CH3
CH3 CH3 CH CH3 否
CH3
5
4. 烷烃【CnH2n+2】结构
1、只有单键 2、C结合H原子数目达最大值 3、烷烃的碳架是链状结构，碳原子不在一条直线上。
而是呈现折线型或锯齿状。 4、碳碳单键可以旋转(了解)
【思考】烷烃分子中的所有原子能否共平面？
丙烷
丁烷 6
5、烷烃同系物的物性递变
随 分 子 中 碳 原 子 数
名称
甲烷 乙烷 丙烷 丁烷 戊烷
十七烷
结构简式
结构相似 的分CH子4 随 相C对H3分CH子3 质CH量3CH的2C逐H3 C渐H3增(CH大2)2范CH3
（ C）
A．C3H6 C．C5H12
B．C4H6 D．C6H6
满足烷烃通式CnH2n+2 （n≥1）
10
4、 写出下列烷烃的分子式： （1）含有38个碳原子的烷烃的分子式
C38H78
（2）含有38个氢原子的烷烃的分子式
C18H38
（3）相对分子量为128的烷烃的分子式
C9H20
5. 1mol烷烃（CnH2n+2）在光照条件下，最多可以 与多少摩尔Cl2发生取代？ (2n+2)mol 11
C德H3华(CH力2)3逐CH3 C渐H3(增CH大2)1。5CH3
常温 状态
气 气 气 气 液 固
熔点 沸点 /℃ / ℃ -182.5 -161 -182.8 -88.6 -188.0 -42.1 -138.4 -0.5 -129.7 36.1 22.0 301.8

有机化学课件-2-烷烃


二、同分异构：
定义：分子式相同而结构（或物理或化学性质）不同的现象； 分类：同分异构可分为构造异构和立体异构；
构造异构：分子式相同而构造式不同（构造是指分子中原子的连 接顺序）； 如：CH3CH2OH和CH3OCH3；
构造异构又可分为：碳架异构、碳链异构、官能团异构和位置异 构。
如：环己烷和己烯 （碳架异构）
HHH HH
其立体结构为：
H
C
H
C
C
H
H
H H
C－C（σ键）： 154pm，sp3－sp3； C－H（σ键）： 110pm，sp3－s； 由于所有C原子都采用sp3杂化，所以所有的键角都约在109.5 0；
为了书写方便，碳链可写成折线式， 如己烷可写成：
碳原子上的氢原子可省略，但也可标出；但若标出某个碳原子 上的氢原子，则必须标齐。
如： CH3(CH2)4CH3 正己烷
3. 带有支链的烷烃；
CH3
末端具有 CH3CH 结构的，加“异”，
CH3
末端具有 CH3 C 结构的，加“新”，
CH3
CH3
如：CH3CH CH2CH3 异戊烷
CH3
CH3 C CH2CH3 新己烷
CH3
普通命名法只能命名结构简单的有机物，局限性大；但名称可 直接反映出有机物的结构。
CH3CH2CH2CH3和CH3CH(CH3)2（碳链异构） CH3CH2OH和CH3OCH3 （官能团异构）、 CH3CH2CH=CH2和CH3CH=CHCH3 （位置异构）；
立体异构： 构造式相同而原子在空间的立体位置不同； 可分为： 顺反异构（见第三章“环烷烃”和第六章“烯烃”）
和对映异构（见第四章“对映异构”）。 烷烃只存在构造异构（碳链异构），没有立体异构； 如：
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、、、、
和
等。
1.状态：常温(25℃)常压(760mmHg)下含 有四个碳以下的烷烃为气体，含五到十 六个碳的直链烷烃为液体，含十七个碳 以上直链烷烃为固体。
2.沸点:(i)直链烷烃随分子量增加有规律升高 (ii)
同数碳的烷烃异构体，直链的沸点最高，支链
越多沸点越低。例：
戊烷
异戊烷 新戊烷
沸点℃ 36.1
甲烷
乙烷
戊烷
二.烷烃的同分异构
分子式相同，原子互相连接的次序和方
式不同的化合物叫
。它们的
性质，如熔点、沸点有差别。
正丁烷
异丁烷
CH3CH2CH2CH3
CH3CHCH3
熔点℃ -135
-1C45H3
沸点℃ -0.5
-11.7
异构体数目随碳原子数目增加而增加，如15个碳的异
构体数目为4347。
三.烷烃的命名
CH3CH2CH3+Cl2
hν
25℃
CH3CH2CH2Cl (
)
+CH3CHCH3( )
Cl
H CH3CCH3+Cl2
CH3
hν
25℃
CH3
CH3
CH3CHCH2Cl + CH3CCH3
CH3
由此可算出1o、2o、3o(或伯、仲、叔)三种氢的相对活性：
仲氢 伯氢
=
57/2 = 4 43/6 1
叔氢 伯氢
A C
A C
E
B
E D
0
60
120
180
240
300
360
Degrees of Rotation
取代乙烷衍生物的构象 例：1,2-二溴乙烷(对
Br
H
位交叉式构象约占84％) H
H
乙二醇(分子内氢键, 主要为邻位交叉式构 象)
H
Br
H
O
OH
H H
H H
五.烷烃的物理性质
物质的物理性质主要包括 、 、
普通命名法只能命名简单化合物
2.
1892年化学家在日内瓦会上拟定了一种系统的有 机化合物命名法，此后经 IUPAC多次修订。中 国化学会按国际通用原则出版了《有机化学命
名原则》(1980)
(i)选择最长的、取代基最多的碳链为主链
(ii)把支链作为取代基，烷烃中去掉一个氢原子的
一价原子团为烷基:甲基(Me)CH3-,乙基(Et)CH3CH2-
普通命名法和系统命名法是目前被广泛采用的命名法
1.
： (i)用天干名称甲、乙、丙……癸表示一到
十的碳，十以上则用中文数字，直链烷烃为
，如
CH3(CH2)5CH3 (正)庚烷 (ii)只有(CH3)2CH- 端链的为
(CH3)2CHCH3 异丁烷 (iii)只有(CH3)3C- 端链的为
，如
CH3
CH3-C-CH2CH3 CH3
=
37/1 = 5.2 63/9
相对活性：叔氢>仲氢>伯氢
(ii)溴化反应 溴化反应速度比氯化反应慢得多，溴的反应活性比氯小。
CH3CH2CH3
+
Br2
hν 127℃
CH3CH2CH2Br
+CH3CHCH3
Br
CH3CHCH3
+ Br2
hν 127℃
(CH3)2CHCH2
+(CH3)3CBr
CH3
第二章 烷烃
主要内容
1.
4.
5.
6.烷烃的化学性质
一.烷烃的结构
最简单的烷烃是甲烷，甲烷分子中碳原 子是sp3杂化，乙烷分子中碳原子也是sp3 杂化，碳碳键和碳氢键都是σ键。 σ键定义：两个轨道沿着轨道的对称轴方 向互相重叠。 特点：成键电子云对称分布，绕键轴自 由旋转不改变电子云形状和重叠程度。
B
B
60
120
180
240
300
Degrees of Rotation
360
B
H H
H
H H
H
2.正丁烷的构象
H CHH3CH3
H
CH 3
H CH3
H CH3H
H H
H
H
H CH3
H
H
H CH3
H
H CH3
HH
CH 3
H H
HH
H
H
HH
H
H
CH 3
H
H
A.全重叠式 B.顺交叉式 C.部分重叠式 D.反交叉式 E.顺交叉式
CH3
2,2,3,5-四甲基己烷(不是2,4,5,5-四甲基己烷)
CH3-CH-CH3 CH3CH2CH-CH-CHCH3
CH2CH3CH3
2-甲基-4-乙基-3-异丙基己烷
(iv)若支链上还有取代基，可用带撇的数 字标明或支链全名放在括号中
CH3 CH3CH2CH2CH2CH2-CH-CH2CH2-CHCH3
CH3-C-CH3 CH3
2-甲基-5-(1,1-二甲基丙基)癸烷 或2-甲基-5-1′,1″-二甲基丙基癸烷
四.烷烃的构象
1.乙烷的构象 乙烷分子中两个甲基围
绕碳碳σ键旋转时，其氢原子在空间的相
对位置将不断改变，形成无数个不同的
空间排列方式，这种通过
而引
起不同的排列方式叫 ，它们互为
或称
。
表示方法如下：
溴代反应中 叔、仲和伯氢的相对活性： ∶∶
溴在反应中选择性好
2.自由基反应机理
反应机理是指反应物到产物经过的途径 和过程，是根据大量实验事实作出的理 论假设。烷烃的卤代反应是典型的自由 基反应机理，分三个步骤进行： 反应式：CH4+ hν CH3 + H
六.烷烃的化学性质
烷烃中仅含有C-C键和C-H键化合物,无极性或 极性很弱，化学性质不活泼。与强碱、强酸、 强氧化剂强还原剂不反应，但在适当条件下可 反应。
1.烷烃的卤代
取代反应定义：分子中的原子或原子团被 其他原子或原子团取代； 如果被卤原
子 取代则为卤代。
(i)氯代反应 CH4+Cl2 hν HCl+CH3Cl
异丙基(iso-Pr)(CH3)2CH-,仲丁基(sec-Bu) CH3CH2CH-
CH3
CH3
叔丁基(t-Bu) C原子编号从离取代基最近一端开始， 遵循最低系列规则、次序规则(次序规则在第三 章中介绍)
例
CH3CH3
CH3
CH3 C CH-CH2-CH-CH3
29.9
9.4
化合物的沸点与分子间的吸引力有关。
3.熔点：随分子量增加而升高，含奇数碳原子的 烷烃和偶数碳原子的烷烃分别构成两条曲线如 图； 熔点不仅取决于分子大小，而且与分子在 晶格中排列有关，分子对称性好，熔点高。
2,2,3,3-四甲基丁烷
熔点℃
102
辛烷 158.8
4.密度：烷烃的密度都小于1 (0.424-0.780) 5.溶解度：烷烃不溶于水，溶于非极性溶 剂.
重叠式
H
锯
架
式
H
伞H
H
式
H
H
H
H
钮
HH
曼
式
交叉式
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
在重叠式中两个碳上氢原子间距为229pm(小于两个氢原子的半 经之和240pm)相互间排斥，能量高。 在交叉式中，两个氢原子的间距为250pm，交叉式能量最低， 两者能差约为12KJ/mol，能量图如下：
A
A
HH
H
A
H
HH
E
0
B