海纳百川有容乃大资料讲解

• 因此这里的一个2s轨道与三个2p轨道(2px、 2py 、2pz) 通过杂化而形成四个杂化轨道(见下图)。
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2p — — —
能 2s —
量
1s —
2p — — — 2s — 1s —
————
基态
激发态
s
一个2s电子激发至能量较高的2pz空轨道只需要402 kJ/mol
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二、路易斯酸碱
• 有机化学中也常用路易斯所提出的概念来理解酸碱。 • 凡是能接受外来电子对的都叫做酸，凡是能给予电子
对的都叫做碱。
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注意——缺电子化合物: 共价性高，有空轨道。
• B的核外电子排布: 1s22s22p1 ; • Al 的核外电子排布: 3s23p1
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§1.1 有机化合物和有机化学
一、有机化学的发展
• 人们对有机化合物和有机化学的认识也是逐步深化的.
• 人类使用有机物质虽已有很长的历史，但是对纯物质的 认识和取得是比较近代的事情。
• 直到十八世纪末期，才开始由动植物取得一系列较纯的 有机物质。
• 如：1773年 首次由尿内取得纯的尿素. 1805年 由鸦片内取得第一个生物碱--吗啡. 1824年，德国化学家维勒（F.Wöhler）从氰经水解
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• 碳原子在与氢原子成健前，它的已成对的2s电子中， 有一个s电子容易被激发至能量较高的2pz空轨道中(只 需要402kJ/mol的能量)。
• 这个激发态的电子构型可以表示为1s22s12p1x2p1y2p1z。
• 按照鲍林(L．Pauling)提出的杂化理论，原子轨道在成 健时可进行杂化而组成能量相近的“杂化轨道”。这种 杂化轨道的成键能力更强，即使部分能量需补偿激发 的需要，仍然可以使体系释出能量而趋于稳定。
原子轨道的重叠部分越大,形成的共价键就越牢固。
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共价键具有方向性(最大重叠原理):
y
1s
2p
x
（a）x轴方向结合成键
y
1s
2p
x
（b）非x轴方向重叠较 小不能形成键
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三 、杂化轨道理论
2p — — —
能
2s —
量
1s —
碳原子基态的电子构型
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• 例如：下列化合物有极性 H(+)Cl(-)， H3C(+) Cl(-)
• 电负性——一个元素吸引电子的能力。 • 偶极矩——正电中心或负电中心的电荷与两个电
荷中心之间的距离d的乘积。
qd (单位为D,德拜Debye)
偶极矩有方向性:正到负,一般用符号 表示。 箭头表示从正电荷到负电荷的方向。
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• (5)键的极性和元素的电负性——分子的偶极矩
• 对于两个相同原子形成的共价键如H-H、Cl-Cl，成键电 子云对称分布于两个原子之间，这样的共价键没有极性.
• 键的极性是由于成键的两个原子之间的电负性差异而引 起的。
• 当两个不相同的原子形成共价键时，由于电负性的差异 ，电子云偏向电负性较大的原子一方，使正、负电荷重 心不能重合，电负性较大的原子带有微弱的负电荷（用 δ-表示），电负性较小的原子带有微弱的正电荷（用δ+ 表示）。这种键叫做极性共价键。
制得草酸。
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• 从19世纪初至中期有机化学成为一门学科，建立了经典 的有机结构理论。
• 1857年凯库勒提出了碳是四价的学说。
• 1858年，库帕（Couper,A·S）提出：“有机化合物分子 中碳原子都是四价的，而且互相结合成碳链。”构成了 有机化学结构理论基础。
(1)均裂：成键的一对电子平均分给两个原子或原子团 ，生成两个自由基。
A:B A·+ B· Cl : Cl (光照) Cl·+ Cl· CH4 + Cl · CH3 ·+ H : Cl • 定义：两个原子之间的共用电子对均匀分裂，两个 原子各保留一个电子的断裂方式，产生活泼的自由 基(游离基)。
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三、化合物的结构
• 化合物的结构是指：分子中原子间的排列次序、原子 相互间的立体位置、化学键的结合状态以及分子中电 子的分布状态等各项内容在内的总称。
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§1.3 有机化合物中的共价键
• 碳元素:核外电子排布 1S22S22P2，不易获得或失去
• 如：
HO•••••• -
δ+ δ+ CH3—I
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CH3—OH + I-
§1.6.2 酸碱的强弱和酸碱反应
——在有机化学中关于酸碱的强弱一般是指布伦斯特 定义的酸所给出质子能力的强弱。
(1) 酸的强弱
HA + H2O H3O+ + AKeq = [H3O+ ][A-]/[HA][H2O] • 在稀水溶液中: Ka=Keq[H2O]=[H3O+ ][A-]/[HA] Ka 为酸性常数 • 一般以 Ka 值的负对数 pKa 来表示酸的强弱。
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sp3杂化轨道的图形
• 杂化轨道之间都保持109.5°的角度，所以sp3杂化碳原 子具有正四面体模型。 • 甲烷碳原子的四个sp3杂化轨道在空间的排布如图：
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§1.4 有机化合物中共价键的性质
(1)键长——形成共价键的两个原子的原子核之间的距 离。(不同化合物中同一类型的共价键也可能稍有不 同,平均键长)
路易斯酸
路易斯碱
F
F
••
••
B
••
+
••
NH3
F
F3B-NH3
Cl
Cl ••A••••l + •• Cl-
Cl
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Cl3Al-Cl=AlCl3-
三、亲电性与亲电试剂
• 路易斯(L)酸：能接受外来电子对,具有亲电性。 在反应时, 有亲近另一分子的负电荷中心的倾向, 又叫亲电试剂。
• 路易斯(L)碱：能给予电子对,具有亲核性。在反 应时, 有亲近另一分子的正电荷中心的倾向,又叫 亲核试剂(“核”作为正电荷的同义语)。
• 1861年，布特列洛夫提出了化学结构的观点，指出分 子中各原子以一定化学力按照一定次序结合，这称为分 子结构；一个有机化合物具有一定的结构，其结构决定 了它的性质；而该化合物结构又是从其性质推导出来的； 分子中各原子之间存在着互相影响。
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• 自从拉瓦锡（Lavoisier.A.L)和李比希（Von Liebig.J.F) 创造有机化合物的分析方法之后，发现有机化合物均含 有碳元素，绝大多数的含氢元素，此外，很多的有机化 合物还含氧、硫、氮等元素。
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• 这四个sp3杂化轨道的能量是相等的，每一轨道相等 于 1/4 s成分和3/4 p成分。从sp3原子轨道的图形中可 以看出大部分电子云偏向在一个方向。
• 碳原子的四个sp3 杂化轨道在空间的排列方式是：以 碳原子核为中心，四个杂化轨道则对称地分布在其周 围，即它们的对称轴分别指向正四面体的四个顶点。 因此，这四个杂化轨道有一定的方向性。
个单电子的波函数（x，y，z）来描述. 称为原子轨 道,因此电子云的形状也可以表达为轨道的形状。 （1）价键的形成可看作是原子轨道的重叠(交盖)或电 子(自旋相反)配对的结果。
（2）共价键具有饱和性—一个未成对的电子既经配
对成键,就不能与其它未成对电子偶合。
（3）共价键具有方向性(最大重叠原理):两个电子的
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• 20世纪建立了现代有机结构理论。 • 1916年，路易斯（Lewis,G.N）提出了共价键电子理论. • 20世纪30年代，量子力学原理和方法引入化学领域以后， 建立了量子化学。 • 20世纪40年代开始发展了以石油为主要原料的有机化 学工业,特别是生产合成纤维、合成橡胶、合成树脂和塑 料为主的有机合成材料工业. • 20世纪60年代，合成了维生素B12，发现了分子轨道守 恒原理。
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乙醇
C2H6O
HH
H c c OH
HH
H3C-CH2-OH
甲醚
C2H6O HH
HcO cH
HH H3C- O- CH3
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二、构造异构现象
• 前述丁烷和异丁烷的异构现象，只是分子中各原子 间相互结合的顺序不同而引起的，只是构造不同而导 致的异构现象，又叫做构造异构现象。 • 有机化合物还可由于构型(顺、反；Z、E；R、S)和 构象不同而造成异构现象。
• 在有机反应中, 按异裂进行的反应叫做离子型反应。
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(1)
C: X
(2)
(1)
C +X
碳正离子
(2)
C
X
碳负离子
(3)协同反应——有些有机反应过程没有明显分步的共价 键均裂或异裂，只是通过一个环状的过渡态，化学键 的断裂和新化学键的生成同时完成而得到产物。
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§1.6 有机化学中的酸碱概念
碱。如： HCl 为Cl-的共轭酸
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• 强酸的共轭碱必是弱碱（如：HCl和Cl-）
• 强碱的共轭酸必是弱酸（如：H2O和H3O+）
• 如：弱酸(CH3COOH)的共轭碱是强碱(CH3COO-)
• 酸碱的概念是相对的，某一分子或离子在一个反应中 是酸而在另一个反应中则可能是碱。如：HSO4- 在(2)是 碱而在(3)是酸。
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