有机化学基本理论PPT学习教案

1、会计学1有机化学基本理论有机化学基本理论dyzdxydxzdz2dx2-y2第1页/共99页第2页/共99页第3页/共99页第4页/共99页第5页/共99页第6页/共99页第7页/共99页第8页/共99页核外电子的排布（原子的电子层结构）核外电子的排布（原子的电子层结构） 1 H Hydrogen 氢氢 1s1 * 2 He Helium氦氦 1s2 3 Li Lithium 锂锂 1s2 2s1 4 Be Beryllium 铍铍 1s2 2s2 5 B Boron 硼硼 1s2 2s22p1* 6 CCarbon 碳碳 1s2 2s22p2 7 NNitrogen 氮氮 1s2 2s22p

2、3 8 OOxygen 氧氧 1s2 2s22p4 9 FFluorine 氟氟 1s2 2s22p5 10 NeNeon氖氖 1s2 2s22p6原子原子序数序数电子轨道图电子轨道图元素元素符号符号 英文名称英文名称中文中文名称名称电子结构式电子结构式第9页/共99页 11 Na Sodium 钠钠 1s2 2s22p63s1 12 Mg Magnesium 镁镁 1s2 2s22p63s2 13 Al Aluminium 铝铝 1s2 2s22p63s23p1 14 Si Silicon 硅硅 1s2 2s22p63s23p2 15 P Phosphorus 磷磷 1s2 2s22p63s

3、23p3 16 Si Sulfur 硫硫 1s2 2s22p63s23p4 17 Cl Chlorine 氯氯 1s2 2s22p63s23p5 18 Ar Argon 氩氩 1s2 2s22p63s23p6原子原子序数序数元素元素符号符号英文名称英文名称中文中文名称名称电子结构式电子结构式第10页/共99页 * Ar 原子实，表示原子实，表示 Ar 的的1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 。原子实后面是价层电子，即在化学反应中可能发生变化的电子。原子实后面是价层电子，即在化学反应中可能发生变化的电子。 * 虽先排虽先排 4s 后排后排 3d ， 但但3d，4s * 21 Sc Scand

4、ium 钪钪 Ar 3d14s2 22 Ti Titanium 钛钛 Ar 3d24s2 23 V Vanadium 钒钒 Ar 3d34s2 24 Cr Chromium 铬铬 Ar 3d54s1 25 Mn Manganese 锰锰 Ar 3d54s2 26 Fe Iron 铁铁 Ar 3d64s2 27 Co Cobalt 钴钴 Ar 3d74s2 28 Ni Nickel 镍镍 Ar 3d84s2 * 19 K Potassium 钾钾 Ar 4s1 20 Ca Calcium 钙钙 Ar 4s2 第11页/共99页氮原子核外有氮原子核外有7个电子，个电子，核外电子排布为核外电子排布为

5、:1s22s22p3简写为简写为He 2s22p3 Ca（Z=20）：）：练习：练习：1s22s22p63s23p64s2简写为简写为Ar4s2 Si （Z=14）：）：1s2 2s22p63s23p2简写为简写为Ne 3s23p2 第12页/共99页二、价键理论的基本要点（共价键）：二、价键理论的基本要点（共价键）： a）原子中自旋方向相反的未成对电子相互）原子中自旋方向相反的未成对电子相互接近时，可相互配对形成稳定的化学键。接近时，可相互配对形成稳定的化学键。例例2pNN2pN2 :NN:饱和性饱和性:原子有几个原子有几个未成对未成对的价电子的价电子, 就可就可能与几个自旋方向相反的电子配

6、对成键。能与几个自旋方向相反的电子配对成键。例如：例如：HH、ClCl、HOH、NN等。等。共价键具有共价键具有饱和性饱和性。第13页/共99页在特定的条件下，有的成对的价电子能被在特定的条件下，有的成对的价电子能被拆开为单电子参与成键。拆开为单电子参与成键。例例 S3s 3p 3d 3s 3p 3d S + 6F: F S F F F / F FPCl5的形成的形成第14页/共99页b）原子轨道的最大重叠原理，原子轨道相互重）原子轨道的最大重叠原理，原子轨道相互重叠，且总是沿着重叠最多的方向进行，这样形成叠，且总是沿着重叠最多的方向进行，这样形成的共价键最牢固。因为电子运动具有波动性，原的共

7、价键最牢固。因为电子运动具有波动性，原子轨道重叠时必须考虑到原子轨道的子轨道重叠时必须考虑到原子轨道的“”、“”号，只有同号的两个原子轨道才能发生有效重叠。号，只有同号的两个原子轨道才能发生有效重叠。共价键具有共价键具有方向性方向性。 方向性方向性:为满足最大重叠原理，成键时原为满足最大重叠原理，成键时原 子轨道只能沿着轨道伸展的方向重叠。子轨道只能沿着轨道伸展的方向重叠。第15页/共99页s-s、s-p、px-px、py-py、pz-pz轨道最大重叠示意图轨道最大重叠示意图第16页/共99页原子轨道重叠的对称性匹配原则原子轨道重叠的对称性匹配原则只有当原子轨道只有当原子轨道对称性相同对称性相

8、同的部分重叠，原子的部分重叠，原子间的概率密度才会增大间的概率密度才会增大, 形成化学键。形成化学键。两原子轨道以对称性相同的部分两原子轨道以对称性相同的部分(即即“+”与与“+”、“-”与与“-”)重叠时，可以成键。重叠时，可以成键。+第17页/共99页两原子轨道以对称性不同的部分两原子轨道以对称性不同的部分(即即“+”与与“-”)重叠时，原子间的概率密度几乎等于重叠时，原子间的概率密度几乎等于零，不能成键。零，不能成键。第18页/共99页共价键的类型共价键的类型共价键共价键极性共价键极性共价键强极性键：如强极性键：如 H-Cl 弱极性键：如弱极性键：如 H-I非极性共价键：如非极性共价键：

9、如 H-H、Cl-Cl按键是否有按键是否有极性极性分：分：按原子轨道重叠部分的按原子轨道重叠部分的对称性对称性分：分：键、键、键、键、键键第19页/共99页键：原子轨道以键：原子轨道以“头碰头头碰头”的形式重叠的形式重叠所形成的键。所形成的键。s-ps-sp-p对键轴对键轴(x轴轴)具有圆柱形对称性具有圆柱形对称性 x xx第20页/共99页键：原子轨道以键：原子轨道以“肩对肩肩对肩”的形式重叠的形式重叠所形成的键。所形成的键。对对xy平面具有反对称性平面具有反对称性 z zxy y pz-pz即重叠部分对即重叠部分对xy平面平面的上、下两侧，形状的上、下两侧，形状相同、符号相反。相同、符号相

10、反。第21页/共99页例例N2:NN: 价键结构式：价键结构式：NN分子结构式：分子结构式：NNxyz化学键示意图化学键示意图电子：形成电子：形成键的电子键的电子电子：形成电子：形成键的电子键的电子第22页/共99页如：在有机物中碳原子的化合价为什么不是如：在有机物中碳原子的化合价为什么不是2价而是价而是4价价? 杂化轨道理论认为杂化轨道理论认为, 在形成分子的瞬间在形成分子的瞬间, 碳原子首先从基碳原子首先从基态吸收能量态吸收能量, 经电子跃迁到激发态经电子跃迁到激发态: 2px 2py 2pz 2px 2py 2pz 2s 2s 基态碳原子基态碳原子 激发态碳原子激发态碳原子 此激发态碳原

11、子还要进一步发生此激发态碳原子还要进一步发生轨道杂化轨道杂化混合再平均分混合再平均分配配,也就是由激发态的也就是由激发态的2s轨道和轨道和2p轨道以不同的组合方式相互轨道以不同的组合方式相互作用形成杂化轨道作用形成杂化轨道. 跃迁跃迁三、杂化轨道理论三、杂化轨道理论 Sp3杂化轨道杂化轨道第23页/共99页杂化轨道的类型：杂化轨道的类型：sp杂化：一个杂化：一个s轨道和一个轨道和一个p轨道进行轨道进行sp杂化，杂化，组合成两个组合成两个sp杂化轨道，每个杂化轨道含有杂化轨道，每个杂化轨道含有1/2S 和和1/2P的成分，两个杂化轨道间的夹角为的成分，两个杂化轨道间的夹角为180，呈直线型。如，

12、呈直线型。如BeCl2分子。分子。 激发s2p2p2s2杂化spsp成键成键sp-p第24页/共99页Be原子的原子的2个原子轨道个原子轨道2个个sp杂化轨道杂化轨道杂化杂化成键成键ClBeClBeCl2 分子（直线型）分子（直线型）BeClBeCl2 2分子形成过程示意图分子形成过程示意图第25页/共99页sp2杂化：一个杂化：一个s轨道和两个轨道和两个p轨道杂化，每个杂轨道杂化，每个杂化轨道都含有化轨道都含有1/3S和和2/3P的成分，杂化轨道间的的成分，杂化轨道间的夹角为夹角为120，呈平面三角形。如，呈平面三角形。如BF3分子。分子。 激发s2p2p2s2杂化sp2sp2成键成键sp2

13、-p第26页/共99页B原子原子3个原子轨道个原子轨道3个个SP2杂化轨道杂化轨道BF3分子（平面三角形）分子（平面三角形）BF3分子形成过程示意图分子形成过程示意图第27页/共99页sp3杂化杂化:由一个由一个s轨道和三个轨道和三个p轨道组合而成，每个轨道组合而成，每个杂化轨道含有杂化轨道含有1/4S和和3/4P的成分。杂化轨道间的夹角的成分。杂化轨道间的夹角为为10928，空间构型为四面体型。如，空间构型为四面体型。如CH4分子。分子。sp3-S激发s2p2p2s2杂化sp3sp3成键成键第28页/共99页C的的4个原子轨道个原子轨道CH4分子（四面体形）分子（四面体形）CH4分子的形成过

14、程示意图分子的形成过程示意图第29页/共99页除除s-p杂化以外，还有杂化以外，还有d轨道参加的轨道参加的sp3d和和sp3d2杂化杂化轨道等（如轨道等（如PCl5分子和分子和SF6分子）分子） PCl5分子和SF6分子的空间构型ClPClClClClFSFFFFF第30页/共99页等性杂化与不等性杂化。等性杂化与不等性杂化。等性杂化等性杂化：CH4分子中分子中C原子采取原子采取sp3杂化，四个杂化，四个sp3杂化杂化轨道全部用来与氢的轨道全部用来与氢的1s轨道成键，每个杂化轨道都是等轨道成键，每个杂化轨道都是等同的，具有完全相同的特性。同的，具有完全相同的特性。不等性杂化不等性杂化：由于孤对

15、电子的存在而造成的各个杂化轨：由于孤对电子的存在而造成的各个杂化轨道不等同。道不等同。第31页/共99页 形成形成H2O分子时，分子时，O原子也采取原子也采取sp3 杂化，在四个杂化，在四个sp3杂化杂化轨道中，有两个杂化轨道被两对孤对电子所占据，剩下的两轨道中，有两个杂化轨道被两对孤对电子所占据，剩下的两个杂化轨道为两个成单电子占据，与两个个杂化轨道为两个成单电子占据，与两个H原子的原子的1s轨道形轨道形成两个共价单键。因此，成两个共价单键。因此，H2O分子的空间构型为分子的空间构型为V型结构，型结构，同时由于占据两个同时由于占据两个sp3杂化轨道的两对孤对电子之间排斥作用杂化轨道的两对孤对

16、电子之间排斥作用较大，使两个较大，使两个OH键间的夹角不是键间的夹角不是10928而是而是104.5。 同样，同样，NH3分子形成过程中，分子形成过程中，N原子也采取原子也采取sp3不等性杂不等性杂化，由于化，由于N原子的一对孤对电子占据了一个原子的一对孤对电子占据了一个sp3 杂化轨道，杂化轨道， NH3分子的空间构型为三角锥型，分子的空间构型为三角锥型，NH键之间的夹角为键之间的夹角为10718。第32页/共99页H2O分子和分子和NH3的空间构型的空间构型第33页/共99页1.原子在成键时状态变化原子在成键时状态变化价电子激发价电子激发成键原子成键原子轨道轨道 “混杂混杂”重新组合成重新

17、组合成形成杂化轨道。形成杂化轨道。2.杂化条件杂化条件轨道能级相近。轨道能级相近。3.杂化前原子轨道数组合后杂化轨道数。形状葫芦形，杂化前原子轨道数组合后杂化轨道数。形状葫芦形，一头大，一头小。一头大，一头小。4.杂化轨道成键能力杂化轨道成键能力原未杂化轨道的成键能力，形成的原未杂化轨道的成键能力，形成的化学键键能大，生成的分子更稳定。化学键键能大，生成的分子更稳定。5.中心原子杂化中心原子杂化杂化轨道形成杂化轨道形成键键杂化轨道理论小结：杂化轨道理论小结：第34页/共99页杂化轨道的类型与分子空间构型杂化轨道的类型与分子空间构型杂化类型杂化类型spsp2sp3dsp2sp3d2参与杂化原子轨

18、道数参与杂化原子轨道数目目23446杂化轨道的数目杂化轨道的数目23446杂化轨道间的夹角杂化轨道间的夹角180120109.59018090180空间构型空间构型直线直线平面平面三角三角四面体四面体平面正平面正方方八面体八面体杂化轨道成键能力杂化轨道成键能力轨道成键能力轨道成键能力 实例实例 BeCl2CO2HgCl2Ag(NH3)2+BF3BCl3COCl2NO32-CO32-CH4CCl4CHCl3SO42-ClO4-PO43-Ni(H2O)42+Ni(NH3)42+Cu(NH3)42+CuCl42-SF6SiF62-第35页/共99页练习练习1.甲烷甲烷2.乙烯乙烯3.乙炔乙炔4.苯苯

19、5.1，3- -丁二烯丁二烯6.醇醇7.酚酚8.醚醚9.醛酮醛酮10.羧酸羧酸NH211.第36页/共99页CH4的空间构型为正四面体p2s2C：2s22p2SP3杂化杂化饱和碳原子、四面体碳饱和碳原子、四面体碳 - -键键第37页/共99页激发s2p2的形成4CHp2s2杂化3spsp3CHHHH第38页/共99页SP2杂化杂化双键碳原子、平面碳双键碳原子、平面碳 - -键键激发p2s2s2p2乙烯的形成乙烯的形成sp2sp2杂化第39页/共99页CCHHHH第40页/共99页SP 杂化杂化叁键碳原子、积累双键碳、叁键碳原子、积累双键碳、 线型碳线型碳 激发s2p2p2s2杂化spsp乙炔的

20、形成乙炔的形成第41页/共99页第42页/共99页Csp3Hs 四个四个C-H键键六个六个C-HC-H键键 一个一个C-CC-C键键一、烷烃的结构一、烷烃的结构第43页/共99页二二. 烯烃的结构烯烃的结构 官能团：官能团： C=C（键）键）； =Csp2; 五个五个键在同键在同一个平面上；一个平面上；电子云分电子云分布在平面的上下方。布在平面的上下方。第44页/共99页三、三、炔烃的结构炔烃的结构CCCsp杂化一个一个 键两个键两个 键键CCHH线型分子 第45页/共99页CC(sp3) 25 154 347CC(sp2) 33 134 611CC(sp) 50 120 837s%键长 键能

21、 随随S成分增加成分增加, 碳碳键长缩短；碳碳键长缩短； 随随S成分增加成分增加, 碳原子电负性增大。碳原子电负性增大。第46页/共99页平面分子平面分子; P轨道垂直于平面且彼此相互平行轨道垂直于平面且彼此相互平行, 重叠重叠; C1-C2, C3-C4双键双键C2-C3部分双键。部分双键。大大 键。键。共轭共轭共轭共轭 键与键与 键的重叠，使电子离域体系稳定。键的重叠，使电子离域体系稳定。p- 共轭共轭 p轨道与轨道与 键的重叠，使电子离域体系稳定。键的重叠，使电子离域体系稳定。四、四、共轭二烯共轭二烯第47页/共99页 五五. 苯的结构苯的结构Csp2 , C-C 键和键和C-H 键键;

22、 p轨道轨道, 键键 ； 电子云分布在平面上下；电子云分布在平面上下；环闭共轭体系；环闭共轭体系；能量降低稳定、键长平均化。能量降低稳定、键长平均化。第48页/共99页六、醇的结构六、醇的结构O发生发生spsp3 3不等性杂化：不等性杂化： 第49页/共99页 p- 共轭共轭 苯环上电子云密度增加；苯环上电子云密度增加； 酚羟基氢的离解能力增强。酚羟基氢的离解能力增强。七、酚的结构七、酚的结构第50页/共99页 八、八、 醚的结构醚的结构OH3CH3Csp3第51页/共99页RCOOHsp2RCOOHRR九、醛酮的结构九、醛酮的结构第52页/共99页十、羧酸的结构十、羧酸的结构RCOOHsp2

23、RCOOHRCOO-COO 两个碳氧键键长不同两个碳氧键键长不同 四电子三中心的四电子三中心的 分子轨道分子轨道 两个碳氧键键长等同。两个碳氧键键长等同。 第53页/共99页十一、芳香胺十一、芳香胺氮原子为不等性的氮原子为不等性的sp3杂化。杂化。(具具有某些有某些sp2 特征特征)第54页/共99页1.分子轨道由原子轨道线性组合而成分子轨道由原子轨道线性组合而成 分子轨道由原子轨道线性组合而成。分子轨道的数目与分子轨道由原子轨道线性组合而成。分子轨道的数目与参与组合的原子轨道数目相等。参与组合的原子轨道数目相等。 *MO反键反键* E AO AO MO MO成键成键+ H 2 中的两个中的两

24、个 H ，有两个，有两个 1s ，可组合成两个分子轨道，可组合成两个分子轨道 ： MO = c1 1 + c2 2 ， * MO = c1 1 c2 2+四、分子轨道理论四、分子轨道理论第55页/共99页 两个两个 s 轨道只能轨道只能 “头对头头对头” 组合成组合成分子轨道分子轨道 MO 和和 *MO 。组合成的组合成的 MO 和和 *MO 的的能量总和与原来能量总和与原来 2 个原子个原子轨道轨道 AO （ 2 个个 s 轨道）的能量总和相等。轨道）的能量总和相等。 成键轨道在核间无节面，反键轨道在核间有节面。成键轨道在核间无节面，反键轨道在核间有节面。 的能量比的能量比 AO 低，称为成

25、键轨道，低，称为成键轨道， * 比比 AO 高，称为反键轨道。高，称为反键轨道。 当原子沿当原子沿 x 轴接近时，轴接近时，px 与与 px 头对头组合成头对头组合成 和和 * 。xpxp*+xpxp第56页/共99页*p 反键反键核间有节面核间有节面p 成键成键 轨道有通过两核连线的节面轨道有通过两核连线的节面 ， 轨道没有。轨道没有。 同时同时 py 和和 py ， pz 和和 pz 分别肩并肩组合成分别肩并肩组合成 * ， 和和 * ， 分子轨道。分子轨道。 ypzpypzp第57页/共99页键 和键 第58页/共99页第59页/共99页2.线性组合三原则线性组合三原则 a ) 对称性一

26、致原则对称性一致原则 对核间连线呈相同的对称性的轨道可以进行线性组合。对核间连线呈相同的对称性的轨道可以进行线性组合。 除上述的除上述的 s s ，p p 之外之外 ，还有，还有 s px 沿沿 x 方向的方向的组合，组合， 两者的对称性一致。组成两者的对称性一致。组成 分子轨道。分子轨道。 s px+ d xy py + pydxy 沿沿x方向，也可以组合成有效的方向，也可以组合成有效的 分子轨道。分子轨道。第60页/共99页 b ) 能量相近原则能量相近原则 H 1s 1312 kJmol 1 Na 3s 496 kJmol 1 O 2p 1314 kJmol 1 Cl 3p 1251 k

27、Jmol 1 ( 以上数据根据以上数据根据 I1 值估算值估算 ） c ) 最大重叠原理最大重叠原理 在对称性一致、能量相近的基础上，原子轨道重叠越大，越在对称性一致、能量相近的基础上，原子轨道重叠越大，越易形成分子轨道，或说共价键越强。易形成分子轨道，或说共价键越强。 左面左面 3 个轨道能量相近，彼此间均可组合，形成分子轨道个轨道能量相近，彼此间均可组合，形成分子轨道 ；但；但 Na 3 s 比左面比左面 3 个轨道的能量高许多，不能与之组合。个轨道的能量高许多，不能与之组合。 实际上实际上 Na 与与 H ，Cl ，O 一般不形成共价键，只以离子键一般不形成共价键，只以离子键相结合。相结

28、合。第61页/共99页3.分子轨道能级图分子轨道能级图 分子轨道的能量与组成它的原子轨道的能量相关，能量由低到高分子轨道的能量与组成它的原子轨道的能量相关，能量由低到高组成分子轨道能级图，（在后面，结合具体例子讲解）。组成分子轨道能级图，（在后面，结合具体例子讲解）。4.分子轨道中的电子排布分子轨道中的电子排布 分子中的所有电子属于整个分子。电子在分子轨道中依能量由低分子中的所有电子属于整个分子。电子在分子轨道中依能量由低到高的次序排布。与在原子轨道中排布一样，仍遵循能量最低原理，到高的次序排布。与在原子轨道中排布一样，仍遵循能量最低原理，保里原理和洪特规则。保里原理和洪特规则。同核双原子分子

29、同核双原子分子1.分子轨道能级图分子轨道能级图 同核双原子分子的分子轨道能级图分为同核双原子分子的分子轨道能级图分为 A 图和图和 B 图两种。图两种。 A 图适用于图适用于 O2 ，F2 分子；分子；B 图适用于图适用于 B2，C2，N2 等分子。等分子。第62页/共99页2p2p2s 2s 2s *2s 1s *1s MO 1s 1sAOAOA 图图 *2xp *2zp *2yp 2 yp 2 zp 2xp1s1s 1s *1s2s 2s 2s *2sAO2p2p B 图图 MO AO *2xp *2zp *2yp 2 yp 2 zp 2xp第63页/共99页 必须注意必须注意 A 图和图

30、和 B 图之间的差别图之间的差别 。 2.电子在分子轨道中的排布电子在分子轨道中的排布 H2 分子轨道图分子轨道图分子轨道式分子轨道式 ( 1s ) 2 *1s 1s MO AO AO1s1s B 图图2p2pA 图图 *2xp *2zp *2yp 2 yp 2 zp 2xp2p2p *2xp *2zp *2yp 2 yp 2 zp 2xp第64页/共99页 可用键级表示分子中键的个数可用键级表示分子中键的个数 键级键级 = ( 成键电子数成键电子数 反键电子数反键电子数 ) / 2 H2 分子中，键级分子中，键级 = ( 2 0 ) / 2 = 1 （单键（单键 ） 电子填充在成键轨道中，能

31、量比在原子轨道中低电子填充在成键轨道中，能量比在原子轨道中低 。这个。这个能量差就是分子轨道理论中化学键的本质能量差就是分子轨道理论中化学键的本质 。 分子轨道式分子轨道式 ( 1s ) 2 ( *1s ) 2键级键级 = ( 2 2 ) / 2 = 0 He2 分子轨道图分子轨道图AO AO1s1s *1s 1s MO 第65页/共99页 He 2 的存在用价键理论不好解释，的存在用价键理论不好解释， 没有两个单电子的成对问题没有两个单电子的成对问题。但用分子轨道理论则认为有半键。这是分子轨道理论较现代价键理。但用分子轨道理论则认为有半键。这是分子轨道理论较现代价键理论的成功之处。论的成功之

32、处。 分子轨道式分子轨道式 ( 1s ) 2 ( *1s ) 1 键级键级 = ( 2 1 ) / 2 = 1 / 2 半键半键He 2 分子离子分子离子 由于填充满了一对成键轨道和反键轨道，故分子的能量与原子单由于填充满了一对成键轨道和反键轨道，故分子的能量与原子单独存在时能量相等，独存在时能量相等， 键级为零。键级为零。He 之间无化学键，即之间无化学键，即 He2 分子不存分子不存在。在。 AO AO1s1s *1s 1s MO 第66页/共99页H2+ 分子轨道能级图HH1s1s+第67页/共99页 N2 分子轨道图分子轨道图分子轨道能级图为分子轨道能级图为 B 图图键级键级 = (

33、6 0 ) / 2 = 3 ，三三 键键 一个一个 键，两个键，两个 键键 2p2p *2xp *2zp *2yp 2 yp 2 zp 2xp1s1s 1s *1s2s 2s 2s *2sAO MO AO或简写成或简写成 Be 2 ( ) 2 ( ) 2 ( ) 2 2 yp 2 zp 2xp分子轨道式分子轨道式 ( 1s ) 2 ( *1s ) 2 ( 2s ) 2 ( *2s ) 2 ( ) 2 ( ) 2 ( ) 2 2 yp 2 zp 2xp第68页/共99页O2 分子轨道图分子轨道图分子轨道能级图为分子轨道能级图为 A 图图每个每个 3 电子电子 键的键级为键的键级为 1/2 。键级

34、键级 = ( 6 2 ) / 2 = 2 一个一个 键键 两个两个 3 电子电子 键键 双键双键2p2p2s 2s 2s *2s 1s *1s MO 1s 1sAOAO *2xp *2zp *2yp 2 yp 2 zp 2xp分子轨道式分子轨道式( 1s ) 2 ( *1s ) 2 ( 2s ) 2 ( *2s ) 2 ( ) 2 ( ) 2 ( ) 2 ( ) 1 ( ) 1 2xp 2 yp 2 zp *2yp *2zp或简写成或简写成 Be 2 ( ) 2 ( ) 2 ( ) 2 ( ) 1 ( ) 1 2xp 2 yp 2 zp *2yp *2zp第69页/共99页2s2s2p2p2p

35、2p*Li2 Be2 B2 C2 N2 O2 F2 第二周期同核双原子分子的分子轨道能级图第二周期同核双原子分子的分子轨道能级图第70页/共99页分分子子基态分子的分子轨道组态基态分子的分子轨道组态键键级级未成未成对电对电子数子数键能键能/Ev键长键长/pmLi2He2 2S2101.05267Be2He2 2S2 2S2000.07-B2He2 2S2 2S2 2px1 2py1123159C2He2 2S2 2S2 2px2 2py2206.36124N2He2 2S2 2S2 2px2 2py2 2p2309.90110O2He2 2S2 2S2 2p2 2px2 2py2 2px1 2

36、py1225.21121F2He2 2S2 2S2 2p2 2px2 2py2 2px2 2py2101.65142第71页/共99页五、共振论五、共振论 共振论共振论HCHHNOOHCHHNOODouble bond to this oxygen?Or to this oxygen?Nitromethane为了解决经典结构式表示复杂的离域体系为了解决经典结构式表示复杂的离域体系所产生的矛盾而提出的所产生的矛盾而提出的,是虚构的是虚构的,想象的想象的.第72页/共99页H2CCHCH2+H2CCHCH2+ 对于一个实际分子对于一个实际分子,并不是可能存在的共振结构的贡献都并不是可能存在的共振结

37、构的贡献都是一样的是一样的,而且是有些大而且是有些大,有些小有些小.对于小的极限结构可忽略不对于小的极限结构可忽略不写写. 即使写出的可能极限结构也未必都存在即使写出的可能极限结构也未必都存在, 另外分子的真实结另外分子的真实结构只是这些可能的极限结构的叠加构只是这些可能的极限结构的叠加.介于这些可能的极限结构介于这些可能的极限结构之中之中,或说共振于这些极限结构之间或说共振于这些极限结构之间.第73页/共99页 一切极限结构式必须是正确的经典结构式一切极限结构式必须是正确的经典结构式,必须必须 符合书写经典结构式的规则符合书写经典结构式的规则. 同一化合物分子的不同极限结构式之间同一化合物分

38、子的不同极限结构式之间,只存在只存在 电子的转移电子的转移,而不存在原子核的相对移动而不存在原子核的相对移动. 同一化合物分子的一切极限结构式必须保持相同一化合物分子的一切极限结构式必须保持相 同的成对电子或未成对的孤电子同的成对电子或未成对的孤电子.(但电荷分离的共振是可以的但电荷分离的共振是可以的) 同一化合物分子的不同极限结构式的贡献大小同一化合物分子的不同极限结构式的贡献大小 并不一样并不一样.第74页/共99页第75页/共99页有多少个碳，有多少个碳，都是有芳香性都是有芳香性的。的。苯环辛四烯第76页/共99页碳碳原原子子数数35678 电电子子数数266610离离域域键键23 5

39、6 667 6810 (4n+2)n值值01112第77页/共99页十四轮烯十四轮烯十八轮烯十八轮烯1814第78页/共99页七、有机化学反应中的酸碱概念七、有机化学反应中的酸碱概念1. 一般所称的酸碱是指一般所称的酸碱是指布伦斯特定义的酸碱布伦斯特定义的酸碱: 酸酸: 凡是能凡是能给出给出(提供提供)质子质子(H+)的物质的物质. 如如 CH3COOH 碱碱: 凡是能凡是能接受接受(结合结合)质子质子(H+)的物质的物质. 例例 CH3COO 酸性酸性(或碱性或碱性): 是指它们给出是指它们给出(或接受或接受)质子的能力质子的能力.2. 路易斯路易斯(lewis)定义的酸碱定义的酸碱: le

40、wis酸酸: 凡是能凡是能接受外来电子对接受外来电子对的物质的物质. 如如 H+、FeCl3 一般具有空轨道一般具有空轨道. Lewis酸又称为酸又称为亲电试剂亲电试剂. lewis碱碱: 凡是能凡是能给出电子对给出电子对的物质的物质. 如如 OH、NH3 一般具有未共用电子对一般具有未共用电子对(孤对电子孤对电子). Lewis碱又称为碱又称为亲核试剂亲核试剂.第79页/共99页八、有机化合物的电子效应八、有机化合物的电子效应电子效应包含诱导效应与共轭效应。电子效应包含诱导效应与共轭效应。通过影响有机化合物分子中电子云的分通过影响有机化合物分子中电子云的分布而起作用的。布而起作用的。第80页

41、/共99页 存在于不同的原子形成的存在于不同的原子形成的极性极性共价键中如：共价键中如： Xdd Ad+d+ 在多原子分子中，这种极性还可以沿着分子链进行传递在多原子分子中，这种极性还可以沿着分子链进行传递 Xdd A Ad+d+ B Bdd+dd+ C Cddd+ddd+ Yd+d+ A Add B Bdddd C Cdddddd 由于由于原子或原子团电负性原子或原子团电负性的影响，引起分子中电子云沿的影响，引起分子中电子云沿键键传递的效应称为诱导效应。传递的效应称为诱导效应。第81页/共99页 这种效应经过三个原子后其影响就很小这种效应经过三个原子后其影响就很小 诱导效应的方向，是以氢原子

42、作为标准。用诱导效应的方向，是以氢原子作为标准。用I表示表示 Yd d+ d d-CR3 HCR3 Xd d- d d+CR3 +I效应效应 比较标准比较标准 I 效应效应第82页/共99页比较标准：以比较标准：以H为标准为标准常见的吸电子基团（吸常见的吸电子基团（吸电子电子诱导效应用诱导效应用-I表示表示）NO2 CN F Cl Br I C C OCH3 OH C6H5 C=C H常见的给电子基团（给常见的给电子基团（给电子电子诱导效应用诱导效应用+I表示）表示）(CH3)3C (CH3)2C CH3CH2 CH3 H第83页/共99页第84页/共99页共轭效应一定存在于共轭体系中，共轭体

43、系有以下几类：共轭效应一定存在于共轭体系中，共轭体系有以下几类：第85页/共99页CH2CHCHCHCHCHCHCHCHOCH2CHCHCHCHCHCHCHCHOCH2第86页/共99页定义：当定义：当C-H 键与键与 键（或键（或p电子轨道）处于共轭位置时，也电子轨道）处于共轭位置时，也会产生电子的离域现象，这种会产生电子的离域现象，这种C-H键键 电子的离域现象叫做电子的离域现象叫做超超共轭效应。共轭效应。 在超共轭体系中，电子偏转的趋向用弧型箭头表示在超共轭体系中，电子偏转的趋向用弧型箭头表示。 - 超共轭超共轭 - p 超共轭超共轭C CHHHRR+HHHC CH CH2第87页/共9

44、9页 在共轭体系中，在共轭体系中，凡是能够给出电子（推电子）的原凡是能够给出电子（推电子）的原子或基团，具有正共轭效应，用子或基团，具有正共轭效应，用+C表示；表示；X C C C C+C效应多出现在效应多出现在p 共轭体系中比较常见。如在共轭体系中比较常见。如在苯酚、苯胺分子中，苯酚、苯胺分子中，OH、NH2具有强具有强+C效应效应第88页/共99页-C效应在效应在共轭体系中比较常见。共轭体系中比较常见。如在如在,不饱和羧酸及不饱和腈中。不饱和羧酸及不饱和腈中。COOH与与CN都具有强的都具有强的-C效应。效应。凡是具有吸引电子效应的原子或基团，称其具有凡是具有吸引电子效应的原子或基团，称其

45、具有负共轭效应，用负共轭效应，用-C表示。表示。C C C O第89页/共99页 具有具有+C效应的基团：效应的基团： O- - NR2 NHR NH2 OR OH NHCOR OCOR CH3 F Cl Br 具有具有C效应的基团：效应的基团： CN NO2 SO3H COOH CHO COR COOR CONH2第90页/共99页特点：特点：1 超共轭效应比超共轭效应比共轭共轭效应效应弱得多。弱得多。 2 在超共轭效应中，在超共轭效应中， 键键一般是给电子的，一般是给电子的， C-H键键 越多，越多，超共轭效应超共轭效应越大。越大。 -CH3 -CH2 R - CH R2 -CR33 只能在只能在共轭体系中传递。共轭体系中传递。4 不管不管共轭体系有多大，共轭体系有多大，共轭效应能贯穿共轭效应能贯穿于整个于整个共轭体系中。共轭体系中。第91页/共99页四、分子结构四、分子结构(struc