级课件有机化学

复旦大学环境科学与工程系2013年9月11日唐幸福环境系303室Lavoisier,A.L.1743—1794

（French）1781年 蜡、酒精、橄榄油——C、H、O、X组成学史明理学史明理Friedrch

Wohler

（Germany）NH4CNO

△

CO(NH2)2学史明理Kolbe,A.W.H

（Germany）NH4CNO

△

CO(NH2)2氯、水、四氯化碳在光作用下合成三氯醋酸1850－1900年，煤焦油化学时代1900－1940年，煤焦油→染料、药物、炸药1940年－，石油→三大合成材料（橡胶、塑料、合成纤维）1990年－，有机化学与生命科学、环境科学、材料科学、能源工业、国防工业、电子工业、信息产业等科学结合时代。学史明理学史明理G.N.Lewis经典共价键理论HONOOHO

NOO学史明理OH

O

NO杂化轨道理论OHO

NOLinus

Carl

Pauling复旦人——精益求精师者，传道授解惑《有机化学》——生命的科学1965年：中国首次人工合成牛胰岛素结晶《有机化学》——碳的科学1.5.1价键理论要点：共价键是两个原子轨道相互重叠的结果；成键电子定域于成键原子之间；共价键具有饱和性；共价键具有方向性。返回·+·····氢原子原子轨道重叠氢分子(1)氢分子的形成返回yx(2)共价键的方向性y沿x轴方向最大重叠成键x沿y轴方向重叠小不成键返回1.5.2分子轨道理论要点：成键电子的运动范围不是局限于两个成键原子之间，而是在整个分子的区域内；分子中价电子的运动状态用分子轨道描述；分子中的电子根据能量最低原理、保里原理和洪特规则填充在分子轨道上；决定分子化学性质的主要是原子的价电子。返回·+······+···能量φ1sφ1s原子轨道Ψ1s=

φa+φb

成键轨道Ψ*1s=

φa-φb

反键轨道氢分子的轨道和轨道能级图Ψ*1sΨ1s返回++++---+2s2p+-+2S+2Px+-+2Py++-

-+-1.5.3轨道杂化理论平面三角形sp2杂化轨道直线型sp杂化轨道sp杂化sp2杂化返回+

-+2S+2Px+-++-2Pz+2Py正四面体形Sp3杂化轨道1.5.3轨道杂化理论sp3杂化返回有机化合物中的碳原子的杂化状态激发杂化Sp3杂化Sp2杂化Sp杂化基态碳原子激发态碳原子返回r1dr4r2r3bad::a－b键长r

:a原子范氏半径1:r2::a原子共价半径r3::b原子范氏半径r

:b原子共价半径4:d

=

r2

+

r41.6共价键的属性键长：成键原子的核间距离返回二、现代共价键理论（一）原子轨道电子在核外空间运动遵循量子力学规律，它在空间的运动状态可用波函数F

(习惯上称原子轨道）来描述。S轨道xyzxyp轨道z（二）现代共价键理论基本要点1、当两个原子相互接近到一定距离时，自旋方向相反的单电子相互配对（即两原子轨道重叠）2、共价键的饱和性－－每个原子形成共价键的数目取决于该原子中的单个电子数目3、共价键的方向性－－共价键的形成必须尽可能沿着原子轨道最大程度重叠的方向进行。4、杂化－－同一个原子中参与成键的几个能量相近的原子轨道可以重新组合，重新分配能量和空间方向，组成数目相等的，成键能力更强的新的原子轨道的过程。这种新的原子轨道叫做杂化轨道。三、杂化轨道（一）sp3

杂化2s2px

2py

2pz激发2s2px

2py

2pz杂化sp3xyzxyzo10928'（二）sp2

杂化2s2px

2py

2pz激发2s2px

2py

2pz杂化2pzsp2xyzxyzxz120°（三）sp

杂化2s2px

2py

2pz激发2s2px

2py

2pz杂化2pxsp2pzxyzxyzxyz四、共价键的属性键长、键角、键能和键的极性等物理量（一）

键长

成键两原子核间的距离(pm)（二）键角

分子中一个原子与另外两个原子形成的两个共价键在空间所夹的角如：甲烷键角为109°28′（三）键能1、离解能裂解分子中某一个共价键时所需的能量2、键能以共价键结合的双原子分子裂解成原子时所吸收的能量双原子分子：键能＝离解能多原子分子：键能＝离解能的平均值CH4．CH3

＋

．H

＋

435.1

kJ·mol

-1．CH3．．CH2．．CH2

＋

．H

＋

443.5

kJ·mol

-1．．CH

＋

．H

＋

443.5

kJ·mol

-1甲烷的键能415.3kJ·mol-1．．CH．．．

．．C

．＋

．H

＋

338.9

kJ·mol

-1（四）共价键的极性1、非极性共价键２、极性共价键H－

HH

δ

+

－Ｃl