級(jí)課件有機(jī)化學(xué)

復(fù)旦大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系2013年9月11日唐幸福環(huán)境系303室Lavoisier,A.L.1743—1794

（French）1781年 蠟、酒精、橄欖油——C、H、O、X組成學(xué)史明理學(xué)史明理Friedrch

Wohler

（Germany）NH4CNO

△

CO(NH2)2學(xué)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，煤焦油化學(xué)時(shí)代1900－1940年，煤焦油→染料、藥物、炸藥1940年－，石油→三大合成材料（橡膠、塑料、合成纖維）1990年－，有機(jī)化學(xué)與生命科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、材料科學(xué)、能源工業(yè)、國(guó)防工業(yè)、電子工業(yè)、信息產(chǎn)業(yè)等科學(xué)結(jié)合時(shí)代。學(xué)史明理學(xué)史明理G.N.Lewis經(jīng)典共價(jià)鍵理論HONOOHO

NOO學(xué)史明理OH

O

NO雜化軌道理論OHO

NOLinus

Carl

Pauling復(fù)旦人——精益求精師者，傳道授解惑《有機(jī)化學(xué)》——生命的科學(xué)1965年：中國(guó)首次人工合成牛胰島素結(jié)晶《有機(jī)化學(xué)》——碳的科學(xué)1.5.1價(jià)鍵理論要點(diǎn)：共價(jià)鍵是兩個(gè)原子軌道相互重疊的結(jié)果；成鍵電子定域于成鍵原子之間；共價(jià)鍵具有飽和性；共價(jià)鍵具有方向性。返回·+·····氫原子原子軌道重疊氫分子(1)氫分子的形成返回yx(2)共價(jià)鍵的方向性y沿x軸方向最大重疊成鍵x沿y軸方向重疊小不成鍵返回1.5.2分子軌道理論要點(diǎn)：成鍵電子的運(yùn)動(dòng)范圍不是局限于兩個(gè)成鍵原子之間，而是在整個(gè)分子的區(qū)域內(nèi)；分子中價(jià)電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)用分子軌道描述；分子中的電子根據(jù)能量最低原理、保里原理和洪特規(guī)則填充在分子軌道上；決定分子化學(xué)性質(zhì)的主要是原子的價(jià)電子。返回·+······+···能量φ1sφ1s原子軌道Ψ1s=

φa+φb

成鍵軌道Ψ*1s=

φa-φb

反鍵軌道氫分子的軌道和軌道能級(jí)圖Ψ*1sΨ1s返回++++---+2s2p+-+2S+2Px+-+2Py++-

-+-1.5.3軌道雜化理論平面三角形sp2雜化軌道直線(xiàn)型sp雜化軌道sp雜化sp2雜化返回+

-+2S+2Px+-++-2Pz+2Py正四面體形Sp3雜化軌道1.5.3軌道雜化理論sp3雜化返回有機(jī)化合物中的碳原子的雜化狀態(tài)激發(fā)雜化Sp3雜化Sp2雜化Sp雜化基態(tài)碳原子激發(fā)態(tài)碳原子返回r1dr4r2r3bad::a－b鍵長(zhǎng)r

:a原子范氏半徑1:r2::a原子共價(jià)半徑r3::b原子范氏半徑r

:b原子共價(jià)半徑4:d

=

r2

+

r41.6共價(jià)鍵的屬性鍵長(zhǎng)：成鍵原子的核間距離返回二、現(xiàn)代共價(jià)鍵理論（一）原子軌道電子在核外空間運(yùn)動(dòng)遵循量子力學(xué)規(guī)律，它在空間的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可用波函數(shù)F

(習(xí)慣上稱(chēng)原子軌道）來(lái)描述。S軌道xyzxyp軌道z（二）現(xiàn)代共價(jià)鍵理論基本要點(diǎn)1、當(dāng)兩個(gè)原子相互接近到一定距離時(shí)，自旋方向相反的單電子相互配對(duì)（即兩原子軌道重疊）2、共價(jià)鍵的飽和性－－每個(gè)原子形成共價(jià)鍵的數(shù)目取決于該原子中的單個(gè)電子數(shù)目3、共價(jià)鍵的方向性－－共價(jià)鍵的形成必須盡可能沿著原子軌道最大程度重疊的方向進(jìn)行。4、雜化－－同一個(gè)原子中參與成鍵的幾個(gè)能量相近的原子軌道可以重新組合，重新分配能量和空間方向，組成數(shù)目相等的，成鍵能力更強(qiáng)的新的原子軌道的過(guò)程。這種新的原子軌道叫做雜化軌道。三、雜化軌道（一）sp3

雜化2s2px

2py

2pz激發(fā)2s2px

2py

2pz雜化sp3xyzxyzo10928'（二）sp2

雜化2s2px

2py

2pz激發(fā)2s2px

2py

2pz雜化2pzsp2xyzxyzxz120°（三）sp

雜化2s2px

2py

2pz激發(fā)2s2px

2py

2pz雜化2pxsp2pzxyzxyzxyz四、共價(jià)鍵的屬性鍵長(zhǎng)、鍵角、鍵能和鍵的極性等物理量（一）

鍵長(zhǎng)

成鍵兩原子核間的距離(pm)（二）鍵角

分子中一個(gè)原子與另外兩個(gè)原子形成的兩個(gè)共價(jià)鍵在空間所夾的角如：甲烷鍵角為109°28′（三）鍵能1、離解能裂解分子中某一個(gè)共價(jià)鍵時(shí)所需的能量2、鍵能以共價(jià)鍵結(jié)合的雙原子分子裂解成原子時(shí)所吸收的能量雙原子分子：鍵能＝離解能多原子分子：鍵能＝離解能的平均值CH4．CH3

＋

．H

＋

435.1

kJ·mol

-1．CH3．．CH2．．CH2

＋

．H

＋

443.5

kJ·mol

-1．．CH

＋

．H

＋

443.5

kJ·mol

-1甲烷的鍵能415.3kJ·mol-1．．CH．．．

．．C

．＋

．H

＋

338.9

kJ·mol

-1（四）共價(jià)鍵的極性1、非極性共價(jià)鍵２、極性共價(jià)鍵H－

HH

δ

+

－Ｃl