1.1.2 共价键与同分异构现象 讲义 2021-2022学年高二化学人教版（2019）选择性必修3

有机化合物的机构特点 一、有机化合物中的共价键 1、共价键的类型 有机化合物的共价键有两种基本反应类型:σ键和π键 (1)σ键 ①形成:在甲烷分子中,氢原子的1s轨道与碳原子的一个sp3杂化轨道沿着两个原子核间的键轴,以“头碰头”的形式相互重叠。 ②特点:通过σ键连接的原子或原子团可绕键轴旋转而不会导致化学键的破坏。 ③稳定性:键能相对较大,不易断开。 ④断键与反应类型的关系:主要发生取代反应。 (2)π键 ①形成:在乙烯分子中,两个碳原子均以sp2杂化轨道与氢原子的1s轨道及另一个碳原子的sp2杂化轨道进行重叠,形成4个C—H σ键与一个C—C σ键;两个碳原子未参与杂化的p轨道以“肩并肩”的形式从侧面重叠,形成了π键。 ②特点:通过π键连接的原子或原子团不能绕键轴旋转。 ③稳定性:π键的轨道重叠程度比σ键的小,所以不如σ键牢固,比较容易断裂而发生化学反应。 ④断键与反应类型的关系:主要发生加成反应。 (3)σ、π键个数的计算 一般情况下,有机化合物中的单键是 σ 键,双键中含有一个 σ 键和一个 π键,三键中含有一个 σ 键和两个 π 键。 2、键的极性与有机反应 (1)共价键的极性与反应的活泼性 ①共价键的极性强弱 ②共价键的极性越强,在化学反应中越容易断裂。 (2)分子中基团之间的相互影响 【实验】 水与钠的反应 无水乙醇与钠的反应 实验操作 向两只分别盛有蒸馏水和无水乙醇的烧杯中个加入同样大小的钠(约绿豆大小) 实验现象 钠浮在水面上,剧烈反应,迅速融化成光亮的小球,来回游动,发出“嘶嘶”的响声 钠沉在烧杯底部,钠块表面有气泡产生 实验结论 a. 钠与水反应剧烈 b. 密度:H2O>Na c. 钠与水反应放出大量的热,使钠熔化 a. 钠与无水乙醇反应缓慢 b. 密度:Na >C2H5OH c. 钠与无水乙醇反应放热少,钠为熔化 从共价键的极性角度解释乙醇与钠、水与钠反应的差异: 乙醇、水分别与钠反应时,断裂的都是分子中的O-H,但由于乙醇分子中的O-H的极性比水分子的极性弱,因此相同条件下,乙醇与钠反应没有与水反应剧烈。 (3)有机反应与无机反应的比较 乙醇与HBr反应:CH3—CH2—OH+H—BrCH3CH2—Br+H2O,反应中乙醇分子中断裂的键是C—O,原因是C—O键极性较强。 有机反应相对无机反应,有机反应一般反应速率较小,副反应较多,产物比较复杂。 例题、(2022·全国·高二专题练习)下列分子中,既有非极性键又含有π键的分子是( ) A.C2H4Cl2 B.HCHO C.H2O D.CH2=CH—CH3 变式1、(2022·全国·高二专题练习)下列关于有机化合物中化学键的说法不正确的是( ) A.烷烃中的化学键均为σ键 B.CH3NH2中C—H键的极性比N—H键的极性弱 C.乙烯分子中含有极性键和非极性键 D.1个丙炔分子中含有5个σ键和3个π键 变式2、(2022·全国·高二课时练习)有下列物质:①CH3CH3 ②CH3-CH=CH-CH3③CH3-C≡CH ④CH3CH2OH,请思考回答: (1)上述4种有机物分子中只含有σ键的有_(填序号)。 (2)②分子中σ键与π键的个数比为_。 (3)②③分子中碳原子的杂化类型有_。 (4)④发生酯化反应时,一般断裂的共价键为_键。 (5)④与HBr反应时④中断裂的共价键为_键。 二、有机化合物的同分异构现象 1、概念:化合物具有相同的分子式,但具有不同结构的现象叫同分异构现象,具有同分异构现象的化合物互为同分异构体。 2、分类 (1)同分异构体的类别 同分异构现象 (2)构造类别的比较 3、键线式:将碳、氢元素符号省略,只表示分子中键的连接情况和官能团,每个拐点或终点均表示有一个碳原子。如丙烯可表示为,可表示为。 4、同分异构体的书写方法 (1) 减碳移位法:烷烃 可总结为四句话:主链由长到短,支链由整到散,位置由心到边不到端。 下面以C6H14为例,写出它的同分异构体: ①将分子写成直链形式(只写碳骨架):C―C―C―C―C―C ②从直链中去掉一个C,取下的碳链在主链对称轴的一侧,由心到边不到端: 、 ③从直链上直接去掉2个碳,先考虑2个碳做一个取代基(乙基),乙基不能连在主链是4个碳原子的碳链上,与②中重复。再考虑将2个碳形成两个甲基, (2) 等效氢法 ①同一甲基上的氢原子是等效的。 ②同一碳原子上所连甲基上的氢原子是等效的。如新戊烷()的四个甲基是等效的,所有的氢原子都是等效的,故新戊烷的一氯代物只有一种。 ③处于对称位置上的氢原子是等效的。如的六个甲基是等效的,18个氢原子都是等效的,因此该物质的一氯代物也只有一种。 (3)基元法 如丁基有4种结构、则丁醇(C4H9-OH)、一氯丁烷(C4H9-Cl)、戊醛(C4H9-CHO)等都有4中同分异构体