第2章烃类——基础有机化合物《有机化学基础》第1节烷烃第二课时同步教学（科学出版社中职药剂二版）

jzddmjx@163.com 第二章 烷烃 有机化学—烷烃 烷烃的结构 一、碳原子的sp3杂化 CH4分子： C原子的电子排布式为 1s22s22px12py12pz0 有机化学—烷烃 价键理论的要点 电子配对原理 最大重叠原理 1. 2. 温故而知新！ 有机化学—烷烃 例如，H2分子的形成可表示为: H↑+H↓→H↑↓H 或简写成 H∶H或H—H 电子配对原理 两个键合原子互相接近时，各提供1个自旋方向 相反的电子彼此配对，形成共价键，故价键理论又 称电子配对法。 有机化学—烷烃 C原子两个未成对的电子分别占据两个角度分布最大值互成90°的p轨道，它只能和两个氢原子的1s未成对电子配对成键，而且，两个氢原子的1s轨道从2px、2py角度分布最大值方向发生重叠，形成键角位90°的CH2分子。 有机化学—烷烃 实验测知CH4分子中的键长、键角却是相同的，CH4分子的构型是正四面体，C原子位于正四面体中心，H原子分别位于四面体的顶点。 有机化学—烷烃 为此，1931 年，鲍林和斯莱脱在价键理论的基础上，提出了杂化轨道概念。 显然价键理论并不符合实际。因此，价键理论是不全面的，必须加以补充和发展。那么，如何解释甲烷中碳的四价与甲烷的正四面体结构呢？ 有机化学—烷烃 碳的外层电子结构 2S22P2 碳为什么呈现四价? sp3杂化 1个S轨道与3个P轨道杂化形成4个能量等同新轨道的过程。4个新轨道称为sp3杂化轨道。空间伸展方向为正四面体的4个顶点。 甲烷的结构 杂化轨道理论解释： 2S2 2P2 4个SP3杂化轨道 激发 杂化 基态 激发态 线性组合 四条轨道在杂化前后有什么不同？ 1.形状不同； 2.空间伸展方向不同； 3.能量不同。 有机化学—烷烃 能量相近的原子轨道，可进行杂化，组成能量相等的杂化轨道。 杂化的结果： ①sp3轨道具有更强的成键能力和更大的方向性。 ②4个sp3杂化轨道间取最大的空间距离为正四面体构型，键角为109.5°。（构型——原子在空间的排列方式。） ③四个轨道完全相同。 有机化学—烷烃 轨道以头对头方式重叠形成的键是σ-键。 SP3杂化轨道 有机化学—烷烃 甲烷分子的形成 有机化学—烷烃 11 σ-键的特点：①键能较大 ②可沿轴线自由旋转 甲烷的结构 有机化学—烷烃 甲烷的构型 甲烷的分子模型 球棍模型 斯陶特模型 透视模型 有机化学—烷烃 乙烷分子（CH3-CH3）的形成 有机化学—烷烃 常见烷烃的球棍模型 甲烷 乙烷 正丁烷 丙烷 异丁烷 有机化学—烷烃 烷烃的构象 构象 围绕单键旋转而产生的分子中原子或基团在空间的不同排列形式。 不同构象间互称构象异构体。 有机化学—烷烃 分子中基团原子空间形象的图示： 为了说明结构特征，先讲几种立体化学表示方法，其中只有一种是平面式的。 (伞型式) (锯架式) 表示前碳 表示后碳 烷烃的构象 （楔形透视式） 有机化学—烷烃 乙烷的构象 重叠式： 交叉式： Newman投影式 烷烃的构象 有机化学—烷烃 乙烷的两种典型构象 透视式 投影式 (Newman式) 重叠式 交叉式 问题:理论上乙烷的构象有多少个? 两种极限构象 其它介于两者之间 有机化学—烷烃 二、 直链烷烃的构象 ∵交叉构型最稳定， ∴直链烷烃中碳链呈平面锯齿形。 有机化学—烷烃 烷烃的物理性质 状态：C1-C4为气体 C5-C17为液体 C18以上固体 石蜡烃 沸点（b.p）： Cn+1> Cn Cn直链> Cn支链 烷烃溶于有机溶剂而不溶于水。 密度随着相对分子质量的增加而略有增加，分子质量大的烷烃，密度近乎常数。 物理性质 有机化学—烷烃 一些直链烷烃的物理常数（P19-21） （本书常温常压是指：25℃，0.1MPa） 名称 结构简式 常温时的状态 熔点/℃ 沸点/ ℃ 相对 密度 水溶性 甲烷 CH4 气 -183 -162 0.466 不溶 乙烷 CH3CH3 气 -172 -88.5 0.572 不溶 丙烷 CH3CH2CH3 气 -187 -42 0.585 不溶 丁烷 CH3(CH2)2CH3 气 -138 0 0.5788 不溶 戊烷 CH3(CH2)3CH3 液 -130 36 0.6262 不溶 十八烷 CH3(CH2)16CH3 固 28 308 0.7780 不溶 直链烷烃 折线 平滑曲线 P19表22 P20图2-11 有机化学—