7.1.1 碳原子的成键特点 烷烃的结构 课件 2023-2024学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

第七章 有机化合物 第一节 认识有机化合物 课时1 碳原子的成键特点 烷烃的结构 亮亮图文旗舰店 https://liangliangtuwen.tmall.com 课堂导入 目前，人们在自然界发现和人工合成的物质已超过1亿种，其中绝大多数都是有机化合物，而且新的有机化合物仍在源源不断地被发现或合成出来。 碳在地壳中的含量很低，但含碳的有机物分布却极广，其不仅构成了生机勃勃的物质世界，还是燃料、材料、食品、药物等的主要来源。 课堂学习 有机化合物中碳原子的成键特点 有机物是含碳化合物(碳的氧化物、碳酸、碳酸盐、碳酸氢盐、氰化物、硫氰化物、碳硫化物、金属碳化物、碳硼烷等除外)或碳氢化合物及其常见衍生物的总称。 尽管上述物质属于含有碳的化合物，但它们的组成和结构更像无机物，因此属于无机物。 常见反例 碳的氧化物 CO、CO2 碳酸及碳酸盐 H2CO3、Na2CO3 氢氰酸及氰化物 HCN、NaCN 硫氰酸及硫氰酸盐 HSCN、KSCN 某些碳化物 CS2、CaC2、SiC 课堂学习 有机化合物中碳原子的成键特点 碳在元素周期表中的位置为第二周期第IVA族，最外层有四个电子，既不容易得到电子也不容易失去电子，因此一般通过共价键形成化合物。 若是需要达到稳定结构，碳原子需要形成四个共用电子对，比如之前接触过的甲烷(CH4)便是碳原子与四个氢原子形成了四个共用电子对从而达到稳定结构，甲烷也是最简单的有机化合物。 你能画出甲烷(CH4)的结构式和电子式吗？ 其空间构型又是怎么样的？ 之前的学习中我们已经掌握了位−构−性之间的联系，你能利用这种方法分析碳原子的成键方式吗？ 课堂学习 有机化合物中碳原子的成键特点 有机物中的每个碳原子不仅能与其他原子形成四个共价键，而且碳原子与碳原子之间也能形成共价键，可以形成单键、双键或三键。 课堂学习 有机化合物中碳原子的成键特点 多个碳原子之间可以结合成碳链(可以分为直链结构和支链结构)，也可以结合成碳环，从而构成有机物链状或环状的碳骨架。 结合下图中的碳链结构，思考若是4个碳相互结合成为有机物的骨架，可以有多少种结构？ 课堂学习 有机物分子可能只含有一个或几个碳原子，也可能含有成千上万个碳原子。 碳原子间可以以单键、双键或三键相结合，也可以形成碳链或碳环等碳骨架。 含有相同碳原子数的有机物分子，也可能因为碳原子之间成键方式或碳骨架的不同而具有多种结构。 有机化合物中碳原子的成键特点 结合下图中显示的4个碳原子相互结合的几种方式，若是碳原子的其余共价键均与氢原子相连，你能写出各物质的分子式，并以此分析以碳为骨架的有机物种类繁多的原因吗？ C4H10 C4H8 C4H10 C4H6 C4H8 C4H8 C4H6 C4H8 C4H8 课堂学习 有机化合物中碳原子的成键特点 对于一种新物质的学习来说，我们一般都需要分析其成键方式和空间结构，因此在之前的学习中，我们便接触相关的知识。 将微观的分子结构通过模型呈现出来，便于我们了解分子中原子的结合方式与空间位置关系，获取更多的结构信息。 随着现代信息技术的发展，除了实物模型，还可以通过计算机对物质的结构进行模拟和计算。 这是人们探索物质结构的重要方法，也是学习化学的直观工具。 美国化学家鲍林便从事化学键理论和物质结构研究，曾获1954年诺贝尔化学奖和1962年诺贝尔和平奖。 课堂学习 烷烃的结构 比如我们进行最简单的有机物——甲烷的学习的时候，一定会学习甲烷的结构式和电子式，从而根据原子结构判断其空间构型。 甲烷的原子连接情况我们已经知道，是一个碳原子和四个氢原子形成共价键连接，那么它的空间构型会是怎么样的？ 实验数据表明，甲烷分子中的5个原子不在同一平面上，而是形成了正四面体的空间结构。 碳原子位于正四面体的中心，4个氢原子分别位于4个顶点。 分子中的4个C−H的长度和强度相同，相互之间的夹角相等，即109°28′。 课堂学习 与甲烷结构类似的有机化合物还有很多，随着分子中碳原子数的增加，还存在着乙烷、丙烷、丁烷等一系列物质，你能根据碳原子的成键规律补充完成下表吗？ 烷烃的结构 烷烃 甲烷 乙烷 丙烷 丁烷 分子中碳原子数 1 2 3 4 结构式 分子式 CH4 C2H6 C3H8 C4H10 根据表格内容，你有没有发现这类有机物的组成和结构上的共同点？ 烷烃 甲烷 乙烷 丙烷 丁烷 分子中碳原子数 结构式 分子式 课堂学习 烷烃的结构 烃：指只含有碳、氢两种元素的有机化合物，又称为碳氢化合物，可分为饱和烃与不饱和烃两类。 饱和烃：分子间的碳原子均以碳碳单键结合，其余价键均与氢原子结合，使每个碳原子都达到饱和状态，又可以称为“烷烃”。 不饱和烃：分子间的碳原子不仅以碳碳单键结合，还存在着碳碳双键和碳碳三键，双键烃被称为烯烃