专题2.1.1 有机物中碳原子的成键特点及结构的表示方法-【步步高】2023-2024学年高二化学选择性必修3（苏教版2019）

第一单元　有机化合物的结构

第1课时　有机物中碳原子的成键特点及结构的表示方法

[核心素养发展目标]　1.能从宏观和微观的角度理解有机化合物分子中碳原子的成键特点。

2.学会用结构式、结构简式与键线式等方法表示有机物的结构，能从共价键的角度分析结构特征，能通过有机物分子结构模型建立对有机物分子结构的直观认识。

一、有机物中碳原子的成键特点

1．碳原子的成键特点

2．碳原子的类型

饱和碳原子：仅以单键方式成键的碳原子。

不饱和碳原子：以双键或三键等方式成键的碳原子。

3．典型分子的结构比较

 

碳原子的成键方式与分子空间结构的关系

(1)4个单键：碳原子与其他4个原子形成四面体结构，分子中所有原子不可能共面。

(2)双键：形成双键的碳原子和与其直接相连的原子处于同一平面上，分子中至少有6个原子共面。

(3)三键：形成三键的碳原子和与其直接相连的原子处于同一直线上，分子中至少有4个原子共线。

(4)苯环：有机物分子中含有一个苯环，至少有12个原子共面。

(1)碳原子只能和碳原子或氢原子形成共价键(　　)

(2)烃分子中氢原子个数可以是奇数也可以是偶数(　　)

(3)含4个碳原子的有机物分子中碳和碳之间最多可以形成4个碳碳单键(　　)

(4)在有机物分子中，与饱和碳原子相连的4个原子(或原子团)在空间上不可能共面(　　)

(5)烯烃分子中所有原子一定在同一平面内(　　)

(6)炔烃分子中所有的碳原子不一定在同一直线上(　　)

(7)二氯甲烷有两种不同的结构(　　)

答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)×

(6)√　(7)×

1．碳原子为什么总是形成4个共价键？

提示　碳原子的最外层有4个电子，在成键过程中，既难失去这些电子，又难得到4个电子，因此，在有机化合物分子中，碳原子总是形成4个共价键。

2．判断有机物分子中的所有原子是否在同一平面上的关键是什么？

提示　是否含有饱和碳原子。

某烃的结构简式为

，根据碳原子成键特点，试回答下列问题：

(1)分子中在同一平面内的碳原子最多有几个？在同一平面内的原子最多有几个？

(2)分子中共直线的碳原子有几个？饱和碳原子和不饱和碳原子分别为多少？

答案　(1)该烃的结构简式可写为，因为单键可以旋转，可以将苯环和乙烯所在的平面旋为同一平面，故同一平面内的碳原子最多有12个；甲基为四面体结构，通过单键旋转，最多可把甲基上的一个氢原子旋在平面内，故分子中同一平面内的原子最多有20个。

(2)因为苯环为平面正六边形，碳碳三键为直线结构，根据该烃的分子结构可知，共直线的碳原子共6个；分子中全部以单键方式成键的碳原子有2个，故饱和碳原子为2个，其余的碳原子分别以双键、三键及苯环中特殊化学键的形式存在，故不饱和碳原子为10个。

结构不同的基团连接后原子共面分析