第一章绪论 本章学习要求 (1)了解有机化学及有机化合物的定义、学习任务及研究对 象 (2)掌握以下基本概念:分子结构、构造、均裂、异裂、自 由基、中间体、诱导效应、官能团 (3)理解共价键的形成和属性。 (4)木章重点:均裂和异裂、有机反应类型、诱导效应。难 点:分子轨道理论 本章基本内容 (一)有机化合物和有机化学 有机化合物是碳氢化合物及其衍生物。但碳木身和一些简单 的碳化合物,如碳酸盐、碳的氧化物和金属氰化物等被看作是无 机化合物。有机化学是研究有机化合物的组成、结构、性质、合 成及其应用的学科。 (二)有机化合物的特点 有机化合物的结构特点是有同分异构现象,故有机化合物的 数量庞大。与无机化合物相比,它的性质特点是易燃烧、熔点和 沸点低、难溶于水、反应速度慢、反应复杂。 (三)分子结构和构造式 分子是由组成的原子按照一定的排列顺序,相互影响相互作 用而结合在一起的整体,这种排列顺序和相互关系称为分子结构。 分子结构包括分子的构造、构型和构象。分子中原子间相互
有机化学学习指导 连接的次序称为构造。表示分子构造的化学式称为构造式,构造 式常用短线式、缩简式、键线式、 Lewis电子式等表示。例如, 正丁醇的四种构造式可表示为 HHH H CHCH,CHoCH,OH H-C-C-C--C-0-H HHH H 缩简式 短线式 HHHHH H: C: C:C:C:O: H OH HHHHH 键线式 Lewis电子式 (四)共价键 1.共价键的形成 共价键形成的理论解释有多种,其中常用的有价键理论和分 子轨道理论。 这两种理论的区别在于:价键理论认为成键电子处于成键原 子之间,是定域的;分子轨道理论认为成键电子不再定域于两个 成键原子之间,而是在整个分子内运动,是离域的。 2.共价键的属性 共价键的属性可用键长、键能、键角、键的极性等物理量来 表征。键能反映了共价键的强度,通常键能越大键越牢固。键角 反映了分子的空间结构。共价键的极性用偶极矩(n)来度量,p 是电荷与正负电荷中心之间距离的乘积(=qd),单位为Cm 为矢量,常用+一箭头表示。=0的分子是非极性分子,M≠0 的分子是极性分子。μ越大,分子的极性越强。 3.共价键的断裂方式和有机反应类型 (1)共价键的断裂方式共价键的断裂有两种方式—均 裂和异裂。均裂是成键的一对电子平均分给两个成键原子或基团
第一章绪论 例如: a: B 光或热,A Cl: cl Cl·+Cl 异裂是成键的一对电子完全为成键原子中的一个原子或基团 所占有。例如 酸或碱 a: B A++:B (CH,)3C: Br-(CH3)3C +: BI (2)有机反应类型均裂产生具有未成对电子的原子或基 团,称为自由基或游离基,异裂的结果产生了正、负离子。自由 基和正、负离子都是在反应过程中暂时生成的、瞬间存在的活性 基团,称为中间体。由自由基中间体引起的反应称为自由基反应 由共价键异裂产生正、负离子而进行的反应,称为离子反应。有 机反应多数属于自由基反应或离子反应,还有一类反应无活性中 间体存在,反应中旧键的断裂和新键的生成同时进行,称为协同 反应。 三、典型例题解析 例1.1燃烧樟脑0.0132g,得到CO20.0382g,H2O0.0126g, 经定量分析得知,除含C、H、O外,不含其他元素,请计算它 的实验式。 解:0.0132g樟脑中碳原子为:0.038× 8.68×10 44.01 氢原子为:0.0126×-×2=1.40×10-3 18.01 氧原子为 (0.0132-8.68×10×12.01-14×103×1.008)÷16 =8.53×105
有机化学学习指导 C:H:O=(8.68×104):(1.40×103):(8.53×103) 所以樟脑的实验式为C1o1O。 例1.2写出下列化合物的 Lewis电子式 (1)CH3CHO(2)CH3CN(3)COC2(光气) (4)N2H4(肼) 解 H HH 1)H:C:C:O:(2)H:C:C:N:(3)C:C:C1(4)H:N:N:H H 例13NH3和NF3在四面体的第四个角上都有一对未共用电 子,而且N与F之间和N与H之间的电负性差基本相同(N与F 差1.0,N与H差0.9),但NH3的偶极矩(487×10-Cm)为 什么比NF3的偶极矩(0.80×10-Cm)大得多? 解:NF3和NH3分子的空间构型均为三角锥形,如图1.1所 H H NH3 NF 图11NH3和NF3分子的空间构型 NF键中偶极矩方向为N+一F,而NH中则为以下形 式:H+一N。前者能抵消未共用电子对对N的影响,后者则加 强这个影响。所以NH3的偶极矩比NF3的偶极矩大得多 四、习题 (一)补充习题
第一章绪论 1.吗啡的元素分析值为:C71.6%,H6.7%,N4.9%。写出 吗啡的实验式。 2.燃烧某有机化合物CHO269mg,可得CO25.20mg及 H2O32mg。已知化合物的相对分子质量约为45。求这个化合物 的分子式 3.写出下列化合物正确的 Lewis电子式。 (1)H2C=C=CH2 (2)NO2(3)BrCN (4)H2C=C=O 4.虽然HCl键长(0.127mm)比HF(0.092mm)的长,但 的偶极矩(3.44×10-3°C·m)却比HF的偶极矩 (584×10-°C·m)小,请解释这个事实。 5.CO2的偶极矩4=0,而H2O的=6.14×10C·m。试判 断CO2和H2O分子的空间构型 二)《有机化学》(高鸿宾主编,第三版,高教出版社,1999) 部分习题(略) 五、部分习题答案或提示 (一)补充习题答案或提示 1.C、H、N质量分数和小于100%,所以吗啡中还含有氧 氧的质量分数(v)为:100%-71.6%-6.7%-4.9%=16.8%。 C:H:0:N=71.6.67.16849 ≈17:19:3:1 12.011.0081614.007 所以,吗啡的实验式为C1H1O3N。 5.20× 44.01 ×100%=4.39×102 2.69 3.20×1 2 18.02 ×100%=1.32×10
有机化学学习指导 z=(100%-439%×12.01-13.20%×1.008)× 2.12×102 x:y:z=(4.39×102):(1.32×10):(2.12×102) 6:1 所以,这个化合物的分子式为C2H5O。 3.(1)和(4)略。(2)0:N:O:ˉ(3):Br:C:N 4.偶极矩=q×d。因为F的电负性比Cl大,虽然HF的 d比HC1的小,但q却比较大,所以HF的偶极矩比HCI的大。 5.氧原子电负性大于碳原子,碳氧键的偶极矩为 CO2分子中μ=0,分子只能呈直线型结构,才能使两个碳 氧键的偶极矩相互抵消而使μ=0。而H2O分子中μ≠0,说明两 个氢氧键的偶极矩没有相互抵消,因此HOH键角不可能为 180°,不在一条直线上,而是弯曲的,H2O分子呈V型结构 (二)《有机化学》(高鸿宾主编,第三版,高教出版社,199) 部分习题答案或提示 1.略 2.(1)、(4)、(5)、(6)为极性分子;(2)、(3)为非极性分 3.(1)脂肪族卤代烃(2)脂肪族羧酸(3)脂环族 (4)芳香族醚(5)芳香族醛(6)杂环化合物 (7)脂肪族胺(8)炔烃 (9)脂环族醇 4.按官能团区分:(1)、(3)、(4)、(8)为醇;(2)、(5)、(6)、 (⑦)、(9)为羧酸。按碳架区分:(1)、(2)属于芳香族;(3) (6)、(8)、(9)属于脂肪族;(4)、(5)属于脂环族;(7)属于 杂环化合物
第一章绪论 H 5.(1)~(5)略,(6)H:C 6.因为在乙烷分子中,CC键键能(347kJ·mol-)比CC 键键能(414kJ·mol-)低,键较弱,容易裂解,所以CC键先断 裂。这是个吸热过程 7.氧的质量分数(v)为:100%-704%-13.9%=15.7% 70.413.915.7 C: h: O 6:14:1 12.011.00816 所以,该醇的实验式为CH14O。 8.C:_92.1.7.9 12.011.008 所以它的实验式为CH 因为它的相对分子质量为78,所以它的分子式为C6H6
