3.3、烷烃的结构 甲烷的分子结构 甲烷的结构式一般写成(H4,近代物理方法测定,甲烷分子为一正四 面体结构,碳原子位于正四面体中心,四个氢原子位于正四面体的四个顶 点。四个碳氢键的键长都为0.109m,键能为4149kJ·mol,所有H-CH 的键角都是1095°。甲烷分子的正四面体结构见图 从碳原子的杂化轨道理论也可以理解甲烷分子的正四面体结构。在形 成甲烷分子时,四个氢原子的轨道沿着碳原子的四个杂化轨道的对称轴方 向接近,实现最大程度的重叠,形成四个等同的CHo键。 乙烷分子中的碳原子也是以s杂化的。两个碳原子各以一个sp轨道重叠 形成C=Co键,两个碳原子又各以三个sp杂化轨道分别与氢原子的1s轨 道重叠形成六个等同的C-Hσ键 2.4烷烃的构象 在常温下,乙烷分子中的两个甲基并不是固定在一定位置上,而是可 以绕CCo键自由旋转,在旋转中形成许多不同的空间排列形式。这种由 于绕单键旋转而产生的分子中的原子或基团在空间的不同排列方式,叫做 构象( conformation),同一分子的不同构象称为构象异构体。 乙烷分子可以有无数种构象,但从能量的观点看只有两种极限式构象: 交叉式构象和重叠式构象。交叉式构象两个碳原子上的氢原子距离最远 相互间斥力最小,因而内能最低,稳定性也最大,这种构象称为优势构象。 在重叠式构象中,两个碳原子上的氢原子两两相对,相互间斥力最大,内 能最高,也最不稳定。其它构象内能介于二者之间。 表示构象可以用透视式或纽曼( Newman)投影式5 3．3、烷烃的结构 甲烷的分子结构 甲烷的结构式一般写成 ，近代物理方法测定，甲烷分子为一正四 面体结构，碳原子位于正四面体中心，四个氢原子位于正四面体的四个顶 点。四个碳氢键的键长都为 0.109nm，键能为 414.9kJ•mol-1 ，所有 H-C-H 的键角都是 109.5o。甲烷分子的正四面体结构见图。 从碳原子的杂化轨道理论也可以理解甲烷分子的正四面体结构。在形 成甲烷分子时，四个氢原子的轨道沿着碳原子的四个杂化轨道的对称轴方 向接近，实现最大程度的重叠，形成四个等同的 C-Hσ键。 乙烷分子中的碳原子也是以 sp 3 杂化的。两个碳原子各以一个 sp 3 轨道重叠 形成 C-C σ键，两个碳原子又各以三个 sp 3 杂化轨道分别与氢原子的 1s 轨 道重叠形成六个等同的 C-H σ键。 2．4 烷烃的构象 在常温下，乙烷分子中的两个甲基并不是固定在一定位置上，而是可 以绕 C-Cσ键自由旋转，在旋转中形成许多不同的空间排列形式。这种由 于绕单键旋转而产生的分子中的原子或基团在空间的不同排列方式，叫做 构象（conformation），同一分子的不同构象称为构象异构体。 乙烷分子可以有无数种构象，但从能量的观点看只有两种极限式构象： 交叉式构象和重叠式构象。交叉式构象两个碳原子上的氢原子距离最远， 相互间斥力最小，因而内能最低，稳定性也最大，这种构象称为优势构象。 在重叠式构象中， 两个碳原子上的氢原子两两相对，相互间斥力最大，内 能最高，也最不稳定。其它构象内能介于二者之间。 表示构象可以用透视式或纽曼（Newman）投影式。 CH4 H H H H C