① 鲍林不相容原理(每个轨道最多容纳两个电子且自旋反平行配对) ② 能力最低原理(电子尽可能占据能量最低的轨道)
③ 洪特规则(多个相同的简并轨道必须逐一填充一个自旋平行的电子) 价键理论:
① 如果原子各有一个未成对电子且自旋反平行,就能配对耦合形成共价键有2个或3个未成对电子那个就能形成双键和三键 ② 未成对电子配对后不能与其他电子配对(饱和性)
③ 电子云重叠越大成键越稳定尽可能在电子云密度最大处重叠(方向性)
④ 能量相近的轨道可以杂化,形成能量相等的轨道,成键能力更强(SP、SP2、SP3) Br ? nsted酸碱理论:
酸是质子的给体,碱是质子的受体。
酸 共轭碱 碱 共轭酸 酸强度用酸在水中的解离常数Ka来测定,碱也一样。
PKa=-lgKa PKa<4 强酸PKa>4弱酸
Lewis酸碱理论:
酸是电子的受体,碱是电子的给体。
碱 酸 酸碱加和物 有机反应的类型:
按断键的方式分为均裂和异裂,此外还有协同 ① 均裂反应-自由基反应 ② 异裂反应-离子型反应 ③ 协同反应-成键断键同步发生
第二章 烷烃(alkane)
开链饱和烷烃通式:CnH2n+2
同系列:结构相似,通式相同组成上差若干个CH2的一系列化合物 同系物:同系列的各化合物互为同系物 构造:分子中原子间相互连接的方式和次序
构象:由于键的旋转而产生的分子中原子或原子团在空间上的不同排列方式(交叉式和重叠式是两种极限式) 命名法:
① 选最长的、取代基最多的为主链 ② 从支链最近处开始编号 ③ 较优基团后列出 ④ 支链编号最小原则
较优基团的次序原则: ① 原子序数大较优
② 对于原子团,若第一个原子相同则比较与其连接的其他原子 烷烃的结构:
碳原子的SP3杂化:C原子构型(2S)2(2Px)1(2Py)1中的2S中的一个电子激发到2Pz即(2S)1(2Px)1(2Py)1(2Pz)1形成4个相等的SP3杂化轨道,都可以和H的1S轨道及另一个C的SP3杂化轨道在轴向重叠形成C-H,C-Cσ键 乙烷的构象:
纽曼投影式 透视式 烷烃的物理性质:
沸点(Boil point)M↑BP↑对于同碳数的烷烃,支链越多BP越低。因为烷烃为非极性分子,分子间的吸引力为色散力,它只能在近距离起作用,支链越多不利于分子紧密的靠在一起,所以色散力弱BP低;低级烷烃质量小,每增加一个CH2,M变化大,BP相差大,高级烷烃M相差小,BP相差小,不易分离。
熔点(melt point)M↑MP↑一般偶碳数熔点比奇碳数升高多,因为偶碳数的两端甲基不在同一个方向如积大,MP高
堆积紧密,分子接触面
相对密度:甲烷三十烷其他烷烃在此之间 溶解度:不溶于水,溶于有机溶剂 烷烃的化学性质
1、 取代反应(substitution reaction)
① F2是唯一能与烷烃自动发生反应的卤素,反应剧烈
② 在漫反射和热的作用下CH4与Cl2反应(Free radical theory) 链引发 链转移
链终止
事实上由于CH3Cl及CH2Cl2,CHCl3上的C-H的解离能小于CH4上的C-H的解离能,所以卤代可以继续进行
氯气过量时,CCl4为主产物,只有CH4大量过量时CH3Cl才是主产物 丙烷的氯代:
自由基反应中,自由基是反应中间体,中间体越稳定越有利于反应 自由基的稳定性:叔碳自由基>仲>伯> ?CH3
不同氢的卤代活性顺序:叔氢>仲氢>伯氢>甲烷上的氢 卤素与烷烃的反应活性:F2>Cl2>Br2>I2
因为Br2与烷烃的反应比较困难,对氢的选择性高,产物纯净而Cl2对氢的选择性差,产物不纯。 2、 氧化反应(oxidation reaction) ① 完全氧化反应
同碳数的烷烃,正构烷烃燃烧焓最大,含支链越多,燃烧焓越小 ② 部分氧化反应
被氧化剂氧化成醛、酮、酸等 3、 异构化
异构化可以改善油品辛烷值
4、 热裂(自由基机理)
烷烃在没有氧气的条件下热分解的反应,可发生C-C及C-H键的均裂;C-C断裂一般开始在长链中间断裂,再进行一系列β-C断裂;C-H的断裂需要较高的温度。热烈的主产物为更小的烷烃、烯烃、H2、C