第1章 绪论
1.1 复习笔记
一、有机化学和有机化合物的特性 1.有机化学的研究对象研究碳化合物的化学。2.有机化学的发展
(1)1828年,德国化学家魏勒(W?hler,F.)制尿素;(2)1845年,柯尔伯 (H.kolber)合成了醋酸;(3)1854年,柏赛罗(M.berthelot)合成油脂类化合 物;之后,布特列洛夫合成了糖类化合物;……
3.有机化合物的特性
碳原子的结构特征使有机物具有与无机物不同的性能:(1)分子组成复杂;
(2) 容易燃烧;(3)熔点低,一般在400C;(4)难溶于水;(5)反应速率比
o
较慢;(6)副反应较多。
二、结构概念和结构理论
分子式相同而结构不同的现象称为同分异构现象(isomerism),把两个或两 个以上具有相同组成的物质称为同分异构体(isomer)。
1. Kekulé A(凯库勒)及Couper A(古柏尔)的两个重要基本规则:碳原子是
四价的;碳原子自相结合成键。
2. 注意有机物结构的几种表示方法:构造式、球棍模型、伞形式。 3. Butlerov A(布特列洛夫)提出化学结构的概念。
4. 范特霍夫首次提出碳原子的立体概念,形成立体化学这一学科分支。
三、化学键
1. 原子核外电子的排布规律
(1) 保里不相容原理(Pauli exclusion principle):每个轨道最多只能容纳两
个电子,且自旋相反配对。
(2) 能量最低原理(principle of lowest energy):电子尽可能占据能量最低的
轨道。原子轨道离核越近,受核的静电引力越大,能量也愈低,故轨道能级顺序
是ls<2s<2p<3s<3p<4s。
(3) 洪特规则(Hund rule):有几个简并轨道(能量相等的轨道)而又无足
够的电子填充时,必须在几个简并轨道逐一地各填充一个自旋平行的电子后,才能容纳第二个电子。
2. 化学键
将分子中的原子结合在一起的作用力称为化学键。典型的化学键有三种:离子键(ion bond)、共价键(covalent bond)和金属键(metallic bond)。
(1) 离子键:依靠正、负离子间的静电引力而形成的化学键称为离子键。离
子键无方向性和饱和性。其强度与正、负离子所带的电价的乘积成正比,与正、负离子间的距离成反比。
(2) 金属键:使金属原子结合成金属晶体的化学键称为金属键。金属键无方
向性和饱和性。
(3) 共价键:两个和多个原子通过共用电子对而形成的化学键称为共价键。
共价键有方向性和饱和性。
3. 价键理论
(1) 若两个原子各有一个未成对电子且自旋反平行,就可偶合配对,成为一
个共价键;若两个原子各有两个或三个未成对电子,就可以形成双键或三键。故原子的未成对电子数就是它的价数。
(2) 如果一个原子的未成对电子已经配对,就不能再与其他原子的未成对电
子配对——这就是共价键的饱和性。
(3) 电子云重叠越多,形成的键越强,即共价键的键能与原子轨道重叠程度
成正比,因此要尽可能在电子云密度最大的地方重叠——这就是共价键的方向 性。
(4) 能量相近的原子轨道可进行杂化,组成能量相等的杂化轨道(hybridized
orbital),这样可使成键能力更强,体系能量降低,成键后可达到最稳定的分子状态。
4. 分子轨道理论
(1) 分子轨道也有不同的能级,每一轨道也只能容纳两个自旋相反的电子,
电子首先占据能量最低的轨道。
(2) 分子轨道的数目与参与形成分子轨道的原子轨道数目相等。两个原子轨
道组成两个分子轨道,其中一个分子轨道是由两个原子轨道的波函数相加组成 ——称为成键轨道;另一个分子轨道是由两个原子轨道的波函数相减组成——称为反键轨道。成键轨道的能量较两个原子轨道的能量低,而反键轨道的能量较两个原子轨道的能量高。
(3) 分子轨道理论认为:电子从原子轨道进入成键的分子轨道,形成化学
键,从而使体系的能量降低,形成稳定的分子。能量降低愈多,形成的分子愈稳定。
(4) 原子轨道组成分子轨道必须具有能量相近、电子云最大重叠以及对称性
相同三个条件。
5. 共价键的极性与分子的偶极矩
(1) 两个不同的原子形成分子时,由于两种原子的原子实对价电子的吸引力
不等,电子不再平均分布,形成的共价键是有极性的。
(2) 在空间具有两个大小相等、符号相反的电荷的分子,构成一个偶极。正
电中心与负电中心上的电荷q与两个电荷中心距离d的乘积,称为偶极矩。其大小可以表示有机分子极性强弱。
6. 共价键的键长、键角和键能
(1) 键长:形成共价键的两个原子核间的平均距离称为共价键的键长
(1ength of covalent bond)。
(2) 键角:分子内同一原子形成的两个化学键之间的夹角称为键角(bond
angle)。常以度数表示。
(3) 键解离能和平均键能:断裂或形成分子中某一个键所消耗或放出的能量
称为键解离能。标准状况下,双原子分子的键解离能就是它的键能;对于多原子分子,某一种键的键能就是分子中该类键的平均键解离能——平均键能。
四、酸碱的概念
近代的酸碱理论主要有:酸碱电离理论、酸碱溶剂理论、酸碱质子理论、酸碱电子理论和软硬酸碱理论。
1. 酸碱电离理论(ionization theory of acid and base)
该理论的要点是:凡在水溶液中能电离并释放出H+的物质叫酸,能电离并放出H0-的物质叫碱。
2. 酸碱溶剂理论(sovent of acid and base)