脂肪烃的结构烷烃的结构杂化轨道类型烷烃中所有碳原子皆课件.ppt

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1、3．脂肪烃的结构（1）烷烃的结构杂化轨道类型烷烃中所有碳原子皆采取sp3杂化，4个sp3杂化轨道在空间呈正四面体分布。P55分子链形状由于4个sp3杂化轨道在空间呈正四面体分布，烷烃中键角为109.5°，故长链烷烃的分子链不是直线，而是折线。9/18/20211分子立体模型：球棒模型（Kekule模型）和比例模型（Stuart模型）。9/18/20212（2）烯烃的结构杂化轨道类型碳原子sp2杂化，三个杂化轨道处于同一平面内，夹角为120°，未参与杂化pz轨道的对称轴垂直于sp2杂化轨道对称

2、轴所在的平面。示例——乙烯：碳的2个sp2杂化轨道分别与2个氢原子的1s轨道重叠形成C—H键，第三个sp2杂化轨道相互重叠形成C—C键，五个键的对称轴在同一平面内。乙烯中所有原子都处于同一平面内，是平面型分子。未参与杂化的pz轨道形成C—C键。9/18/20213（3）炔烃的结构杂化轨道类型碳原子sp杂化，两个sp杂化轨道的对称轴成180°夹角，空间分布呈直线形。未参与杂化的py和pz轨道的对称轴相互垂直，并都垂直于sp杂化轨道的对称轴。示例——乙炔：两个碳原子的sp杂化轨道沿各自对称轴形成C

3、—C键，另两个sp杂化轨道分别与两个氢原子的1s轨道重叠形成两个C—H键，两个py轨道和两个pz轨道分别从侧面相互重叠，形成两个相互垂直的C—C键，形成乙炔分子。9/18/20214补充：三种键的比较(［1］P40)：C–CC=CC≡C键能/kJ·mol-1347611837键长/nm0.1540.1340.120结论：1、双键和叁键的平均键能比单键弱；2、双键和叁键的键长比单键短键的特点——键不能单独存在，只能与键共存于双键或叁键中；——若两个碳原子绕C—C键键轴旋转，C—C键将被

4、破坏。——键重叠程度小，且位于成键原子周围分成上下层，原子对其束缚力低，电子去易流动，键不牢固，易受亲电试剂E+的进攻。9/18/20215（4）环烷烃的结构杂化轨道类型：sp3示例及结构——环丙烷碳原子sp3杂化，但sp3杂化轨道对称轴不在一条直线上。C—C其夹角是105.5°，形成的C—C键是弯曲的，称为弯曲键或香蕉键。结构特点及变化规律——sp3杂化轨道的C-C之间夹角是105.5°。sp3杂化轨道对称轴间的夹角是109.5°。故环丙烷分子内总是存在一种开环的张力—角张力，它力图使C

5、—C—C键角恢复到109.5°。环丙烷的弯曲键中，杂化轨道重叠少，键不牢固。9/18/20216——电子云分布在连接两个碳原子的直线外侧，易受亲电试剂E+（如HBr等）进攻而开环。——相邻两个碳原子上的C—H键是重叠式排列(键长0.1089nm，短于直链的C—H键长0.1095nm)，存在扭转张力，是引起环丙烷不稳定的又一原因。——环丁烷、环戊烷、环己烷分子的碳原子均不处于同一平面内：环丁烷是蝴蝶结构，环戊烷有信封型和扭曲型两种不同结构。环丁烷和环戊烷的C—C—C键角均没有达到109.5°，均存在角

6、张力，但比环丙烷的小。环己烷分子中C—C—C键角为109.5°，没有角张力。故环丙烷、环丁烷、环戊烷、环己烷的环的稳定性依次增大。9/18/20217（5）共轭二烯烃的结构(以1,3﹣丁二烯为例)键参数所有原子都共平面；键角都接近120°；碳碳双键键长（137.3pm）比乙烯的双键（134.0pm）长，单键（148.0pm）比乙烷的（154.0pm）短。键长趋于平均（双键变长，单键变短）杂化轨道类型——sp2杂化，形成3个C—C键，并与6个氢原子形成6个C—H键。——四个pz轨道相互平行，且都能

7、侧面交盖，形成一个整体键，称大键或共轭键。9/18/20218定域键(localizedbond)。电子云局限在两个碳原子之间的键。例：乙烯分子。离域键(delocalizedbond)。电子云不是局限在C1—C2和C3—C4之间，而是扩展或离域到所有碳原子周围，形成一个整体键，称大键或共轭键。例：1,3﹣丁二烯的构造式用CH2=CH—CH=CH2表示，但应牢记分子中的单双键已不是普通的单双键。共轭分子和共轭系统有单、双键交替排列的分子称共轭分子；1,3丁二烯共轭系统称，共轭系

8、统(体系)。9/18/20219共轭效应在共轭分子中，由于电子在整个系统中的离域，故任何一个原子受到外界的影响，均会影响到分子的其余部分，这种电子通过共轭系统传递的现象，称为共轭效应。后果：单双键平均化；分子能量显著降低，稳定性增加。例：1,3戊二烯和1,4戊二烯的氢化热：CH3CH=CHCH=CH2+2H2CH3CH2CH2CH2CH3氢化热226kJ·mol-1CH2=CHCH2CH=CH2+2H2CH3CH2CH2CH2CH3氢化热254kJ·mol-1