《Chap分子結(jié)構(gòu)》課件

Chap分子結(jié)構(gòu)了解分子結(jié)構(gòu)有助于理解化學(xué)反應(yīng)和物質(zhì)性質(zhì)。本章將探討分子結(jié)構(gòu)的基本概念，包括鍵長(zhǎng)、鍵角和構(gòu)型等。課程目標(biāo)理解分子結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)了解原子、元素和化學(xué)鍵的概念，并掌握它們?cè)诜肿咏Y(jié)構(gòu)中的作用。掌握常見有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)深入學(xué)習(xí)烷烴、烯烴、炔烴、芳香烴等常見有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其命名方式。培養(yǎng)空間想象能力通過學(xué)習(xí)分子模型和結(jié)構(gòu)式，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)分子三維結(jié)構(gòu)的理解和想象能力。提高化學(xué)學(xué)習(xí)興趣通過深入了解分子結(jié)構(gòu)，激發(fā)學(xué)生對(duì)化學(xué)學(xué)習(xí)的興趣，并提高他們對(duì)化學(xué)學(xué)科的理解和掌握程度。什么是分子分子是構(gòu)成物質(zhì)的最小單元，由兩個(gè)或多個(gè)原子通過化學(xué)鍵結(jié)合在一起。分子具有特定的化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)，例如熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、顏色、氣味等。物質(zhì)的性質(zhì)是由其組成分子的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)決定的。分子的基本組成1原子原子是構(gòu)成物質(zhì)的最小單位，擁有獨(dú)特的化學(xué)性質(zhì)。2元素元素是由相同種類原子組成的物質(zhì)，擁有共同的性質(zhì)。3化學(xué)鍵化學(xué)鍵是原子之間相互作用的力，將原子連接在一起形成分子。原子與元素原子物質(zhì)的基本單位。原子由原子核和電子構(gòu)成，原子核包含質(zhì)子和中子。元素具有相同核電荷數(shù)的同一類原子的總稱。元素是構(gòu)成物質(zhì)的基本成分。原子核原子中心的致密區(qū)域，包含質(zhì)子和中子，決定元素的種類。電子帶負(fù)電荷的亞原子粒子，在原子核外運(yùn)行，決定元素的化學(xué)性質(zhì)。原子結(jié)構(gòu)原子核原子核位于原子中心，包含質(zhì)子和中子。電子云電子在原子核外空間運(yùn)動(dòng)，形成電子云。能級(jí)電子在原子核外空間按照一定的能級(jí)分布，不同能級(jí)的電子具有不同的能量。化學(xué)鍵連接原子化學(xué)鍵將原子連接在一起，形成分子或離子化合物。靜電吸引力離子鍵由帶相反電荷的離子之間的靜電吸引力形成。共用電子共價(jià)鍵由原子間共用電子形成，形成穩(wěn)定的電子構(gòu)型。氫鍵氫鍵是一種特殊的相互作用，發(fā)生在極性分子中。共價(jià)鍵11.共享電子兩個(gè)原子通過共享電子對(duì)形成共價(jià)鍵，達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。22.非金屬元素共價(jià)鍵通常在非金屬元素之間形成，因?yàn)樗鼈儍A向于獲得電子。33.穩(wěn)定結(jié)構(gòu)共價(jià)鍵使原子獲得穩(wěn)定電子構(gòu)型，類似于惰性氣體。離子鍵靜電吸引力離子鍵是通過金屬和非金屬原子間電子的轉(zhuǎn)移形成的，帶相反電荷的離子之間通過靜電引力結(jié)合在一起。強(qiáng)相互作用離子鍵的強(qiáng)度比較大，通常比共價(jià)鍵更強(qiáng)，因此離子化合物通常具有較高的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)。形成晶格在離子化合物中，離子會(huì)排列成一個(gè)規(guī)則的晶格結(jié)構(gòu)，每個(gè)離子都被周圍的異性離子所包圍。氫鍵氫鍵氫鍵是一種較弱的化學(xué)鍵，存在于兩個(gè)電負(fù)性強(qiáng)的原子之間，通常是氮、氧或氟。重要性氫鍵在生物化學(xué)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，例如水分子之間的相互作用和DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)折疊氫鍵也參與蛋白質(zhì)折疊，通過穩(wěn)定蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)來維持其生物活性。分子形狀分子的形狀是由構(gòu)成分子的原子的空間排列決定的。分子的形狀會(huì)影響分子的性質(zhì)，例如，分子的極性、沸點(diǎn)、溶解度等。常見的分子形狀有：線性、彎曲形、三角錐形、四面體形等。分子的形狀可以通過價(jià)層電子對(duì)互斥理論（VSEPR理論）來預(yù)測(cè)。分子模型分子模型是用來表示分子結(jié)構(gòu)的一種工具。球棍模型、空間填充模型和骨架模型是三種常見的分子模型。球棍模型用球體代表原子，用棍子代表化學(xué)鍵，可以直觀地顯示分子中原子之間的連接方式和鍵角?？臻g填充模型用球體代表原子，球體大小代表原子的范德華半徑，可以顯示分子的立體形狀和空間排布。骨架模型只顯示分子中的碳骨架，不顯示氫原子，簡(jiǎn)化了模型，便于觀察分子的結(jié)構(gòu)。烷烴分子結(jié)構(gòu)烷烴是碳?xì)浠衔镏凶詈?jiǎn)單的一類，由碳原子和氫原子組成。烷烴分子結(jié)構(gòu)的特征是碳原子之間以單鍵相連，每個(gè)碳原子都連接著四個(gè)氫原子，形成飽和烴。最簡(jiǎn)單的烷烴是甲烷，它的分子式為CH4，只有一個(gè)碳原子。隨著碳原子數(shù)的增加，烷烴的種類也隨之增多。乙烷、丙烷、丁烷等都是常見的烷烴。烷烴的命名IUPAC命名法國際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)(IUPAC)命名法是目前最常用的烷烴命名方法，它提供了一個(gè)系統(tǒng)性的命名方式，確保每個(gè)烷烴都有一個(gè)唯一的名稱。查找最長(zhǎng)的碳鏈，這條鏈被稱為主鏈。對(duì)主鏈上的碳原子進(jìn)行編號(hào)，從距離取代基最近的一端開始。根據(jù)取代基的位置和數(shù)量命名烷烴，例如，2-甲基丁烷。普通命名法普通命名法是較早的命名方法，它使用一些通俗易懂的名稱來命名烷烴，例如，甲烷、乙烷、丙烷等。普通命名法通常用于一些簡(jiǎn)單的烷烴，但對(duì)于復(fù)雜的烷烴，它可能不夠精確。烷烴的性質(zhì)易燃性烷烴是易燃的化合物，它們與氧氣反應(yīng)生成二氧化碳和水，釋放大量的能量。疏水性烷烴的分子結(jié)構(gòu)是非極性的，它們與水不互溶，因此被稱為疏水性化合物。熔點(diǎn)和沸點(diǎn)烷烴的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)隨分子量的增加而升高。這是由于范德華力隨著分子量的增加而增強(qiáng)?；瘜W(xué)性質(zhì)烷烴的化學(xué)性質(zhì)相對(duì)惰性，但它們可以發(fā)生燃燒、鹵化和裂解反應(yīng)。烯烴分子結(jié)構(gòu)碳碳雙鍵烯烴中含有碳碳雙鍵，由兩個(gè)碳原子之間共享兩個(gè)電子對(duì)形成。平面結(jié)構(gòu)碳碳雙鍵和與碳相連的原子都處于同一平面內(nèi)。球棍模型球棍模型用球代表原子，用棍代表化學(xué)鍵，可以直觀地展示分子的空間結(jié)構(gòu)。烯烴的命名IUPAC命名法首先確定最長(zhǎng)的碳鏈，并將其作為主鏈。然后根據(jù)雙鍵的位置給主鏈編號(hào)，雙鍵碳原子序號(hào)最小，并在主鏈名稱前添加雙鍵位置。官能團(tuán)命名法根據(jù)烯烴的官能團(tuán)進(jìn)行命名，如乙烯、丙烯等。習(xí)慣命名法一些簡(jiǎn)單的烯烴有特定的習(xí)慣命名法，如乙烯、丙烯等。烯烴的性質(zhì)反應(yīng)活性烯烴的碳碳雙鍵比烷烴的碳碳單鍵更易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。雙鍵中的一個(gè)π鍵容易斷裂，從而發(fā)生加成反應(yīng)。工業(yè)應(yīng)用烯烴是重要的化工原料，可以用于生產(chǎn)各種合成材料，如聚乙烯塑料，聚丙烯塑料和聚氯乙烯等。炔烴分子結(jié)構(gòu)炔烴是碳?xì)浠衔镏泻刑继既I的一類化合物。三鍵是由一對(duì)σ鍵和兩對(duì)π鍵組成的，其中σ鍵是由碳原子sp雜化軌道重疊形成的，π鍵是由碳原子未參與雜化的2p軌道側(cè)向重疊形成的。炔烴的通式為CnH2n-2，最簡(jiǎn)單的炔烴是乙炔（C2H2）。炔烴的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是碳碳三鍵呈直線形，與三鍵相連的碳原子呈sp雜化狀態(tài)，鍵角為180°。炔烴的命名三鍵位置從最近三鍵碳原子開始編號(hào)，并用數(shù)字標(biāo)明三鍵位置。如：2-丁炔。支鏈命名支鏈命名與烷烴相同，先找出最長(zhǎng)的碳鏈，并將其作為主鏈。支鏈命名按照字母順序排列。取代基命名如果炔烴分子中存在其他取代基，則需要用數(shù)字標(biāo)明取代基的位置。炔烴的性質(zhì)11.反應(yīng)活性炔烴中碳碳三鍵的電子云密度高，使其具有很高的反應(yīng)活性。22.加成反應(yīng)炔烴易發(fā)生加成反應(yīng)，可以與鹵素、氫鹵酸、水等發(fā)生加成反應(yīng)，生成相應(yīng)的烷烴或烯烴衍生物。33.氧化反應(yīng)炔烴可以被強(qiáng)氧化劑氧化，例如高錳酸鉀，生成二氧化碳和水。44.燃燒反應(yīng)炔烴燃燒時(shí)放出大量的熱，火焰明亮并伴有黑煙。芳香烴分子結(jié)構(gòu)芳香烴是指具有芳香性的烴類化合物。芳香性是指由閉合共軛體系產(chǎn)生的特殊的穩(wěn)定性，這種穩(wěn)定性使芳香烴具有許多獨(dú)特的性質(zhì)。苯是最簡(jiǎn)單的芳香烴，其分子結(jié)構(gòu)是由六個(gè)碳原子以共軛的π鍵連接形成一個(gè)平面六邊形環(huán)狀結(jié)構(gòu)。苯環(huán)上的碳原子之間以sp2雜化軌道形成σ鍵，剩余一個(gè)未參與雜化的p軌道垂直于平面并形成π鍵。芳香烴分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：平面的環(huán)狀結(jié)構(gòu)、共軛π電子體系、穩(wěn)定性高。芳香烴的命名苯環(huán)結(jié)構(gòu)芳香烴的命名以苯環(huán)為基礎(chǔ)，并根據(jù)取代基的位置和數(shù)量進(jìn)行命名。甲苯甲苯是苯環(huán)上連接一個(gè)甲基的芳香烴，其命名為甲苯。二甲苯二甲苯是苯環(huán)上連接兩個(gè)甲基的芳香烴，根據(jù)甲基的位置，分為鄰二甲苯、間二甲苯和對(duì)二甲苯。芳香烴的性質(zhì)高穩(wěn)定性芳香烴具有高度的化學(xué)穩(wěn)定性，不易發(fā)生加成反應(yīng)。由于電子云離域，π鍵比普通雙鍵更穩(wěn)定。易取代反應(yīng)芳香烴容易發(fā)生取代反應(yīng)，如鹵代反應(yīng)、硝化反應(yīng)和磺化反應(yīng)。由于π電子云的離域，取代反應(yīng)發(fā)生在苯環(huán)上。鹵代烴分子結(jié)構(gòu)鹵代烴是一類重要的有機(jī)化合物，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是烴分子中的一個(gè)或多個(gè)氫原子被鹵素原子所取代。鹵素原子包括氟、氯、溴和碘。鹵代烴的分子結(jié)構(gòu)決定了其物理和化學(xué)性質(zhì)。鹵代烴的分子結(jié)構(gòu)主要由碳原子和鹵素原子之間的共價(jià)鍵組成。鹵素原子對(duì)碳原子有較強(qiáng)的電負(fù)性，導(dǎo)致碳-鹵鍵具有一定的極性。鹵代烴的極性取決于鹵素原子的種類和鹵素原子的數(shù)目。此外，鹵代烴的分子結(jié)構(gòu)還受到碳鏈的形狀和分支的影響。鹵代烴的命名IUPAC命名法鹵代烴命名主要使用國際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)(IUPAC)命名法。烷烴命名法以最長(zhǎng)碳鏈為母體，鹵原子作為取代基，按字母順序排列。數(shù)字表示位置數(shù)字表示鹵原子在碳鏈上的位置，并與鹵原子名稱連接。常見鹵代烴例如：CH3Cl(氯甲烷)，CH2Cl2(二氯甲烷)，CHCl3(三氯甲烷)，CCl4(四氯化碳)等。鹵代烴的性質(zhì)沸點(diǎn)鹵代烴的沸點(diǎn)比相應(yīng)的烷烴高。極性鹵代烴由于C-X鍵的極性，具有較強(qiáng)的極性。反應(yīng)活性鹵代烴的反應(yīng)活性取決于鹵原子的種類，鹵原子越重，反應(yīng)活性越高。醇類分子結(jié)構(gòu)醇類是含有羥基（-OH）的有機(jī)化合物。羥基連接在飽和碳原子上，是醇類最基本的結(jié)構(gòu)特征。醇類是重要的有機(jī)化合物，廣泛存在于自然界中，也是重要的工業(yè)原料。醇類分子結(jié)構(gòu)中，羥基的存在對(duì)醇類的性質(zhì)有重要影響。例如，羥基的存在會(huì)導(dǎo)致醇類具有較高的沸點(diǎn)、可溶于水等性質(zhì)。醇類的命名11.確定主鏈最長(zhǎng)的連續(xù)碳原子鏈作為主鏈。22.編號(hào)碳原子從靠近羥基(OH)基團(tuán)的一端開始編號(hào)。33.寫出主鏈名稱根據(jù)