文档介绍：第五讲——
教学
要点
2、键和键的特点
1、杂化轨道理论
3、弯曲键和环烷烃的稳定性
4、离域键和共轭体系
5、共振论——共轭体系的表达与描述
6、电子效应
杂化
一、杂化轨道理论
杂化——在成键过程中,能量相近的几个不同类型的原子轨道重新组合成新轨道的过程。
原子轨道:s p
1 3 4
s轨道
p轨道
sp杂化轨道
sp3
+
①杂化轨道的形状不同于原轨道
②杂化轨道的数量和原轨道总数相等
③几个相同杂化轨道具有相同的能量状态
1 2 3
杂化
+
1 1 2
杂化
+
d f
sp2
sp
2p
2s
杂化
sp杂化
2p
sp3杂化
sp2杂化
2p
1、三种sp杂化的空间形状
sp3杂化
C
正四面体形
sp杂化
sp2杂化
平面三角形
轨道夹角1200
C
C
直线形
轨道夹角1800
杂化轨道的空间形状,是由于电子云之间的相互斥力达到平衡时,而形成的最稳定状态。
s
s
s
s
C
s
s
s
s
C—C
H
H
H
H
C
s
s
C C
H
H
05-2
SP2和PZ的垂直关系
杂化轨道理论,是对电子配对法的补充和完善,是有机物价键结构的基础。据此可以很好地解释说明有机分子的空间结构。
05-1
甲烷球棒和比例
C–C 键
sp2–sp2
C–H 键
sp3–s
C–H 键
sp2–s
C=C
H
H
H
H
1+1
C C
H
H
1+2
键和键的特点
头碰头
肩并肩
轨道轴
键轴
键
键
特点:重叠大、稳定、可沿键轴自由旋转。
特点:重叠小、不稳定、不能沿键轴旋转。
sp–s
键
sp–sp
s–s
——沿轨道轴平行方向成键。
——沿轨道轴垂直方向成键。
键能(kJ·mol-1)
键长(nm)
C=C
C–C
数据分析
键的键能=-=
结构分析:
电子分布在原子核的上下两端,受原子核束缚较小,易极化。
结论:键——结合力弱、易极化、易发生反应。
2、弯曲键——环烷烃的结构
①环状结构有一定的几何角,如:三元环600
②环烷烃的C是sp3杂化——
③最稳定的成键方式是——最大重叠原则
1040
寻找结构的矛盾冲突点
弯曲键没有实现最大重叠,弯曲程度越大,稳定性越差。弯曲键的结合力小于键大于键。
600
600 900 1080 1200
除环丙烷外,其他环烷烃都不是平面结构
③由于这种角度差而产生的复原力称作——角张力
?
对环烷烃稳定性的解释——拜尔张力学说(1885年)
< < <
环烷烃的稳定性:
①,是最稳定的结构。
②假设成环C原子共平面。那么,,则环越不稳定。
要解释环烷烃结构的稳定性,应从构象进行分析,角张力只是影响因素之一。
3、离域键——丁二烯和苯的结构
C
C
C
C
s
s
s
s
s
s
C—C
C—C
C C
H
H
H
C C
H
H
H
1 2
3 4
C=C
C–C
(1)丁二烯的结构
实验测定:平面分子
丁二烯的键
凡有离域键的体系
——共轭体系
1 2
3 4
离域键
成键后,电子的运动区域超出两个成键原子之外。
-
共轭体系
05-3
2-丁烯定域键
05-4
丁二烯离域键
离域使分子内能降低,使体系趋于平均化,表现出——整体性,稳定性。这是共轭体系的特点。
C—C—Cl
根据离域方式不同
p-
共轭体系
-
共轭体系
C—C
C—C
CH2=CH–Cl
CH2=CH–CH=CH2
——化学反应表现出整体性
——化学性质稳定,不易反应。
书写方式能准确表达其真实结构?
(2)苯的结构
C
C
C
C
C
C
实验测定:平面分子,完全对称
每一个键角:1200
每一个C—C键长:
H
H
H
H
H
H
s
s
s
s
s
s
苯的键
闭合离域键
凡共轭体系用传统的价键式都无法准确表达。
-
共轭体系
05-5
苯的离域键
二、共振论——共轭体系的表达与描述
CH2=CH—CH=CH2
CH2—CH—CH—CH2
价键理论适合于描述—