有机化学第一章完整课件.ppt

1、 有机化学有机化学 ORGANIC CHEMISTRY.课程说明课程说明1.任课教师张力学教授 2.课时本课程共90学时。第一学期 54学时 第二学期 36学时。.考试及成绩 平时作业（10%）。期中考试（20%）。期末考试（70%）。.王积涛王积涛同志同志1918年年1月月20日出生于江苏苏州。日出生于江苏苏州。1926年，随父母迁居上海。年，随父母迁居上海。1936年考入南京中央大学农学院，年考入南京中央大学农学院，“七七七七”事变后转入东吴大学攻读化学。事变后转入东吴大学攻读化学。1939年春，年春，入西南联大化学系学习，入西南联大化学系学习，1941年获优秀理学学士学位，年获优秀理学学

2、士学位，并留校任教。并留校任教。1943年参加国立清华大学第年参加国立清华大学第13期留美公费期留美公费考试，以优异的成绩考取制药学留美公费生。考试，以优异的成绩考取制药学留美公费生。1945年进年进入美国密执根大学研究院学习，入美国密执根大学研究院学习，1947年获理学硕士学位。年获理学硕士学位。后转入美国普渡大学，后转入美国普渡大学，1949年获普渡大学研究院哲学博年获普渡大学研究院哲学博士学位，并任该校药学院博士后研究员，后在美国礼来士学位，并任该校药学院博士后研究员，后在美国礼来药厂进行药厂进行ATCH（Adrenocorticotropic hormone）的药理研究。的药理研究。1

3、950年，他毅然返回祖国，投身于南开大学教育和年，他毅然返回祖国，投身于南开大学教育和科研工作。科研工作。1978年任元素有机化学研究所副所长，长期年任元素有机化学研究所副所长，长期担任南开大学化学系副主任，为南开大学化学学科的发担任南开大学化学系副主任，为南开大学化学学科的发展做出了重要贡献。他数十年来笔耕不辍，先后编写了展做出了重要贡献。他数十年来笔耕不辍，先后编写了有机化学有机化学高等有机化学高等有机化学金属有机化学金属有机化学等等30余种教材，为我国化学教材建设做出了很大的贡献。余种教材，为我国化学教材建设做出了很大的贡献。1992年获得全国教材一等奖和国家教委教学一等奖。从年获得全国

4、教材一等奖和国家教委教学一等奖。从1955年开始，他先后培养了四十多名硕士研究生和二十年开始，他先后培养了四十多名硕士研究生和二十多名博士研究生及博士后研究人员。多名博士研究生及博士后研究人员。2006年年1月月24日日18时时10分逝世，终年分逝世，终年88岁岁.参考书大学有机化学基础大学有机化学基础，荣国斌等编，华东理工大学出版社，化学工业出版社，2006有机化学，伍越寰，修订版，科技大出版社，2002有机化学，胡宏纹（南京大学），第三版，高教出版社，2006.伍越寰伍越寰伍越寰伍越寰.胡宏纹胡宏纹（1925.03.16-).基础有机化学，高等教育出版社邢其毅邢其毅 （1911.11.24

5、-2002.11.04.20:25北京大学），.Organic Chemistry,7th edition,2007,John E Mc Murry(Author).有机化学是现代科学技术的重要基础学科有机化学是现代科学技术的重要基础学科1.有机化学研究的对象及发展状况有机化学研究的对象及发展状况有机化学是从分子水平上研究物质世界最丰富多彩的部分-有机化合物。简单有机小分子化合物（组成、价键、结构、性质、鉴定、反应、合成）复杂有机化合物（结构、鉴定、合成）大分子化合物（结构、鉴定、合成、相互作用）超分子（分子识别、分子组装、功能）.2 2 有机化学在现代科学技术中的定位有机化学在现代科学技术中

6、的定位有有机化学是许多现代科学技术的基础机化学是许多现代科学技术的基础生命科学（生物化学，分子生物学等）医药学（药物化学，病理学，生化分析等）农业（农业化学，农用化学品等）石油（石油化工等）材料科学（高分子化学，功能材料等）食品（食品化学，营养学，添加剂等）日用化工（染料，涂料，化妆品等）.Brightly coloured felts dyes.Botany/starch grains in banana pork cutting fatINSTANT SOY PROTEIN FOOD Vitamin C.coatingspolish lacqer .Geneva International

7、 Auto Showtires.有机物：含碳化合物；烃（有机物：含碳化合物；烃（hydrocarbons）及其衍生物及其衍生物(derivatives)。有机化学：研究有机物制备有机化学：研究有机物制备(preparation)、结构结构(structure)、性质、性质(property)、应用、应用(application)的科学。的科学。.1.1 有机化学的发展有机化学的发展1.2 含碳化合物的结构和化学键含碳化合物的结构和化学键1.3 化学键与分子性质的关系化学键与分子性质的关系1.4 Bronsted 酸碱理论酸碱理论1.5 Lewis酸碱理论酸碱理论.1.1 有机化学的发展有机化学

8、的发展1.1.1 Organic Compounds1 Organic,Inorganic Berzelius(1779-1848)first used the term organic chemistry in 1806.Vitalism(生命力论,生活力学说)，vital force(生命力).图图4.15 4.15 贝采里乌斯贝采里乌斯Berzelius，Jons Jacob，17791848分离无机分离无机化合物化合物.Davy，Sir Humphry，17781829 得得到活泼金属元素到活泼金属元素.Gustav Robert Kirchhoff(left)(18241887)an

9、d RobertWilhelm Eberhard Bunsen(18111899.基尔霍夫与本生.Liebig，Justus von测定碳氢百分含量测定碳氢百分含量.Avogadro DaltonGay-Lussac.Whler(1800-1882)reported the synthesis of Urea（尿素，CO(NH2)2）from ammonium cyanate(氰酸铵，NH4+NCO-)in 1828.Berthelot贝特贝特洛洛,Pierre Eugene Marcellin 1827-1907.制油脂.布特列洛夫（布特列洛夫（Butlerov,Alexandr Mikha

10、ylovich,18281886）制糖类制糖类.法国杜马法国杜马提出取代学说提出取代学说和类型论和类型论.资料：资料：有机化学发展史有机化学发展史 （1）18651865 Kekul Kekul 凯库勒凯库勒 德国德国Bonn(Bonn(波波恩恩)大学（大学（1829-18961829-1896）提出碳四价，发展有提出碳四价，发展有机化学结构学说。机化学结构学说。.（2）1874 1874 荷兰荷兰vant Hoff 与法国与法国Le Bel 提出碳四面体提出碳四面体,开创立体化学开创立体化学(stereochemistry).（3）1917 美国美国Lewis(1875-1946,Calif

11、ornia 大学，大学，Berkeley 分校分校)用电子对说明化学键生用电子对说明化学键生成成.（4）1931 Hckel 1931 Hckel 休克尔休克尔(1896-1984,(1896-1984,MarburgMarburg马尔堡马尔堡大学，大学，Germany)Germany)用用量子化学法解决芳烃结构量子化学法解决芳烃结构.1933 英国英国Ingold 英果英果尔德尔德(1893-1970,University College,London)用化学动力学法研究用化学动力学法研究亲核亲核取代反应机理取代反应机理.有机物的特点有机物的特点Characteristics(1)Numer

12、ous 数量多数量多(2)Complicate Structure结构复杂结构复杂(3)Combustible(可燃，因含有碳、氢可燃，因含有碳、氢).(4)The melting points are low.熔沸点熔沸点低。低。Intermolecular force（分子间力），（分子间力），是分子晶体是分子晶体1)dipole-dipole interactions（偶极（偶极-偶极相互作用）偶极相互作用）(between polar molecules)2)hydrogen bond（氢键）（氢键）.(5)Insoluble in water不溶于水不溶于水相似相溶（相似相溶（“li

13、ke dissolves like”），结构），结构相似的分子间作用力强些。相似的分子间作用力强些。.(6)The reactions have slow rates and there are many side reactions in the organic reactions.反应慢，有许多副反应。反应慢，有许多副反应。要使分子具一定要使分子具一定能量能量,键破裂才能反应。键破裂才能反应。不局限于某一特不局限于某一特定部位反应。定部位反应。.Classifications and functional Groups（分（分类与官能团）类与官能团）1 按按碳架碳架分类分类(1)开链化合物

14、开链化合物 Chain compounds;open-chain;acyclic(脂肪族脂肪族aliphatic),(2)碳环化合物碳环化合物 Carbocyclic(or Ring)compounds:alicyclic(脂环脂环)and aromatic（芳香）（芳香）(3)杂环化合物杂环化合物 Heterocyclic compounds.按按官能团官能团（functional group）分类分类官能团：决定一类化合物典型官能团：决定一类化合物典型性质的原子（团）除烷烃、环性质的原子（团）除烷烃、环烷烃外有机物都有一个或多个烷烃外有机物都有一个或多个官能团。官能团。.双键 Double

15、 bond 烯烃 alkene 叁键 Triple bond 炔烃 Alkyne 卤素 Halogen 卤代物 Halide 苯环Benzene ring 芳烃 Arene Aromatic Hydrocarbon 羟基hydroxy 醇 alcohol 酚 Phenol 醚键Ether bond 醚ether醛基 aldehyde group,formyl（甲酰基）醛 aldehyde.酮基 Ketone group,oxo(氧代)酮 Ketone（醛基酮基合称羰基 Carbonyl group）缩醛酮基 缩醛acetal缩酮ketal酸酐基 酸酐anhydride酯基R-oxycarbon

16、yl carbalkoxy 酯ester 酰胺基 amido,acylamino,carbamoyl,carbamyl 酰胺amide硝基 nitro 硝基化合物 nitro compound氨基、胺基 amino 胺amine巯基mercapto 硫醇thiol、硫酚thiophenol腈基（氰基）cyano 腈（拼音为jng）nitrile羧基 carboxy 羧酸carboxylic acid酰卤基 haloformyl 酰卤acyl halide过氧基 过氧化合物peroxide磺酸基(磺基)sulfo 磺酸 sulfonic acid R表示烃基，表示烃基，Ar表示芳基表示芳基.第第

17、2页页 1.2 含碳化合物结构与化学键含碳化合物结构与化学键 原子轨道与八隅体原子轨道与八隅体 原子轨道原子轨道:电子的运动状态电子的运动状态 资料：资料：波粒二象性波粒二象性wave particle duality 测不准原理测不准原理uncertainty(or indeterminate)principle.1.2.1 有机物都有有机物都有C，大都有，大都有H.p.2 1.2.2 氢分子成键反键轨道氢分子成键反键轨道H1s H1sH2sigma 1s（bonding）H1s H1ssigma 1s（antibonding）*HH.原子核外电子排布遵循的规则原子核外电子排布遵循的规则（1

18、）能量最低原理能量最低原理（Aufbau principle,电子尽可能占电子尽可能占能量最低轨道能量最低轨道.Aufbau是德文，是德文，“建筑建筑”）（2）保里不相容原理保里不相容原理(Pauli exclusion principle,同一轨道配对电子自旋方向相反同一轨道配对电子自旋方向相反)（3）洪特规则洪特规则（Hunds rule,电子尽可能分占相等能量的不同轨道电子尽可能分占相等能量的不同轨道且自旋平行）且自旋平行）Friedrich Hund,b.1896,University of Gttingen,Germany.八隅体八隅体(octet)是外层具备是外层具备8电子构型的稳

19、电子构型的稳定结构。定结构。离子键离子键(ionic bond)和和共价键共价键(covalent bond)中学知识中学知识 Lewis 式，式，电子式电子式，点式点式(dot structure).1.2.3 共价键（共价键（covalent bond）理论与杂）理论与杂化轨道化轨道1 未成对电子（注意！）又称价电子、未成对电子（注意！）又称价电子、未共用电子未共用电子.2 价键法（价键法（Valence Bond Theory,即即VB法，电子配对法）与分子轨道法是量法，电子配对法）与分子轨道法是量子化学处理化学键的两种近似方法，互相子化学处理化学键的两种近似方法，互相补充。补充。.（1

20、）自旋方向相反的未成对电子相接自旋方向相反的未成对电子相接近时才形成稳定共价键。近时才形成稳定共价键。（2）价键的饱和性：价键的饱和性：原子未成对电子配对后不能再原子未成对电子配对后不能再与其他原子未成对电子配对。与其他原子未成对电子配对。（3）价键的方向性：价键的方向性：原子轨道最大重叠原子轨道最大重叠（电子在核间出现几率尽可能大）时共价（电子在核间出现几率尽可能大）时共价键强键强。.键头碰头、键头碰头、键肩并肩键肩并肩为什么用这两个字母（一个是对称为什么用这两个字母（一个是对称symmetrical，一个是平行，一个是平行parallel）.单键单键(single bond)一定是一定是键

21、，键，键能独立存在键能独立存在.烯烃双键烯烃双键(double bond)里一定是一根里一定是一根键、键、一根一根键键.键不独立存在。键不独立存在。炔烃叁键炔烃叁键(triple bond)一定是一根一定是一根键、两根键、两根键键.p.3 1.2.3 sp3轨道和四面体轨道和四面体鲍林杂化轨道鲍林杂化轨道(hybridized orbit)理论理论基态基态(ground state)激发态激发态(excited state)怎样解释碳原子是怎样解释碳原子是4价的？价的？.2s2 2px1 2py1 激发激发(promotion)到到 2s1 2px1 2py1 2pz1 再杂化为再杂化为sp3

22、sp3轨道夹角是轨道夹角是109度度28分，分，轨道彼此离得最远轨道彼此离得最远(the maximum separation)。正四面体型正四面体型(tetrahedral).跃 迁sp3杂 化.p.3 1.2.4 C-H成键轨道成键轨道H1sCsp3 杂 化轨 道+.1.2.5 p-p轨道头碰头轨道头碰头交盖也可形成交盖也可形成键键+.p.4 1.2.5 碳碳sp2杂化和平面三角杂化和平面三角型型如果有如果有1个个p轨道没参加杂化，就是轨道没参加杂化，就是sp2杂化杂化.sp2轨道夹角是轨道夹角是120度度，轨道彼此离得最远。，轨道彼此离得最远。平面三角型平面三角型(trigonal pl

23、anar)p-p肩并肩交盖形成肩并肩交盖形成键键.跃 迁sp2杂 化.p.4 1.2.6 sp杂化和杂化和直线型直线型sp轨道夹角是轨道夹角是180度度，轨道彼此离得最远。轨道彼此离得最远。直线型直线型(linear).跃 迁sp 杂 化.pi 轨道轨道p 轨道和轨道和p 轨道肩并肩轨道肩并肩可形成可形成pi轨道轨道.分子轨道理论分子轨道理论(molecular orbital theory,简称简称MO法法).(1)分子轨道分子轨道(分子运动轨道，波函数分子运动轨道，波函数)通过通过原子轨道的线性组合原子轨道的线性组合(LCAO,linear combination of atomic or

24、bitals)得到。得到。反键轨道反键轨道 antibonding orbital非键轨道非键轨道nonbonding orbital成键轨道成键轨道bonding orbital.例如例如 s和和s轨道，轨道，s和和p轨道，轨道，p和和p轨道之间形成轨道之间形成、*两种轨道两种轨道p和和p轨道之间形成轨道之间形成、*两种轨道两种轨道。.能 量原子 轨道原子 轨道分 子 轨道*1 2.=1+2*=1-2.2)原子轨道原子轨道（电子运动状态空间坐标的（电子运动状态空间坐标的函数）、分子轨道函数）、分子轨道的异同的异同相同、相似：都用波函数描述。都有不同相同、相似：都用波函数描述。都有不同能层，基

25、态下分子中电子排列遵循能层，基态下分子中电子排列遵循 最低能最低能量原理、洪特规则、泡利原理。泡利（保量原理、洪特规则、泡利原理。泡利（保里）不相容原理：每个分子轨道最多容纳里）不相容原理：每个分子轨道最多容纳2个电子且自旋必须相反。伍越寰书译成个电子且自旋必须相反。伍越寰书译成“鲍林原理鲍林原理”把把Pauli 和和Pauling 混起来了。混起来了。.泡利泡利 （1900-19581900-1958）美籍奥地利物理学家，）美籍奥地利物理学家，19251925年发现不相容原理，年发现不相容原理，19451945年获诺贝尔年获诺贝尔物理奖。物理奖。.鲍林鲍林（1901-1994.08.19）美

26、国化学家，美国化学家，Stanford University,1954年年获诺贝尔化学奖，获诺贝尔化学奖，1962年获和平奖年获和平奖.Linus Pauling(1901-1994)and the Alpha-Helix.不同：原子轨道单中心，不同：原子轨道单中心，符号为符号为s,p,d,f 分子轨道多中心，分子轨道多中心，符号为符号为，关系：关系：n个原子轨道可组成个原子轨道可组成n个分子轨道个分子轨道。.原子轨道组成分子轨道的成键三原则原子轨道组成分子轨道的成键三原则1)能量相近能量相近2)最大交叠最大交叠(重叠重叠,交盖交盖)3)对称性匹配对称性匹配(位相即位相即 符号相同符号相同).

27、组成组成分子轨道时生成的键叫分子轨道时生成的键叫键键.特点为特点为 无无节面，形状像橄榄。节面，形状像橄榄。组成组成分子轨道时生成的键叫分子轨道时生成的键叫键键.特点为通过键特点为通过键轴的轨道对称平面轴的轨道对称平面(节面节面)把电子云分成两半把电子云分成两半.(4)定域定域(located)与离域（与离域（delocated,非定域）非定域）.苯可以用离域来处理，苯可以用离域来处理，苯环的键实质上苯环的键实质上无单双键之分，无单双键之分，是一样长的。是一样长的。.小结小结：价键理论（属于近代共价键理论）价键理论（属于近代共价键理论）与分子轨道理论的区别与分子轨道理论的区别：价键理论与价键理

28、论与1916年年 Lewis价键概念相价键概念相似，把形成化学键的电子只限于成键两原似，把形成化学键的电子只限于成键两原子间，不过比起子间，不过比起Lewis价键概念有了量子力价键概念有了量子力学理论根据，多了些成键条件。学理论根据，多了些成键条件。分子轨道理论认为原子形成分子时，分子轨道理论认为原子形成分子时，原子的全部电子都对成键有或多或少的贡原子的全部电子都对成键有或多或少的贡献，成键电子在整个分子中运动。献，成键电子在整个分子中运动。.p.4 1.2.8 s,p,d,f轨道轨道What does SPDF stand for?Sharp,Principal,Diffuse,Fundam

29、ental(electron orbitals).主电子层最初是从B、A开始编，后来留余地，从K开始。.Yellow:positive.(参考）有机分子的非理想参考）有机分子的非理想几何形状产生几何形状产生张力张力（strain）Enb E l E E 非键连原子张力非键连原子张力键长改变引起张力键长改变引起张力键角改变引起张力键角改变引起张力扭转角改变引起张力扭转角改变引起张力.（参考）（参考）1.2.9 共共价键性质价键性质(键参数键参数bond parameter,键长键角与键能键长键角与键能).(1)键长键长(bond length)体系有最低位能时体系有最低位能时的核间距的核间距,单

30、位单位1nm=10-9m=10=103pm,键长短的键一般牢固些键长短的键一般牢固些.a-b键长的近似值为键长的近似值为a、b两个两个原子的共价半径原子的共价半径（即原子半径即原子半径）之和之和。原子半径不是单个原子的半径，原子半径不是单个原子的半径，是原子成键时大小的量度，是原子成键时大小的量度，a的原子半径是的原子半径是a-a长度的一半。长度的一半。.2)原子的原子的范氏半径范氏半径比原子半径要大。比原子半径要大。它是原子未成键时它是原子未成键时原子核与外沿间的距离。原子核与外沿间的距离。.常见键长常见键长(pm)O-H 97,N-H 103,C-H 109;CC 120,C=C 134,

31、C-C 154;C=O 120,C-O 143;C-N 147;C-F 141,C-Cl 176,C-Br 194;C-I 214;C-S 182.键角键角(bond angle)与键长一起决与键长一起决定定 分子立体形状分子立体形状.(3)键能键能(bond energy)表示化学键牢固的表示化学键牢固的程度程度(键比键比键键能小键键能小),可用来计算反应热可用来计算反应热效应。效应。.1)使使1molA-B(气态气态)离解成离解成A、B两个原子（气态）两个原子（气态）所需吸收的能量。所需吸收的能量。多原子分子共价键键能多原子分子共价键键能（如甲烷（如甲烷C-H键能）指其键能）指其平均离解能

32、。单位平均离解能。单位kJmol-1 .补充补充2)H（反应热）（反应热）=反应物分子键能反应物分子键能-产物分子键能产物分子键能H 正负值分别表示正负值分别表示反应为吸热、放热反应为吸热、放热.电负性、偶极矩和极性、极化电负性、偶极矩和极性、极化Electronegativity(电负性）电负性）is defined（定义）（定义）as the ability（能力）（能力）of an atom to attract electrons towards itself.It is one of the most important properties（性质）（性质）for rationali

33、sing（解释）（解释）and predicting（预见）（预见）Reactivity（反应活性）（反应活性）etc.键的极性和可极化性键的极性和可极化性.电负性差值：电负性差值：非极性键非极性键 0.6极性键极性键 1.7 乙腈乙腈甲醇甲醇醋酸醋酸乙醇乙醇乙丙醇乙丙醇丙酮丙酮二恶烷二恶烷四氢呋喃四氢呋喃甲基乙基甲酮甲基乙基甲酮苯酚苯酚正丁醇正丁醇乙酸乙酯乙酸乙酯乙醚乙醚硝基甲烷硝基甲烷二二氯甲烷氯甲烷氯仿氯仿苯苯甲苯甲苯二甲苯二甲苯四氯化四氯化碳碳二硫化碳环己烷二硫化碳环己烷正己烷正己烷正庚烷正庚烷.p.5 1.3.5 氯化氢在水中离解氯化氢在水中离解ClH-ClH+Cl_HH-OHH+C

34、l-（H2O）.1.3.6 R-OH的异的异裂裂OHCC+OH-.EtOHNaEtONa222+H2.p.6 1.3.7 二氧化碳无极性二氧化碳无极性OOC.p.6 1.3.8 羧基氢羧基氢可以离解可以离解ROOHROO-+H+.ROOHROOROO-.ROO-1/2-1/2ROO-.p.6 1.3.9 键极性起键极性起源于原子电负性源于原子电负性H2.1 C2.5N3 O3.5F4.p.6 1.3.10 VSEPR valence shell electron pair repulsion theory价层电子对互斥理论价层电子对互斥理论解释水和氨构型解释水和氨构型.一个分子的中心原子究竟采

35、取哪种类型的轨道杂化，一个分子的中心原子究竟采取哪种类型的轨道杂化，直接可以预测整个分子的空间构型。直接可以预测整个分子的空间构型。杂化轨道理论成杂化轨道理论成功地解释了部分共价分子杂化与空间构型关系，但是，功地解释了部分共价分子杂化与空间构型关系，但是，仅用杂化轨道理论预测有时是难以确定的。仅用杂化轨道理论预测有时是难以确定的。1940年美年美国的国的Sidgwick NV等人相继提出了等人相继提出了价层电子对互斥理论价层电子对互斥理论（valence shell electron pair repulsion theory），简），简 称称VSEPR法法，该法适用于主族元素间形成的，该法适

36、用于主族元素间形成的ABn型分子型分子或离子。该理论认为，一个共价分子或离子中，中心或离子。该理论认为，一个共价分子或离子中，中心原子原子A周围所配置的原子周围所配置的原子B（配位原子）的几何构型，（配位原子）的几何构型，主要决定于中心原子的价电子层中各电子对间的相互主要决定于中心原子的价电子层中各电子对间的相互排斥作用。这些电子对在中心原子周围按尽可能互相排斥作用。这些电子对在中心原子周围按尽可能互相远离的位置排布，以使彼此间的排斥能最小。所谓价远离的位置排布，以使彼此间的排斥能最小。所谓价层电子对，指的是形成层电子对，指的是形成键的电子对和孤对电子。孤对键的电子对和孤对电子。孤对电子的存在

37、，增加了电子对间的排斥力，影响了分子电子的存在，增加了电子对间的排斥力，影响了分子中的键角，会改变分子构型的基本类型。根据此理论，中的键角，会改变分子构型的基本类型。根据此理论，只要知道分子或离子中的中心原子上的价层电子对数，只要知道分子或离子中的中心原子上的价层电子对数，就能比较容易而准确地判断就能比较容易而准确地判断 ABn 型共价分子或离子的型共价分子或离子的空间构型。空间构型。.Sidgwick NV(1873-1952).HHO.104.5 度HHNH.107.1度.p.6 1.3.11 用氢键用氢键解释水的反常高解释水的反常高沸点沸点.hydrogen bond（氢键）（氢键）A

38、A 定义：分子内或分子间氢原子定义：分子内或分子间氢原子跟两个电负性较大、半径较小的原跟两个电负性较大、半径较小的原子（子（F,O,N,有时有时Cl,S ）结合形成的）结合形成的键。键。键能一般在键能一般在41.84 41.84 千焦每摩尔以下千焦每摩尔以下（8 8 到到 5050）。）。.XHYFHHFFHFHFHOOHOHCl.b 举例：举例：邻羟基苯甲醛邻羟基苯甲醛（水杨醛）；（水杨醛）；邻氯苯酚；邻氯苯酚；固体氟化氢固体氟化氢.c 原因：共价键原因：共价键H-X电偶极矩很大，电偶极矩很大，H半径半径很小又无内层电子，允许带部分负电荷的很小又无内层电子，允许带部分负电荷的Y充分接近它，产

39、生相当强的静电吸引作用，充分接近它，产生相当强的静电吸引作用，构成氢键。构成氢键。d 特点特点 是较强的有方向的分子间作用力，与一般是较强的有方向的分子间作用力，与一般分子间作用力区别是它有饱和性、方向性分子间作用力区别是它有饱和性、方向性（分子间氢键三个原子同一直线，方向与未（分子间氢键三个原子同一直线，方向与未共用电子对对称轴一致，负电荷多的部分最共用电子对对称轴一致，负电荷多的部分最接近接近H）.e存在：生命基本物质（蛋白质、脂肪、存在：生命基本物质（蛋白质、脂肪、糖），水、醇、胺、羧酸、无机酸、水合物、糖），水、醇、胺、羧酸、无机酸、水合物、氨合物，晶、液、气态。氨合物，晶、液、气态。

40、f.影响：分子内氢键使化合物熔沸点降低，影响：分子内氢键使化合物熔沸点降低，汽化热、升华热减小，影响溶解度。对红外汽化热、升华热减小，影响溶解度。对红外光谱等有影响光谱等有影响。.p.6 1.3.12 极性、极性、结构相似相溶结构相似相溶.p.6 1.3.13 氯甲烷溶于烃类，氯甲烷溶于烃类，不溶于水不溶于水.p.6 1.3.14 氨在水中电离，生氨在水中电离，生成的成的离子吸引水分子，铵离子靠离子吸引水分子，铵离子靠近水近水的氧，氢氧根靠近水的氢。的氧，氢氧根靠近水的氢。HNHHHNHHH.+HOH+OH-.原子軌域原子軌域 形狀形狀 軌域數目軌域數目 電子數目電子數目 s軌域 球形 一個

41、兩个 p軌域 雙啞鈴形或吊鐘形 三個 六个 d軌域 四啞鈴形或吊鐘形 五個 十个 f軌域 六啞鈴形或吊鐘形 七個 十四个 g軌域 八啞鈴形或吊鐘形（？）九個 十八个 字母意思字母意思 s 指 Sharp，锐系光谱 p 指 Principal，主系光谱 d 指 Diffused，漫系光谱 f 指 Fundamental，基系光谱 g 名稱開始依字母排列,可能有.p.7 1.4 质子理论（质子理论（Brnsted-Lowry理论）理论）质子授受质子授受 Bronsted.J.N 1879 1947)和 劳瑞(M Lowry 1874 1936).阐明酸阐明酸、碱本身以及酸碱反应的本质、碱本身以及酸

42、碱反应的本质的各种理论。最早提出酸、碱概念的是的各种理论。最早提出酸、碱概念的是 英国英国R.玻意耳。法国玻意耳。法国A.L.拉瓦锡又提出拉瓦锡又提出氧是所有酸中普遍存在的和必不可少的氧是所有酸中普遍存在的和必不可少的元素，英国元素，英国H.戴维以盐酸中不含氧的实戴维以盐酸中不含氧的实验事实证明拉瓦锡的看法是错误的，戴验事实证明拉瓦锡的看法是错误的，戴维认为：维认为：“判断一种物质是不是酸，要判断一种物质是不是酸，要看它是否含有氢。看它是否含有氢。”这个概念带有片面这个概念带有片面性，因为很多有机化合物和氨都含有氢，性，因为很多有机化合物和氨都含有氢，但并不是酸。但并不是酸。德国德国.J.vo

43、n李比希弥补了戴维的不足，李比希弥补了戴维的不足，为酸和碱下了更科学的定义：为酸和碱下了更科学的定义：“所有的酸都是所有的酸都是氢氢的化合物，的化合物，但其中的氢必须是能够很容易但其中的氢必须是能够很容易地被金属所置换的。碱则是能地被金属所置换的。碱则是能够中和酸并产生盐的物质。够中和酸并产生盐的物质。”但他不能解释为什么有的酸强，但他不能解释为什么有的酸强，有的酸弱。这一问题为瑞典有的酸弱。这一问题为瑞典S.A.阿伦尼乌斯解决。阿伦尼乌斯解决。.酸酸1 碱碱1 碱碱2 酸酸2反应方向是较强的酸、碱反应，生成较弱碱、酸。反应方向是较强的酸、碱反应，生成较弱碱、酸。强酸的共轭碱是弱碱。强酸的共轭

44、碱是弱碱。酸酸1 ，碱碱2；碱碱1，酸酸2各是一对共轭酸碱对。各是一对共轭酸碱对。碱必须具备一对质子来与酸作用，这电子常以未共用电子对存在，有时在轨道里。AH+B-B-A+H.pKa值判断酸强弱值判断酸强弱。pKa是Ka的负对数(negative logarithm),醋酸、苯酚、水、醇的pKa分别为4.75,10,15.7,17.p 要小写，就像要小写，就像pH一样。一样。Acid 酸，酸，base 碱碱.HOHH+OH-H2O=Ka=H+OH-+10-1455.55=1.8 x 10-16lgKa=16.3_=-15.7pKa=-lgKa=15.7.CH3COOHH+OAc-H OAcKa

45、=H+OAc-+=1.8 x 10-5lgKa=5.25_=-4.75pKa=-lgKa=4.75HOAc.共轭酸碱对（共轭酸碱对（conjugate acid-base pairs）酸比它的酸比它的共 轭共 轭 碱 多 一 个 氢 离 子碱 多 一 个 氢 离 子(hydrogen ion).CH3OHO 的 共 轭碱是CH3OONH3的 共 轭酸 是 NH4+.p.8 表表1 pKa值值EtOH 16-17HOH 15.74HCN 9.2（9.14，9.31）AcOH 4.72，4.74HF 3.2HONO2 -1.3,-2HCl -7,-8 .p.8 1.5 电子电子理论（理论（Lewi

46、s理论）理论）1.酸：电子对受体（酸：电子对受体（acceptor,亲电亲电试剂试剂 electrophilic reagent，E）2.碱：电子对供体（碱：电子对供体（donor,亲核亲核nucleophilic试剂，试剂，Nu）-酸（三硝基苯）与-碱 （烯烃、芳烃）.1923年美国化学家路易斯提出了一个年美国化学家路易斯提出了一个更为广泛的酸碱定义，即电子理论或更为广泛的酸碱定义，即电子理论或路易斯理论。凡能提供电子对的物种路易斯理论。凡能提供电子对的物种叫作碱；凡能从碱接受电子对的物种叫作碱；凡能从碱接受电子对的物种称作酸。因此，路易斯酸也叫电子对称作酸。因此，路易斯酸也叫电子对接受体，

47、路易斯碱也叫电子对给予体。接受体，路易斯碱也叫电子对给予体。酸碱通过电子对接受关系形成配位共酸碱通过电子对接受关系形成配位共价键，生成酸碱加合物。价键，生成酸碱加合物。所有的缺电子物种都可以表现为所有的缺电子物种都可以表现为路易斯酸，所有的富电子物种都可以路易斯酸，所有的富电子物种都可以表现为路易斯碱。表现为路易斯碱。.路易斯酸主要包括有如下几种：路易斯酸主要包括有如下几种：（1）金属阳离子）金属阳离子 这类路易斯酸包括许这类路易斯酸包括许多金属离子。这些金属离子均含有可用于成多金属离子。这些金属离子均含有可用于成键的未被占据的价电子轨道。键的未被占据的价电子轨道。（2）含有价壳层未充满的原子

48、的化合）含有价壳层未充满的原子的化合物物 这主要是指像三卤化硼这主要是指像三卤化硼BX3一类化合物。一类化合物。BX3 中，硼原子的价壳层中只有中，硼原子的价壳层中只有3对成键电对成键电子。因为它的价壳层可以容纳子。因为它的价壳层可以容纳4对电子，因对电子，因此硼原子是缺电子原子，所有表现为路易斯此硼原子是缺电子原子，所有表现为路易斯酸。酸。.3）具有极性双键的分子）具有极性双键的分子 最常见的例最常见的例子为含有羰基的分子。由于氧原子的子为含有羰基的分子。由于氧原子的电负性远高于碳，双键中的电子密度电负性远高于碳，双键中的电子密度便从碳原子移向氧原子，双键的这种便从碳原子移向氧原子，双键的这

49、种极化作用，造成碳原子缺电子，它就极化作用，造成碳原子缺电子，它就易跟电子给予体（路易斯碱）反应。易跟电子给予体（路易斯碱）反应。（4）含有价壳层可扩展的原子含有价壳层可扩展的原子的化合物的化合物 有些有些p区元素的原子，当它区元素的原子，当它们跟路易斯碱作用时，还可利用外层们跟路易斯碱作用时，还可利用外层的空的空d轨道接受路易斯碱的孤对电子。轨道接受路易斯碱的孤对电子。.可用作可用作路易斯碱路易斯碱的物种有如下几的物种有如下几种：种：阴离子常见的阴离子常见的阴离子阴离子路易路易斯碱有斯碱有F-、Cl-、Br-、OH-、CN-等。实际上只要路易斯酸具有足等。实际上只要路易斯酸具有足够的强度，任

50、何阴离子都可以是够的强度，任何阴离子都可以是路易斯碱。路易斯碱。具有孤对电子的中性分子具有孤对电子的中性分子 最常见的例子有最常见的例子有氨、胺和水氨、胺和水等。等。此外像一氧化碳、此外像一氧化碳、CH3OH、CH3COCH3等也可用作路易斯碱。等也可用作路易斯碱。.含有碳碳双键的分子含有碳碳双键的分子 碳碳双键处具有较高的碳碳双键处具有较高的电子密度。反应中可以提电子密度。反应中可以提供供电子给金属离子，以电子给金属离子，以形成配位共价键。最熟悉形成配位共价键。最熟悉的例子就是蔡斯盐的例子就是蔡斯盐KPt(C2H4)Cl3。William Christopher Zeise(October