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第7章 有機化學
第一節 認識有機化合物
第1課時 烷烴的結構
導入一
碳元素在地殼中的含量很低,但是含有碳元素的有機化合物卻分布極廣。有機化合物不僅構成了生機勃勃的生命世界,也是燃料、材料、食品和藥物的主要來源。
一、有機化合物中碳原子的成鍵特點
[問題思考]目前,人們在自然界發現和人工合成的物質已超過1億種,其中絕大多數都是有機化合物,而且新的有機化合物仍在源源不斷地被發現或合成出來。有機化合物為什么如此繁多 它們的結構和性質一般具有哪些特點
一、有機化合物中碳原子的成鍵特點
有機化合物中碳原子的成鍵特點。
甲烷(CH4)是最簡單的有機化合物,其分子中的碳原子以最外層的4個電子分別與4個氫原子的電子形成4個C—H 共價鍵。甲烷的電子式和結構式分別表示為:
一、有機化合物中碳原子的成鍵特點
有機化合物中碳原子的成鍵特點。
1.鍵的個數:每個碳原子形成4個共價鍵。
2.成鍵的類型:碳原子與碳原子之間也能形成共價鍵,可以形成單鍵、雙鍵或三鍵。
一、有機化合物中碳原子的成鍵特點
有機化合物中碳原子的成鍵特點。
3.碳骨架形式:多個碳原子之間結合成碳鏈,也可以結合成碳環,構成有機物鏈狀或環狀的碳骨架。
一、有機化合物中碳原子的成鍵特點
結合下圖顯示的4個碳原子相互結合的幾種方式,分析以碳為骨架的有機物種類繁多的原因。
碳原子最外層含有4個電子,可以和碳原子及其他原子形成4個共價鍵,碳原子之間可以以單鍵、雙鍵或三鍵相結合,也可以形成碳鏈或碳環等碳骨架。
二、烷烴的概念及結構
甲烷的分子結構。
實驗數據表明,甲烷分子中的5個原子不在同一平面上,而是形成了正四面體的空間結構。碳原子位于正四面體的中心,4個氫原子分別位于4個頂點。分子中的4個C—H 的長度和強度相同,相互之間的夾角相等。
二、烷烴的概念及結構
1.與甲烷結構相似的有機化合物還有很多,隨著分子中碳原子數的增加,還有乙烷、丙烷、丁烷等一系列有機化合物。請根據碳原子的成鍵規律和下表提供的信息,寫出丁烷的結構式和乙烷、丙烷、丁烷的分子式,并由此歸納這類有機化合物分子式的通式。
二、烷烴的概念及結構
2.比較大家寫出的丁烷的結構式是否相同,思考產生這種現象的可能原因。
3.結合下圖中的分子結構模型,總結這類有機化合物的組成和分子結構特點。
二、烷烴的概念及結構
1.烷烴:有機化合物只含碳和氫兩種元素,分子中的碳原子之間都以單鍵結合,碳原子的剩余價鍵均與氫原子結合,使碳原子的化合價都達到“飽和”。這樣的一類有機化合物稱為飽 和烴,也稱為烷烴。
2.鏈狀烷烴的通式:CnH2n+2(n≥1,且n為整數)。
3.鏈狀烷烴的結構特點:
(1)單鍵:碳原子之間以碳碳單鍵相結合。
(2)飽和:碳原子剩余價鍵全部與氫原子相結合。烷烴是飽和烴,相同碳原子數的有機物分子里,鏈狀烷烴的含氫量最大。
三、同系物
[問題思考]根據烷烴的通式,相鄰烷烴分子的組成上有什么相同點和不同點呢 它們之間有何特殊稱謂
1.同系物:結構相似,在分子組成上相差一個或若干個CH2原子團的化合物互稱為同系物。
2.同系物的特點:通式相同、結構相似、化學性質相似,分子式不同、組成上相差一個或若干個CH2原子團。
三、同系物
②③④
小試牛刀
下列物質中屬于同系物的是___________(填序號)。
①CH2 CH—CH3
②CH4
③CH3CH2CH3
④CH3(CH2)5CH(CH3)CH3
三、同系物
【拓展延伸】同系物的判斷標準:
1.同系物所含元素種類一定相同,除C、H 外其他種類元素原子數必須相同。
2.同系物一定具有不同的碳、氫原子數和分子式。
3.同系物一定具有不同的相對分子質量(相差14n)。
四、烷烴的命名———習慣命名法
1.1~10個碳原子的直鏈烷烴:稱為甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸烷。
2.11個碳原子以上的直鏈烷烴:以漢字數字代表,如C11H24稱為十一烷。
四、烷烴的命名———習慣命名法
3.帶支鏈的烷烴:用正、異、新表示。
五、同分異構現象和同分異構體
[問題思考]正戊烷、異戊烷、新戊烷的分子式、分子結構是否相同呢 它們是否為同一種物質
正戊烷、異戊烷、新戊烷的分子式相同(C5H12),但分子結構不同,屬于不同的物質。
五、同分異構現象和同分異構體
同分異構現象和同分異構體。
1.同分異構現象:化合物具有相同的分子式,但具有不同結構的現象稱為同分異構現象。
2.同分異構體:具有同分異構現象的化合物互稱為同分異構體。如:正戊烷、異戊烷、新戊烷互稱為同分異構體。
五、同分異構現象和同分異構體
同分異構現象和同分異構體。
3.同分異構體的性質:
(1)物理性質:支鏈越多,熔、沸點越低,密度越小。
(2)化學性質:不一定相同。
五、同分異構現象和同分異構體
【拓展延伸】
1.同分異構體
兩不同:結構不同、性質不同
同分異構體
三同:分子式相同、分子組成相同、分子量相同
五、同分異構現象和同分異構體
2.四同概念的比較
概念 同位素 同素異形體 同系物 同分異構體
對象 原子 單質 有機物 有機物、無機物
判斷依據 原子數相同、中子 數不同的原子之間互稱為同位素 同一種元素組成 的不同單質之間互 稱為同素異 形體 結構相似、在分子組 成上相差一個或若干個 CH2 原子團的化 合物互稱為同系物 分子式相同,結構 不同,不一定是同 一類物質
性質 化學性質幾乎完 全相同,物理性質 有差異 化學性質相似,物 理性質差別較大 化學性質相似,熔、 沸點和相對密度呈 規律性變化 化學性質可能相 似也可能不同,物 理性質不同
實例 氕、氘、氚 紅磷與白磷 甲烷與乙烷 正丁烷與異丁烷
總結
一、有機化合物中碳原子的成鍵特點
總結
二、烷烴的結構
1.甲烷的分子結構
分子結構示意圖 球棍模型 空間填充模型
總結
二、烷烴的結構
2.烷烴的組成、結構特點
組成
結構特點
烷烴的通式
CnH2n+2(n≥1,且n為整數)
分子中的碳原子之間都以單鍵結合,碳原子的剩余價鍵均與氫原子結合,使碳原子的化合價都達到“飽和”鏈狀
只含有C、H兩種元素
總結
二、烷烴的結構
3.烷烴的習慣命名法
(1)表示
總結
二、烷烴的結構
3.烷烴的習慣命名法
(2)碳原子數n相同,結構不同時,用正、異、新表示。如C4H10的兩種分子的命名:無支鏈時,CH3CH2CH2CH3命名為正丁烷;有支鏈時,CH3CH(CH3)CH3命名為異丁烷。
4.同系物結構相似,在分子組成上相差一個或若干個CH2原子團的化合物互稱為同系物,如CH4和CH3CH3互為同系物。
總結
二、烷烴的結構
5.同分異構體化合物具有相同的分子式,但具有不同結構的現象稱為同分異構現象,具有同分異構現象的化合物互稱為同分異構體。如CH3CH2CH2CH2CH3(正戊烷)、 (異戊烷)、 (新戊烷)互為同分異構體。
課堂練習
1.目前人類已發現的有機化合物大約有三千萬種, 下列有關其種
類繁多的原因的說法錯誤的是 ( )
A.碳原子間能以單鍵、雙鍵或三鍵等多種方式結合
B.多個碳原子可以形成長短不一的碳鏈,碳鏈也可以含有支鏈
C.每個碳原子都能與氫原子形成四個共價鍵
D.多個碳原子間可以形成碳鏈、碳環,碳鏈或碳環也能相互結合
C
課堂練習
D
2.下列有關鏈狀烷烴的敘述錯誤的是 ( )
A.原子間所成的鍵都是單鍵
B.碳原子最外層均滿足 8e 穩定結構
C.分子組成上滿足通式CnH2n+2(n≥1)
D.相鄰兩個鏈狀烷烴分子組成上相差一個甲基
課堂練習
B
3.下列說法不正確的是 ( )
A.烷烴中每個碳原子都形成四個共價單鍵
B.正丁烷的四個碳原子可以在同一條直線上
C.甲烷、乙烷、丙烷的結構都只有一種
D.任何烷烴分子不可能為平面結構
課堂練習
D
4.正丁烷和異丁烷互為同分異構體的依據是 ( )
A.具有相似的化學性質
B.具有相同的物理性質
C.分子具有相同的空間結構
D.分子式相同,但分子內碳原子的連接方式不同
謝謝！

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