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第七章 有機化合物
第一節 認識有機化合物
第1課時有機化合物中碳原子的成鍵特點
1. 知道有機化合物是有空間結構的，了解有機物中碳原子的成鍵特點、成鍵類型及方式。
2.通過認識有機化合物中碳原子的成鍵特點，從微觀的化學鍵視角探析有機化合物的分子結構。
重難點
學習目標
1. 化學鍵的定義和分類
2. 電子式、結構式的書寫
復習回憶
歷史資料
有機物是生命產生的物質基礎，所有的生命體都含有機化合物。因此，早期科學家認為，有機化合物只能由動植物有機體內取得。
1828年，維勒偶然發現典型的無機化合物氰酸銨（NH4CNO）通過加熱可以直接轉變為動物排泄物——有機化合物尿素（NH2CONH2）
意義：從提取進入合成有機化合物的時代。
人類生產、生活中的有機化合物
食品：糖類、油脂、蛋白質等
藥品：阿司匹林、撲爾敏、多酶片等
材料：塑料、纖維、橡膠等
能源：煤、石油、天然氣等
葡萄糖
阿司匹林
順丁橡膠
甲烷
什么是有機化合物？
有機化合物：從組成上看，含有碳元素的化合物，簡稱有機物。
CO 、CO2、H2CO3和碳酸鹽、碳酸氫鹽、氰化物等不是有機物。
除含碳元素之外，一般還含有H、O還可能含有N、S、P等元素。
有機物的共性
1. 大多數有機物難溶于水，易溶于汽油、灑精等有機溶劑；
2. 絕大多數有機物熔沸點低，加熱時容易炭化、容易燃燒；
3. 大多數有機物是非電解質，不導電；
4. 有機化學反應比較復雜，速度較慢，并常有副反應發生。
為什么有機化合物如此繁多呢
它們的結構和性質具有哪些一般特點？
已知的3700多萬種化合物中，有機化合物已超過3000萬種（2008）；目前，有機化合物已達上億種，而且新的有機化合物還在源源不斷地被發現和被合成出來。
活動一
根據碳原子、氫原子的原子結構，寫出它們的電子式，以及二者形成的最簡單的有機物——甲烷的電子式、結構式。用球棍模型教具搭建出甲烷的結構模型。
球棍模型中，“球”表示原子，“棍”表示共價鍵。不同顏色的小球代表不同的原子。
在甲烷球棍模型基礎上，保持碳原子的位置不變，通過替換氫原子，搭建更多含一個碳的有機化合物的球棍模型，并寫出相應有機化合物分子的結構式。
成果展示
C
H
電子式
C
.
.
.
.
H
×
C
.
.
.
.
H
×
H
×
H
×
H
×
結構式
球棍模型
分子式
CH4
甲 烷
4個共價鍵
成果展示
一氯甲烷 二氯甲烷 三氯甲烷 四氯甲烷 甲醇
碳原子的成鍵特點
1.碳原子的成鍵數目和成鍵原子的多樣性
碳原子不但可以和氫原子(H) 形成共價鍵，也可以和氯原子(Cl)、氧原子(O)、硫原子(S)、氮原子(N)等形成共價鍵。
成鍵原則：碳原子最終形成4個共價鍵。
使用模型研究物質結構
鮑林(L.C.Pauling，1901-1994)
美國化學家，曾獲諾貝爾化學獎和諾貝爾和平獎
將微觀的分子結構通過模型呈現出來，便于我們了解分子中原子的結合方式與空間位置關系，獲取更多的結構信息。隨著現代信息技術的發展，除了實物模型，還可以通過計算機對物質的結構進行模擬和計算。這是人們探索物質結構的重要方法，也是學習化學的直觀工具。
選用2個碳原子和若干個氫原子，搭建出你認為合理的有機物，寫出它們的結構式和分子式。觀察碳原子間的成鍵方式。
活動二
成果展示
單鍵
雙鍵
三鍵
碳原子的成鍵特點
2.碳原子間的成鍵方式
碳原子不僅能與其他原子形成共價鍵，多個碳原子之間也能形成多種共價鍵。
結構式
分子式
C2H6
C2H4
C2H2
選用3個碳原子和若干個氫原子，搭建出你認為合理的有機物，寫出它們的結構式和分子式。觀察碳原子間的連接方式。
活動三
成果展示
鏈狀
環狀
碳原子的成鍵特點
3.碳骨架的連接方式
多個碳原子之間可以結合成鏈狀，也可以結合成環狀
結構式
分子式
C3H8
C3H6
C3H6
C3H4
不穩定
環狀
鏈狀
C3H4
搭建下列幾種碳骨架，寫出他們的結構式和分子式，說說它們有什么不同。
活動四
支鏈
直鏈
碳原子的成鍵特點
4.碳骨架的連接方式
有機物碳骨架的鏈狀可分為直鏈和支鏈兩種。
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。
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
分子式均為C5H12
支鏈
直鏈
C4H10
C5H12
(1)碳原子所成價鍵多：有機化合物中，碳原子最外層有4個電子形成4個共價鍵，比氮、氧、氫或鹵素原子所成價鍵都要多。
(2)成鏈原子及種類多而靈活：有機物分子中碳原子可以與一個或若干個碳原子成鍵，也可以和其他原子成鍵，數目不等。
(3)碳原子成鍵方式多樣：含有多個碳原子的有機化合物，碳原子間成鍵方式較多，可以形成單鍵，也可以形成雙鍵或三鍵。
(4)碳骨架多樣：碳原子間所成骨架有多種，可以是直鏈，也可以成環，也可以帶支鏈。
為什么有機化合物如此繁多呢
思考討論
請結合下圖顯示的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。
成果展示
單鍵
雙鍵
三鍵
成果展示
鏈狀
環狀
成果展示
直鏈
支鏈
1.下列有關有機化合物組成的敘述正確的是( )
A.有機物只含有碳、氫兩種元素
B.一氧化碳、二氧化碳是含碳化合物，所以它們是有機化合物
C.人類已知的化合物中，種類最多的是含ⅣA族元素的化合物
D.有機物只能存在于動植物體內，不能通過人工的方法合成
C
解析
有機物除了含有碳元素外，還可能還有氫、氧、氮等其它元素
碳的氧化物、碳酸鹽、碳酸氫鹽是無機物
有機物可以人工合成，如尿素等
2．關于有機物種類繁多的主要原因，下列敘述不正確的是(　　)
A．有機物的分子結構十分復雜
B．碳原子能與其他原子形成4個共價鍵，且碳原子之間也能相互成鍵
C．與有機物中碳原子的成鍵方式、連接方式不同有關
D．碳原子間形成的骨架均為鏈狀
D
3.碳原子的不同結合方式使得有機物種類繁多，下列碳原子的結合方式中錯誤的是(　　)
C
碳原子要形成4個共價鍵。
神奇的分子器件和分子機器
在發現碳原子成鍵特點之后，化學家根據人們的需求相繼合成了許多結構有趣、功能神奇的有機化合物，這些有機化合物被稱為分子器件或分子機器。
如圖所示的是法國圖盧茲材料設計和結構研究中心與德國柏林大學合作研制出的一個分子器件——分子輪。操縱者可以通過掃描隧道顯微鏡控制分子輪的轉動。分子輪可以應用到復雜的分子機器(如分子納米機器人)中，用于在人體細胞內清除病灶、充當藥物運輸載體等。
兩個直徑為 0.7 nm 的“ 車輪”(由三苯基甲基組成)，被固定在長為 0.6 nm 的軸上。分子輪置于銅基表面.
認識有機化合物 第1課時
成鍵方式
三鍵
成鍵數目
碳骨架的連接方式
碳原子的成鍵特點
4個共價鍵
單鍵
雙鍵
鏈狀
環狀
直鏈
支鏈
課后實踐活動：
用五個碳原子，氫原子數目任選，盡可能多地畫出你認為合理的有機物的結構。
6 月 1 日
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