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第7章 有机化学
第一节 认识有机化合物
第1课时 烷烃的结构
导入一
碳元素在地壳中的含量很低,但是含有碳元素的有机化合物却分布极广。有机化合物不仅构成了生机勃勃的生命世界,也是燃料、材料、食品和药物的主要来源。
一、有机化合物中碳原子的成键特点
[问题思考]目前,人们在自然界发现和人工合成的物质已超过1亿种,其中绝大多数都是有机化合物,而且新的有机化合物仍在源源不断地被发现或合成出来。有机化合物为什么如此繁多 它们的结构和性质一般具有哪些特点
一、有机化合物中碳原子的成键特点
有机化合物中碳原子的成键特点。
甲烷(CH4)是最简单的有机化合物,其分子中的碳原子以最外层的4个电子分别与4个氢原子的电子形成4个C—H 共价键。甲烷的电子式和结构式分别表示为:
一、有机化合物中碳原子的成键特点
有机化合物中碳原子的成键特点。
1.键的个数:每个碳原子形成4个共价键。
2.成键的类型:碳原子与碳原子之间也能形成共价键,可以形成单键、双键或三键。
一、有机化合物中碳原子的成键特点
有机化合物中碳原子的成键特点。
3.碳骨架形式:多个碳原子之间结合成碳链,也可以结合成碳环,构成有机物链状或环状的碳骨架。
一、有机化合物中碳原子的成键特点
结合下图显示的4个碳原子相互结合的几种方式,分析以碳为骨架的有机物种类繁多的原因。
碳原子最外层含有4个电子,可以和碳原子及其他原子形成4个共价键,碳原子之间可以以单键、双键或三键相结合,也可以形成碳链或碳环等碳骨架。
二、烷烃的概念及结构
甲烷的分子结构。
实验数据表明,甲烷分子中的5个原子不在同一平面上,而是形成了正四面体的空间结构。碳原子位于正四面体的中心,4个氢原子分别位于4个顶点。分子中的4个C—H 的长度和强度相同,相互之间的夹角相等。
二、烷烃的概念及结构
1.与甲烷结构相似的有机化合物还有很多,随着分子中碳原子数的增加,还有乙烷、丙烷、丁烷等一系列有机化合物。请根据碳原子的成键规律和下表提供的信息,写出丁烷的结构式和乙烷、丙烷、丁烷的分子式,并由此归纳这类有机化合物分子式的通式。
二、烷烃的概念及结构
2.比较大家写出的丁烷的结构式是否相同,思考产生这种现象的可能原因。
3.结合下图中的分子结构模型,总结这类有机化合物的组成和分子结构特点。
二、烷烃的概念及结构
1.烷烃:有机化合物只含碳和氢两种元素,分子中的碳原子之间都以单键结合,碳原子的剩余价键均与氢原子结合,使碳原子的化合价都达到“饱和”。这样的一类有机化合物称为饱 和烃,也称为烷烃。
2.链状烷烃的通式:CnH2n+2(n≥1,且n为整数)。
3.链状烷烃的结构特点:
(1)单键:碳原子之间以碳碳单键相结合。
(2)饱和:碳原子剩余价键全部与氢原子相结合。烷烃是饱和烃,相同碳原子数的有机物分子里,链状烷烃的含氢量最大。
三、同系物
[问题思考]根据烷烃的通式,相邻烷烃分子的组成上有什么相同点和不同点呢 它们之间有何特殊称谓
1.同系物:结构相似,在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的化合物互称为同系物。
2.同系物的特点:通式相同、结构相似、化学性质相似,分子式不同、组成上相差一个或若干个CH2原子团。
三、同系物
②③④
小试牛刀
下列物质中属于同系物的是___________(填序号)。
①CH2 CH—CH3
②CH4
③CH3CH2CH3
④CH3(CH2)5CH(CH3)CH3
三、同系物
【拓展延伸】同系物的判断标准:
1.同系物所含元素种类一定相同,除C、H 外其他种类元素原子数必须相同。
2.同系物一定具有不同的碳、氢原子数和分子式。
3.同系物一定具有不同的相对分子质量(相差14n)。
四、烷烃的命名———习惯命名法
1.1~10个碳原子的直链烷烃:称为甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸烷。
2.11个碳原子以上的直链烷烃:以汉字数字代表,如C11H24称为十一烷。
四、烷烃的命名———习惯命名法
3.带支链的烷烃:用正、异、新表示。
五、同分异构现象和同分异构体
[问题思考]正戊烷、异戊烷、新戊烷的分子式、分子结构是否相同呢 它们是否为同一种物质
正戊烷、异戊烷、新戊烷的分子式相同(C5H12),但分子结构不同,属于不同的物质。
五、同分异构现象和同分异构体
同分异构现象和同分异构体。
1.同分异构现象:化合物具有相同的分子式,但具有不同结构的现象称为同分异构现象。
2.同分异构体:具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体。如:正戊烷、异戊烷、新戊烷互称为同分异构体。
五、同分异构现象和同分异构体
同分异构现象和同分异构体。
3.同分异构体的性质:
(1)物理性质:支链越多,熔、沸点越低,密度越小。
(2)化学性质:不一定相同。
五、同分异构现象和同分异构体
【拓展延伸】
1.同分异构体
两不同:结构不同、性质不同
同分异构体
三同:分子式相同、分子组成相同、分子量相同
五、同分异构现象和同分异构体
2.四同概念的比较
概念 同位素 同素异形体 同系物 同分异构体
对象 原子 单质 有机物 有机物、无机物
判断依据 原子数相同、中子 数不同的原子之间互称为同位素 同一种元素组成 的不同单质之间互 称为同素异 形体 结构相似、在分子组 成上相差一个或若干个 CH2 原子团的化 合物互称为同系物 分子式相同,结构 不同,不一定是同 一类物质
性质 化学性质几乎完 全相同,物理性质 有差异 化学性质相似,物 理性质差别较大 化学性质相似,熔、 沸点和相对密度呈 规律性变化 化学性质可能相 似也可能不同,物 理性质不同
实例 氕、氘、氚 红磷与白磷 甲烷与乙烷 正丁烷与异丁烷
总结
一、有机化合物中碳原子的成键特点
总结
二、烷烃的结构
1.甲烷的分子结构
分子结构示意图 球棍模型 空间填充模型
总结
二、烷烃的结构
2.烷烃的组成、结构特点
组成
结构特点
烷烃的通式
CnH2n+2(n≥1,且n为整数)
分子中的碳原子之间都以单键结合,碳原子的剩余价键均与氢原子结合,使碳原子的化合价都达到“饱和”链状
只含有C、H两种元素
总结
二、烷烃的结构
3.烷烃的习惯命名法
(1)表示
总结
二、烷烃的结构
3.烷烃的习惯命名法
(2)碳原子数n相同,结构不同时,用正、异、新表示。如C4H10的两种分子的命名:无支链时,CH3CH2CH2CH3命名为正丁烷;有支链时,CH3CH(CH3)CH3命名为异丁烷。
4.同系物结构相似,在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的化合物互称为同系物,如CH4和CH3CH3互为同系物。
总结
二、烷烃的结构
5.同分异构体化合物具有相同的分子式,但具有不同结构的现象称为同分异构现象,具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体。如CH3CH2CH2CH2CH3(正戊烷)、 (异戊烷)、 (新戊烷)互为同分异构体。
课堂练习
1.目前人类已发现的有机化合物大约有三千万种, 下列有关其种
类繁多的原因的说法错误的是 ( )
A.碳原子间能以单键、双键或三键等多种方式结合
B.多个碳原子可以形成长短不一的碳链,碳链也可以含有支链
C.每个碳原子都能与氢原子形成四个共价键
D.多个碳原子间可以形成碳链、碳环,碳链或碳环也能相互结合
C
课堂练习
D
2.下列有关链状烷烃的叙述错误的是 ( )
A.原子间所成的键都是单键
B.碳原子最外层均满足 8e 稳定结构
C.分子组成上满足通式CnH2n+2(n≥1)
D.相邻两个链状烷烃分子组成上相差一个甲基
课堂练习
B
3.下列说法不正确的是 ( )
A.烷烃中每个碳原子都形成四个共价单键
B.正丁烷的四个碳原子可以在同一条直线上
C.甲烷、乙烷、丙烷的结构都只有一种
D.任何烷烃分子不可能为平面结构
课堂练习
D
4.正丁烷和异丁烷互为同分异构体的依据是 ( )
A.具有相似的化学性质
B.具有相同的物理性质
C.分子具有相同的空间结构
D.分子式相同,但分子内碳原子的连接方式不同
谢谢！

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