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复习：碳原子轨道的杂化
碳原子在基态时，只有两个未成对电子，碳原 子应是两价的。而在有机化合物中，碳均为4价。
1931年，Pauling提出原子轨道杂化理论
美国化学家鲍林， 1954年获诺贝尔化 学奖，1963年获诺 贝尔和平奖。
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原子轨道杂化理论认为： 碳原子在成键的过程中首先要吸收一定的能量，
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2.2.1 烷基的概念
1、烷烃中碳原子和氢原子的分类(P32)
➢ 分析下列化合物所含碳原子种类
11ºº 11ºº
11ºº
CH3
3º
CH
2º
CH2
C C 4ºH3C C 4ºH3C 2ºH2
1º1º
CH3
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C 2ºH2 C 11ººH3C 1ºH3C 11ººH3
同分异构体数 2 3
C6H14
5
2020C/92/02H942
366,31916
化合物含有的碳原子数和原子种类越多, 同分异构体越多。
➢ 构造异构体的含义
同分异构体中，如果它们结构的不同是由分子中各原子 连接次序不同（构造不同）而引取的，又叫构造异构体。
正丁烷
异丁烷
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HH HC C H
HH
S- SP3σ键 SP3-SP3 σ键
所形成的这些键都是σ键，如SP3-SP3σ键， S-SP3σ键。所谓σ键是成键原子的电子是沿着 它们的轴向叠合的，即所谓的头碰头结合，这 样的重叠可以达到最大重叠。
σ键的特点
（1）轴对称 就是说电子云分布在键轴的四周而成为 一个以键轴为轴的圆筒形结构。这种对称因素导致σ 键的一个重要属性—即
H
H
H
109.3o
H
CC
1.10 Å
H
键(sp3-s)
H
H
1.54 Å
键(sp3-sp3)
C: sp3 杂化，成 键
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2.1.2 乙烷和其它烷烃的结构
乙烷中的二个碳也都是SP3杂化的，二 个碳之间各用一个SP3杂化轨道相互重叠形 成一个 σ键，其余SP3杂化轨道都与H的1S轨 道重叠， 即：
tertiary carbon
CH3
H3C C CH3
CH3
4 C （季碳，四级碳）
quaternary carbon
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➢ 碳原子种类的扩展
H 3 CC H 2C H 2
C H 3 H 3 CC HC H 3 H 3 CCC H 3
1自由基 （伯自由基）
2自由基 （仲自由基）
3自由基 （叔自由基）
第二章 饱和烃
烷烃， 环烷烃
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烷烃化合物的主要来源是石油和天然气
油田石油开采
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河西区一居民区煤气爆炸
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饱和烃: 烷烃
链烃 烃(碳氢化合物) (hydrocarbon) 环烃
不饱和烃: 烯烃、炔烃
脂环烃: 环烷烃、环烯(炔)烃
芳(香)烃
烷烃是指分子中碳原子之间仅以单键相连，碳剩下的其它
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与伯,仲,叔碳原子相连的H原子,分别称为 伯,仲,叔H原子
1 H（伯氢）
2 H（仲氢）
H 3 CC H 2 C H 2 C H 3
1 C（伯碳，一级碳） primary carbon
2 C （仲碳，二级碳） secondary carbon
H3C
CH3 3 H（叔氢） CH CH3
3 C （叔碳，三级碳）
H 3 CC H 2 C H 2 C H 2
C H 3 H 3 CC C H 3
1碳负离子 （伯碳负离子）
烃
双烯 烃
CH2=CH-CH=CH3
环烃 脂环烃 环 烷 烃
环烯 烃
芳香烃
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2.1 烷烃的结构和同分异构(P29)
2.1.1甲烷的结构和碳原子轨道的sp3杂化
物理方法证明甲烷为正四面体结构，分子中的四个C-H
键都是完全等同的，键与键之间的夹角为109.5度，四个碳
氢键键长都为0.109nm。
价键都与氢结合（被氢完全饱和，故叫烷烃）的一类化合物。
烷
完全
饱和
烃
碳氢化合物 （hydrocarbons）【tan烃氢tq-iinngg】化指合物碳
烃类（烷烃、烯烃、炔烃、芳烃）
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各类烃举例如下表：
开链 饱和烃 烷烃
烃
不饱和 烯烃
烃
炔烃
CH3CH3 CH2=CH2
CH 三CH CH 三C-CH2CH3
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2.2 烷烃的命名(P32)
• 有机化合物的命名最初是根据其来源、性质而 定的。如：甲烷——沼气；乙醇——酒精；甲 酸——蚁酸等。
• 有机化合物数目众多，结构复杂，一个标准的、 完整的、 严格的命名方法是必要的。掌握每一 类化合物的命名方法是学习有机化学的一个最 重要的基本功 。
• 要求:由结构式写出名称，由名称写出结构式。
使2s轨道的一个电子跃迁到2p空轨道中，形成碳原
子的激发态。激发态的碳原子具有四个单电子，因 此碳原子为四价的。
2px 2py 2pz 2s
基态
跃迁
2px 2py 2pz 2s
激发态
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sp3杂化
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烷烃的结构模型
1.09 Å
H
键(sp3-s)
C
H H
109.5o

2.1.3 同分异构现象和同分异构体
（CONSTITUTIONAL ISOMERS， STRUCTURAL ISOMERS）
同分异构体
具有相同的分子式，但结构不同的分子
➢ C1~C3烷烃无异构现象
CH4 C2H6
无异构体
C3H8
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➢ C4 以上烷烃出现同分异构现象
C4H10 C5H12
（2）可旋转性。因为键的旋转并不影响电子云的交盖 。
σ键：轴对称，键可“旋转”。C—C单键是可以旋转 的.
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（3）电子云交盖大，比较稳定，不易起反应。
其它烷烃的结构只不过是将乙烷中的一个氢 轨道用另一个碳原子的SP3杂化轨道代替就可以了 。
必须强调的是烷烃的碳链我们书写时为了方 便常表示成直线的形式C-C-C-C，实际上碳链是锯 齿形的。所谓直链化合物指的是没有支链的化合 物。
H
1.09 Å
H
键(sp3-s)
C
H H
109.5o
H
CH
H
H
甲烷的结构
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构成饱和烷烃的碳原子以sp3杂化轨道成键，
为σ键。
（1）形状：一头大，一头小。 （2）成分：每一个轨道含1/4s，3/4p成分。
特 （3）易于成键：成键时，轨道重叠程度大于单纯s或p轨道。 点
（4）键角：等性杂化，各轨道间夹角均为109°28’。