62杂化轨道理论

有机结构理论——因为结构决定性质。这是为了探讨、解释有机化学反应作好基础知识的铺垫。2、有机结构理论好学吗？1、为什么要讲有机结构理论？3、有机结构理论所描述的过程，都是真实存在的吗？——不太好懂，是有机学习的难点之一。需要一点空间想象能力和抽象思维能力。——不完全是。它只是一种假设，一种能解释已知实验事实的假设。一、杂化轨道理论与有机物的价键结构基础（一）杂化轨道理论杂化——在成键过程中，能量相近的不同类型的原子轨道，重新组合成能量、形状完全等同的新轨道。杂化类型——sp杂化dsp杂化1、什么叫杂化轨道？2、原子轨道为什么要杂化？原子轨道：spdf杂化是一种理论，是对电子配对法的补充和完善，依次可以更好地解释分子空间结构的事实。+原子轨道和电子云：Px轨道Py轨道Pz轨道S轨道3、sp杂化的三种类型sp杂化——1个s轨道+1个p轨道，生成2个sp杂化轨道。sp2杂化——1个s轨道+2个p轨道，生成3个sp2杂化轨道。sp3杂化——1个s轨道+3个p轨道，生成4个sp3杂化轨道。杂化轨道的空间结构，是由于电子云之间的相互斥力达到平衡时，而形成的最稳定状态。杂化轨道的空间结构CCC直线形轨道夹角1800平面三角形轨道夹角1200正四面体形轨道夹角109.501、sp3杂化——甲烷、C–C单键（二）有机物的价键结构基础（1）甲烷的结构①空间结构是正四面体，H–C–H键角都是109.50；②C–H键长都是0.110nm；4个H的位置完全相同。杂化态sp3跃迁C-基态2p2s激发态2p2s杂化C1s1s1s1s键长0.110nm键角109.504个键(sp3–s)（2）C–C单键的结构其它烷烃：①sp3杂化；②C–C键(sp3–sp3)；③键角近似于109.50乙烷C2H6正己烷C6H14键特点——头碰头式交叠，重叠大、牢固、可沿键轴自由旋转。键线式键特点——肩并肩式交叠，重叠小、不牢固、不能沿键轴旋转。2、sp2杂化——C=C双键和C=O双键的结构杂化态sp2C-基态2p2s激发态2p2s（1）C=C双键的结构跃迁杂化2pCC实验测定：平面分子116.60121.701s1s1s1sCCHHHHC—CHHHH键sp2–sp2键(sp2–s)键和键的空间关系1+1（2）C=O双键的结构C—OHHC＝O+-1+1610.9347.3键能(kJ·mol-1)0.1330.154键长(nm)C=CC–C数据分析键的键能=610.9-347.3=263.6结构分析：电子分布在原子核的上下两端，受原子核束缚较小，易极化。结论：键——结合力弱、易极化、易发生反应。如：C=OHHC3、sp杂化——CC三键的结构C-基态2p2s激发态2p2s跃迁杂化杂化态sp2pCCHH实验测定：直线分子C1s1s键(sp–sp)键(sp–s)CCHH1+2三种sp杂化轨道的电负性：sp＞sp2＞sp3因为s轨道比p轨道控制电子的能力更强4、弯曲键——环烷烃的结构①环状结构有一定的几何角，如：三元环600②环烷烃的C是sp3杂化——轨道夹角109.50③最稳定的成键方式是——最大重叠原则弯曲键1040寻找结构矛盾的冲突点600109.50弯曲键不如键稳定——没有实现最大重叠。＜＜＜60090010801200除环丙烷外，其他环烷烃都不是平面结构③由于这种角度差而产生的复原力称作——角张力？对环烷烃稳定性的解释——拜尔张力学说(1885年)环烷烃的稳定性：①以正四面体角109.50成键，是最稳定的结构。②假设成环C原子共平面。那么，环的几何角和109.50相差越大，则环越不稳定。要解释环烷烃结构的稳定性，应从构象进行分析，角张力只是影响因素之一。122.40119.805、离域键——丁二烯和苯的结构CCCC1s1s1s1s1s1sC—CC—CCCHHHCCHHH12340.134C=C0.133nmC–C0.154nm（1）丁二烯的结构1234实验测定：平面分子离域大键成键后，电子的运动区域，不是固定在两个原子之间。丁二烯的键-共轭体系凡有离域键的体系——共轭体系CH2=CH–CH=CH2（2）苯的结构CCCCCC实验测定：平面分子，完全对称每一个键角：1200每一个C—C键长：0.140nmHHHHHH1s1s1s1s1s1s苯的键闭合离域大键凡共轭体系用传统的价键都无法准确表示。-共轭体系离域使分子内能降低，使体系趋于平均化，更稳定。总结sp离域键弯曲键键键类型1200视几何形状18001200109.50键角丁二烯、苯环丙烷乙炔乙烯甲烷物质举例共轭体系环烷烃炔烃烯烃烷烃sp2sp3sp2sp3杂化