【正文】 類方面都取得了很大的進(jìn)展。但價(jià)鍵還只是化學(xué)家在實(shí)踐中得出的一種概念，有關(guān)價(jià)鍵的本質(zhì)問題還沒有得到解決。1916年路易斯（,1875—1946）等人在物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)電子、并闡明了原子結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，提出了價(jià)鍵的電子理論。他們認(rèn)為，各原子外層電子的相互作用是使原子結(jié)合在一起的原因。相互作用的外層電子如果從一個原子轉(zhuǎn)移到另一個原子中，則形成離子鍵；兩個原子如共用外層電子，則形成共價(jià)鍵。通過電子的轉(zhuǎn)移或共用，使相互作用原子的外層電子都獲得稀有氣體的電子構(gòu)型。這樣，價(jià)鍵圖像中用于表示價(jià)鍵的“—”，實(shí)際上就是兩個原子共用的一對電子。價(jià)鍵的電子理論的運(yùn)用，賦予經(jīng)典的價(jià)鍵圖像表示法以明確的物理意義。1927年以后，海特勒（，1904—）等人用量子力學(xué)的方法處理分子結(jié)構(gòu)的問題，建立了價(jià)鍵理論，為化學(xué)鍵提出了一個數(shù)學(xué)模型。之后，更多的科學(xué)家通過研究，為價(jià)鍵理論提供更多的補(bǔ)充。從1916年，路易斯引入價(jià)鍵的電子理論開始至今，都是現(xiàn)代有機(jī)化學(xué)時(shí)期。在這個時(shí)期的主要成就還有取代基效應(yīng)、線性自由能關(guān)系、構(gòu)象分析，等等。【板書】：1916年，路易斯提出了價(jià)鍵的電子理論1927年，海特勒建立價(jià)鍵理論 【教師】：前面我們提到，有機(jī)化合物是指“含碳元素”的化合物，碳元素位于元素周期表上的第二周期第四主族，碳原子的最外層有四個電子，正好處于金屬元素和非金屬元素的交界線上。它作為有機(jī)化合物的主要元素，使得有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)具有很多特殊性?！景鍟浚喝?有機(jī)化合物的特性 【教師】：有機(jī)化合物的的第一個特性是數(shù)量龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。構(gòu)成有機(jī)化合物的元素雖然種類不多，但有機(jī)化合物的數(shù)量卻非常龐大。迄今已知的約2000萬種化合物中，絕大部分是有機(jī)化合物。有機(jī)化合物的數(shù)量龐大與其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性密切相關(guān)。有機(jī)化合物中普遍存在多種異構(gòu)現(xiàn)象，如構(gòu)造異構(gòu)、順反異構(gòu)、旋光異構(gòu)等。這是有機(jī)化合物的一個重要的特性，也是造成有機(jī)化合物數(shù)目極多的重要原因?！景鍟浚簲?shù)量龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜 【教師】：有機(jī)化合物的的第二個特性是熱穩(wěn)定性差和容易燃燒。碳和氫容易與氧結(jié)合而形成能量較低的二氧化碳和水，所以絕大多數(shù)有機(jī)物受熱容易分解，切容易燃燒。人類常用的燃料大多數(shù)是有機(jī)化合物，如天然氣，汽油等。人們常利用這 3 個性質(zhì)來初步區(qū)別有機(jī)化合物和無機(jī)化合物?！景鍟浚簾岱€(wěn)定差、容易燃燒 【教師】：有機(jī)化合物的的第三個特性是熔點(diǎn)較低。有機(jī)物的熔點(diǎn)一般在400℃以下，許多有機(jī)化合物在常溫下為氣體或者液體，如甲烷、乙醇等。而無機(jī)物的熔點(diǎn)一般較高，如氯化鈉的熔點(diǎn)在801℃。這是因?yàn)?，有機(jī)物的晶體排列是靠分子間的范德華力來維系的，只需較低能量就可以破壞這種有規(guī)律的排列。無機(jī)物大多是離子晶體，晶格排列是靠離子間的正負(fù)電荷的引力，破壞它需要更多的能量。純的有機(jī)物的熔點(diǎn)是重要的物理常量之一，實(shí)驗(yàn)中常測定熔點(diǎn)以鑒別有機(jī)化合物或判斷化合物的純度?！景鍟浚喝埸c(diǎn)較低 【教師】：有機(jī)化合物的的第四個特性是難溶于水。大多數(shù)的有機(jī)物都難溶于水，而易溶于有機(jī)溶劑。例如油脂不溶于水，但易于汽油、乙醚等有機(jī)溶劑。這是由于有機(jī)物通常呈非極性或弱極性，而水是一種極強(qiáng)性的液體。溶解作為一個復(fù)雜的過程，一般服從“相似相溶”的規(guī)律，只有結(jié)構(gòu)和極性相近的物質(zhì)才能互溶。所以大多數(shù)非極性或弱極性的有機(jī)物難溶于水，但可以溶于極性相近的有機(jī)溶劑中。衣服上有了油污，可以用汽油清洗，實(shí)際上說的就是這個道理?！景鍟浚弘y溶于水 【教師】：有機(jī)化合物的的第五個特性是化學(xué)反應(yīng)速度慢。有機(jī)化合物之間的反應(yīng)速度一般比較慢。例如地下的石油和煤是動植物遺體在地層下經(jīng)歷千百年的變化而形成的。有機(jī)化合物起化學(xué)反應(yīng)時(shí)要經(jīng)過舊共價(jià)鍵的斷裂和新共價(jià)鍵的形成，所以有機(jī)反應(yīng)一般比較緩慢。因此，許多有機(jī)化學(xué)反應(yīng)常常需要加熱、加壓或應(yīng)用催化劑來加快反應(yīng)速度?！景鍟浚悍磻?yīng)速度慢 【教師】：有機(jī)化合物的的第六個特性是反應(yīng)產(chǎn)物復(fù)雜。有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，在發(fā)生反應(yīng)時(shí)，并不局限于分子的某一特定部位的共價(jià)鍵斷裂，除主要反應(yīng)外，常伴有副反應(yīng)，產(chǎn)物往往也是復(fù)雜的混合物，使主要產(chǎn)物的收率較低。而且有機(jī)反應(yīng)后的產(chǎn)物，往往需要蒸餾、重結(jié)晶和層析等操作來分離提純。因此，在進(jìn)行有機(jī)合成時(shí)，需要選擇適當(dāng)?shù)脑噭?，選擇最佳的反應(yīng)條件，減少副反應(yīng)，提高產(chǎn)率。【板書】：反應(yīng)產(chǎn)物復(fù)雜，副反應(yīng)多。【教師】：以上六點(diǎn)是有機(jī)化合物特有的一些性質(zhì)，但是實(shí)際上，有機(jī)與無機(jī)化合物的性質(zhì)差別并不是絕對的。比如CCl4是有機(jī)化合物，但是它卻是滅火劑，不能燃燒。有些材料可耐高溫，有些化合物可以作為超導(dǎo)的材料。隨著金屬有機(jī)化學(xué)的發(fā)展以及各學(xué)科間的交互滲透，無機(jī)化合物與有機(jī)化合物的界限會逐漸縮小?！窘處煛浚航Y(jié)構(gòu)決定性質(zhì)。有機(jī)化合物具有的特性與它的結(jié)構(gòu)有密切的關(guān)系。了解有機(jī)化合物分子的結(jié)構(gòu)，對于弄清有機(jī)化合物之間的千差萬別和有機(jī)化學(xué)的基本規(guī)律，是十分重要的?！景鍟浚核?有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu) 【教師】：對于有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)的認(rèn)識，也是一個發(fā)展的過程。最開始的時(shí)候，科學(xué)家是在有關(guān)結(jié) 4 構(gòu)學(xué)說的基礎(chǔ)上，發(fā)展的經(jīng)典結(jié)構(gòu)學(xué)說?！景鍟浚航?jīng)典結(jié)構(gòu)學(xué)說 【教師】：19世紀(jì)初，德國化學(xué)家凱庫勒（，1829—1896）等提出了“價(jià)鍵學(xué)說”，該學(xué)說認(rèn)為，碳是四價(jià)的，凱庫勒同時(shí)還提出了在一個分子中碳原子可以相互結(jié)合，且碳原子之間不僅可以單鍵結(jié)合，還可以雙鍵或三鍵結(jié)合。1874年荷蘭化學(xué)家范霍夫（39。t Hoff, 1852—1911）和法國化學(xué)家列別爾（ Bel，1847—1930）分別獨(dú)立地首次提出了碳原子的立體概念。特別是范霍夫?yàn)樘荚幼隽艘粋€正四面體的模型，碳原子占據(jù)四面體的中心，它的4個價(jià)鍵指向四面體的4個頂點(diǎn)。以最簡單的有機(jī)物甲烷為例，其分子由一個碳原子和四個氫原子以共價(jià)鍵的方式結(jié)合而成。甲烷的五個原子并不在一個平面上，而是呈現(xiàn)正四面體的結(jié)構(gòu)，碳原子處于正四面體的中心，而氫原子位于正四面體的四個頂點(diǎn)上。碳原子的四個價(jià)鍵從中心指向四個頂點(diǎn)，176?！窘處煛浚弘S著20世紀(jì)人們對原子一般性質(zhì)的認(rèn)識有了提高之后，路易斯提出了共價(jià)鍵的概念。他認(rèn)為原子的電子可以配對成鍵，使原子能夠形成一種穩(wěn)定的惰性氣體電子結(jié)構(gòu)，即最外層為兩個或八個電子。這樣，氫的外層具有兩電子的惰性氣體氦的結(jié)構(gòu)，氟、碳外層具有八個電子的氖結(jié)構(gòu)。這就是常說的“八隅規(guī)則”。這種通過共用電子對形成的化學(xué)鍵稱為共價(jià)鍵。用圓點(diǎn)表示價(jià)電子的電子結(jié)構(gòu)式稱為路易斯結(jié)構(gòu)式。【板書】：路易斯結(jié)構(gòu) 【教師】：通常兩個原子間的一對電子表示共價(jià)單鍵，兩對或三對電子表示雙鍵或三鍵。兩個原子間沒有共享的電子稱為非成鍵電子。一對非成鍵電子常常被稱為孤對電子。氧原子、氮原子和鹵素通常在他們穩(wěn)定的化合物中有孤對電子，這些孤對電子有助于它們確定它們相應(yīng)化合物的反應(yīng)活性。為了方便，路易斯結(jié)構(gòu)通常用一短線表示成鍵電子，孤對電子可以省略。又是孤對電子是為了表示分子的某一特性?！窘處煛浚郝芬姿估碚撚兄诹私庥袡C(jī)化合物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)之間的關(guān)系，但是未能說明共價(jià)鍵究竟是如何形成的。隨著量子化學(xué)的建立，科學(xué)家將量子力學(xué)應(yīng)用于有機(jī)化學(xué)，使人們對分子的形成和共價(jià)鍵的本質(zhì)有了更深入的了解。從而建立了現(xiàn)代共價(jià)鍵理論。【板書】：現(xiàn)代共價(jià)鍵理論 【教師】：在介紹共價(jià)鍵理論之前，先簡單介紹原子軌道。【板書】：原子軌道 【教師】：原子是由原子核和核外電子兩部分組成的。電子繞核做高速運(yùn)動?；瘜W(xué)反應(yīng)主要涉及原子外層電子運(yùn)動狀態(tài)的改變。核外電子作為一種微觀粒子運(yùn)動有不確定性，無法得到電子的具體位置，只好用電子出現(xiàn)的概率來描述（即為電子云）。電子云圖像中每一個小黑點(diǎn)表示電子出現(xiàn)在核外空間中的一次概率（不表示一個電子?。└怕拭芏仍酱箅娮釉茍D像中的小黑點(diǎn)越密，離核近處，黑點(diǎn)密度大，電子出現(xiàn)機(jī)會多，離核遠(yuǎn)處，電子出現(xiàn)機(jī)會少。把電子在空間可能出現(xiàn)的區(qū)域稱為原子軌道，通常用1s軌道、2s軌道、2p軌道、3s軌道、3p軌道??來表示。1s電子云【教師】：在了解了原子軌道之后，我們再來學(xué)習(xí)現(xiàn)代價(jià)鍵理論?！景鍟浚含F(xiàn)代價(jià)鍵理論 【教師】：根據(jù)現(xiàn)代價(jià)鍵理論，共價(jià)鍵的形成可以看作是原子軌道的重疊或電子配對的結(jié)果。原子軌道重疊后，兩個原子核間電子云密度較大，因而降低了兩核之間的正電排斥，增加了兩核對負(fù)電的吸引，使整個體系的能量降低，形成穩(wěn)定的共價(jià)鍵。成鍵的電子區(qū)域在兩個成鍵的原子之間。（atomic orbital 原子軌道）氫分子，圖中電子出現(xiàn)幾率較大處為共價(jià)鍵【教師】：價(jià)鍵理論主要包括四個要點(diǎn)?！景鍟浚海?）：成鍵電子自旋方向必須相反；（2）：共價(jià)鍵具有飽和性；（3）：共價(jià)鍵具有方向性；（4）：能量相近的原子軌道可以雜化【教師】：首先，成鍵電子自旋方向必須相反。如果兩個原子各有一個未成對電子且自旋方向相反平行，就可以耦合配對，成為一個共價(jià)鍵。若原子各有兩個或者三個未成對的電子，就可以形成雙鍵或三鍵。同時(shí)，共價(jià)鍵具有飽和性。如果一個原子的未成對電子已經(jīng)配對，就不能再與其它一個原子的未成對電子配對。第三點(diǎn)，共價(jià)鍵具有方向性。電子云重疊越多，形成的鍵越強(qiáng)，即共價(jià)鍵的鍵能與原子軌道重疊程度呈正比。因此，要盡可能的在電子云密度最大的地方重疊，形成穩(wěn)定的共價(jià)鍵。最后，能量相近的原子軌道可進(jìn)行雜化，組成能量相等的雜化軌道。這樣可使成鍵能力更強(qiáng)，成鍵后可達(dá)到最穩(wěn)定的分子狀態(tài)。這節(jié)將在后面一章學(xué)習(xí)。【教師】：以上介紹了關(guān)于有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)的幾種不同的理論學(xué)說，現(xiàn)在有機(jī)化學(xué)中，對有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)的表示方法，是利用結(jié)構(gòu)式。【板書】：有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)式。【教師】：定義：用來表示組成有機(jī)物分子的原子種類和數(shù)目，以及分子內(nèi)各原子的連接順序和連接方式的式子稱為結(jié)構(gòu)式，又稱為構(gòu)造式。【板書】：有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)式的定義 【板書】：有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)式有：蛛網(wǎng)式、簡寫式、鍵線式 【教師】：有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)式有蛛網(wǎng)式、簡寫式和鍵線式。蛛網(wǎng)式是將原子與原子用短線連接代表共價(jià)鍵，一條短線代表一個共價(jià)鍵。當(dāng)原子與原子之間以雙鍵或者三鍵相連時(shí)，則用兩條或者三條短線相連。為了書寫方便，可以省略部分代表單鍵的短線，一般是碳原子或者是其他原子與氫原子之間的短線，就是簡寫式。蛛網(wǎng)式與簡寫式都能反映出有機(jī)化合物的分子組成、原子間的連接順序和連接方式。但是簡寫式較蛛網(wǎng)式簡單，一般常采用結(jié)構(gòu)簡式表示有機(jī)化合物的分子結(jié)構(gòu)。書寫具有較長碳鏈或環(huán)狀結(jié)構(gòu)的有機(jī)化合物，也常用鍵線式來表示。在鍵線式中，碳原子和氫原子的元素符號都被省略。未來區(qū)別一個碳鍵與下一個碳鍵，把兩條線畫成120度的角度，大致代表四面體的角度。如果碳原子上有其他原子或基團(tuán)，就把那個原子或者基團(tuán)寫出。鍵線式只能表示碳的骨架?！窘處煛浚阂掖己图酌丫哂邢嗤姆肿邮紺2H6O，但它們具有不同的結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)不同，它們的性質(zhì)也不同。乙醇常溫下是液體，能與金屬鈉反應(yīng)；甲醚在常溫下是氣體，不與金屬鈉反應(yīng)。同分異構(gòu)現(xiàn)象：分子式相同而化學(xué)結(jié)構(gòu)不同，因而表現(xiàn)出不同性質(zhì)的現(xiàn)象。同分異構(gòu)體：分子式相同而化學(xué)結(jié)構(gòu)不同的化合物互為同分異構(gòu)體。復(fù)習(xí)總結(jié)新課重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容1：有機(jī)化學(xué)、有機(jī)化合物的定義 2：有機(jī)化合物的特性3：有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)特征，現(xiàn)代共價(jià)鍵理論，掌握價(jià)鍵理論的有關(guān)要點(diǎn) 4：有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)式，同分異構(gòu)現(xiàn)象