§ 1-2 共价键与分子结构
Covalent Bond and Molecular
Structure
一,原子轨道和核外电子排布
1.原子轨道在经典物理中,根据波动方程 （ 偏微分方程 ） 求出的波函数用于描述波的运动状态 →
电子等微观粒子具有波粒二象性 →
→ 同样可以根据波动方程求出描述电子运动状态的波函数?(x,y,z) →?(r,θ,φ) →?在三维空间的图形,反映了在核外空间能找到电子的区域,该区域可代表原子轨道的图形 →
波函数?称为原子轨道 → 用球坐标表示波函数时,?为 r,θ,φ 三个变量的函数,r表示电子与核的距离,θ 和 φ 表示电子的方位
→ 反映出在空间某一点找到电子的几率。原子的核外空间，从内到外有各种能级不同的电子层 → 离原子核越远 → 电子层的能级越高 →
某原子核外电子层的总层数在数值上等于该原子的元素在周期表中所属的周期数。在每一电子层上，又有能级不同的各种类型的原子轨道
，即亚层。具有不同能量的电子，在不同能级的各种原子轨道上运动。
电子层 亚 层 原子轨道数目 最多可容纳的电子数目
1 1s 1 2
2
2s
2p
1
3(p
x
,p
y
,p
z
)
2
6
3
3s
3p
3d
1
3
5
2
6
10
4
4s
4p
4d
4f
1
3
5
7
2
6
10
14
……
1s轨道角度分布图基态氢原子 1s
电子云分布图
y
xz
+
2px 轨道 2py轨道 2pz轨道角度分布图
y
xz
+
y
xz
y
x
z
+
+
原子轨道的能级次序：
1s＜ 2s＜ 2p＜ 3s＜ 3p＜ 4s＜ 3d＜ 4p＜ 5s＜
4d＜ 5p＜ 6s＜ 4f＜ 5d＜ 6p……
2.核外电子排布核外电子排布符合能量最低原理,Pauli原理和 Hund规则 。
原子序数元素符号核外电子排布 电子构型
1s
1 H ↑ 1s
1
2 He ↑↓ 2s 1s
2
3 Li ↑↓ ↑ 1s
2
2s
1
4 Be ↑↓ ↑↓ 2p 1s
2
2s
2
5 B ↑↓ ↑↓ ↑ 1s
2
2s
2
2p
1
6 C ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ 1s
2
2s
2
2p
2
7 N ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑ 1s
2
2s
2
2p
3
8 O ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ 1s
2
2s
2
2p
4
9 F ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ 1s
2
2s
2
2p
5
10 Ne ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ 3s 1s
2
2s
2
2p
6
11 Na ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ 1s
2
2s
2
2p
6
3s
1
12 Mg ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ 3p 1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
13 Al ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ 1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
1
14 Si ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ 1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
2
15 P ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑ 1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
3
16 S ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ 1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
4
17 Cl ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ 1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
5
18 Ar ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ 1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
二,共价键理论
1.价键理论价键理论所用的量子力学方法 —— 电子配对法：两原子各有一个自旋相反的未成对电子,
相遇时才能配对成键 。
共价键的特性：饱和性和方向性 。
共价键的类型,σ 键和 π 键 。
s - s
px - s
px - px
++ x
++ x
++ x
py - py pz - pz
s,p轨道之间最大程度的有效重叠
y
x
z
+
y
z
+
y
x
z
+
y
x
z
+
2.杂化轨道理论
(1)类型
① sp3
4个等能量的杂化轨道，每个轨道各占 1/4 s
成分,3/4 p 成分。
C：等性 sp3杂化,轨道间夹角 109.5°,正四面体。
例如：烷烃分子中的碳原子。
2P 2
2S 2
电子跃迁基态
2P 3
2S 1
激发态杂化
sp3杂化态
sp3杂化 轨道形状
4个 sp3杂化 轨道的空间分布
O：不等性 sp3杂化，例如水分子中的氧原子，
杂化轨道间夹角 104.5° 。
2S 2
2P 4 sp3杂化态
N：不等性 sp3杂化，例如氨气分子中的氮原子，
杂化轨道间夹角 107° 。
2S 2
2P 3 sp3杂化态
② sp2 3个等能量的杂化轨道，每个轨道各占 1/3 s 成分,2/3 p 成分。
一个未参与杂化的 p轨道，与 3个杂化轨道所在的平面垂直。
C：等性 sp2杂化，轨道间夹角 120°,平面三角型，例如烯烃分子中碳碳双键的碳原子。
2P 2
2S 2
2P 1
sp2杂化态碳原子的 sp2杂化轨道
3个 sp2杂化 轨道的空间分布
120?
2S 2
2P 4 2P 2sp2杂化态
O：不 等性 sp2杂化，例如酚羟基、杂环化合物中的氧原子。
N,不等性 sp2杂化，例如杂环化合物分子中的氮原子。
2S 2
2P 3
2P 2
sp2杂化态
③ sp 2个等能量的杂化轨道，轨道间夹角 180°,直线型,每个轨道各占 1/2 s 成分，
1/2 p 成分,2个未参与杂化的 p 轨道互相垂直，
并且分别与 2个杂化轨道所在的直线垂直。
C：等性 sp杂化,例如炔烃分子中碳碳三键的碳原子。
2P 2
2S 2
2P 2
sp杂化态碳原子的 sp杂化轨道
2个 sp杂化 轨道的空间分布
180?
(2)实质 原子轨道的线性组合 —— 杂化,
形成新的原子轨道。例如：碳原子的 1 个 2s轨道和 3个 2p轨道线性组合形成 4个 sp3杂化轨道。
φ1=a1φs+b1φpx+c1φpy+d1φpz
φ2=a2φs+b2φpx+c2φpy+d2φpz
φ3=a3φs+b3φpx+c3φpy+d3φpz
φ4=a4φs+b4φpx+c4φpy+d4φpz
3.分子轨道理论分子轨道：电子在整个分子中运动的状态函数 ——? → 成键电子不再定域于两个成键原子之间,而是在整个分子内运动 —— 离域 → 每个分子轨道具有一定的能级 → 分子中的电子，
根据 能量最低原理,Pauli原理 和 Hund规则 逐级排列在分子轨道中 → 组成分子的各个原子的原子轨道线性组合，形成分子轨道。
→符合“轨道能量接近，能够最大重叠，位相相同”的成键原则 →能组合成能量比原子轨道低的稳定的分子轨道 →分子轨道中节面数 ↑→
轨道的能量 ↑
例 两个氢原子组成的氢分子
=c1φ1 + c2φ2
*=c1φ1 - c2φ2
φ1 φ2
*
能量氢原子形成氢分子的轨道能级图氢原子轨道波函数（径向分布）叠加示意图位相相同位相不同几种类型的分子轨道
s s
px px
py py
或 pz pz
*
*
*
φ?
H
H
H
H
C
109.5 °
C C
H
H
H
H
121.4 °
180 °
117.3 °
108 °
N
H 3 C CH
3
CH 3
H C C H
4.键的极性
(1)电负性 原子成键时，对成键电子的吸引能力。吸引能力 ↑→ 原子的电负性 ↑ 。两成键原子的电负性差别 ↑→ 键的极性 ↑ 。常见原子电负性大小次序
F＞ Cl＞ Br＞ I,F＞ O＞ N＞ C
(2)极性共价键 H3C→ Clδ
+ δ-
(5)分子偶极矩 键偶极矩的矢量和,μ↑→分子的极性 ↑。
(6)极性分子 分子中正负电荷中心不重合，
μ≠0，存在固有偶极。
例如：
(3)非极性共价键
(4)键偶极矩 矢量，大小,μ=q× d，
方向,μ↑→键的极性 ↑。
C
Cl
Cl
Cl
Cl
μ=0
C
Cl
H
H
H
μ=6.47?10 -30 C ·m
H
H
Cl
C
Cl μ=3.28?10 -30 C ·m
5.键的可极化度键的极化：外电场诱导下产生的偶极 ——
诱导偶极 → 引起键的极化 → 键极性改变的能力 —— 键的可极化度。成键原子半径 ↑→ 共价键的可极化度 ↑ 。
键的极性和可极化度是决定有机物性质的重要因素。
§ 1-3 分子间作用力与有机物的物理性质
Intermolecular Force and Physical
Properties of Organic Compounds
一,分子间作用力
1.取向力 极性分子与极性分子极性分子 →固有偶极 →分子定向排列 →静电引力 →取向力 。 分子极性 ↑,分子间距离 ↓→
取向力 ↑。
2.诱导力 极性分子与极性分子，极性分子与非极性分子极性分子的固有偶极诱导另一个极性分子或非极性分子产生诱导偶极，极性分子间、极性分子和非极性分子间固有偶极与诱导偶极之间的静电引力 → 诱导力。 分子极性 ↑,被诱导分子的变形性 ↑,分子间距离 ↓→ 诱导力 ↑ 。
3.色散力 极性分子与极性分子，极性分子与非极性分子，非极性分子与非极性分子分子中的电子及各原子的原子核的运动 →
瞬时偶极，极性分子间,极性分子和非极性分子间、非极性分子间通过瞬时偶极产生的作用力 —— 色散力。 分子的变形性 ↑,分子间距离
↓,分子间接触表面积 ↑→ 色散力 ↑ 。
4.氢键
(1)定义
(2)形成氢键的条件 X— H… Y— R
(3)氢键的特点 方向性和饱和性
(4)氢键的种类分子间氢键例 1：甲醇分子间氢键
O H
CH 3
O H
CH 3CH 3
O H
分子内氢键例 3：邻硝基苯酚分子内氢键
O H
CH 3
O H
H
O H
CH 3 H
O H
例 2：甲醇分子与水分子间氢键
O
H
N O
O
二,分子间作用力与有机化合物的物理性质
1.沸点 boiling point （ b.p.）
→ 分子间作用力 ↑→ b.p.↑
形成氢键的能力 ↑
分子极性 ↑
相对分子质量 ↑
分子间距离 ↓
2.熔点 melting point (m.p.)
分子间作用力、分子对称性 ↑ → m.p.↑
3.溶解度 solubility (s)
溶解的实质 用溶质与溶剂分子间作用力取代溶质分子间、溶剂分子间作用力。
溶解的原则 相似相溶参考文献,决定物质性质的一种重要因素 ——
分子间作用力,大学化学,1989,4(2)
顺反异构 （几何异构） 由于分子中碳碳双键、氮氮双键 或碳环的存在而不能自由旋转由此产生原子或原子团在空间的排列方式不同，形成顺反异构旋光异构 （光学异构） 由于化合物分子内缺乏某些对称元素使该化合物分子与镜像之间像左右手关系一样不能重叠。
构象异构 分子中由于 σ 键的旋转，导致分子中各原子或原子团在空间的排列不同。
碳链异构 分子中碳原子之间的连接次序不同官能团异构 因官能团不同而产生位置异构 具有相同的官能团或取代基，
但在碳架上连接的位置不同互变异构
§ 1-4 有机化合物的结构与性质构造异构立体异构同分异构
2
一、同分异构现象
1.同分异构现象
2.结构式表示方法
(1)蛛网式（价线式）
异丁烷乙醇
HH
HH
H C C O H
H
H
H C HH
HHH
H C C C H
(2)缩写式 （相同氢原子合并，右下角注明氢的数目，相同基团也可合并，并加括号以示区别。
竖直位置上的侧链加短线与主链相连，水平位置碳链之间不加短横，但重键应画出重键数）
(3)键线式（环状化合物常用）
CH 3 C H C H C H 2 CH 2 C H C H 3
CH 3
6-甲基 -2-庚烯
CH 3 CH 2 OH( C H 3 ) 2 C H C H 3
CH 2
H 2 C CH 2
环丙烷
C
C
CH
C
C
CH
H
H
H
H
苯
C
CC
C
O
H
H
H
H
O
呋喃二、有机化合物的分类
1.按碳链分类
(1)开链化合物
(2)环状化合物 (脂环、芳环、杂环 )
2.按官能团分类见 p17表 1-3
三、有机反应试剂
1.Lewis酸碱理论酸 电子对接受体碱 电子对给予体电子对的授受
Lewis酸碱
NH 3 + B F 3 H 3 N B F 3+ -
H 2 SO 4 + R O H [ R O H ] + + H S O 4 -
H
H 2 SO 4 + C 2 H 5 OC 2 H 5 [C 2 H 5 OC 2 H 5 ] + + H S O 4 -
H
酸碱反应示例：
Lewis酸 能接受电子对的分子,BF3,AlCl3，
SnCl4,ZnCl2,FeCl3等；
金属离子,Li+,Ag+,Cu2+等；
正离子,R+,RC+=O,Br+,+NO2，
H+等。
Lewis碱 含孤电子对的分子,RNH2,ROH，
ROR,RCHO,RCOR,RSH等；
负离子,X-,OH-,RO-,SH-,R-
等；
烯烃或芳香族化合物。
2.亲核试剂和亲电试剂
(1)亲核试剂 大多数有机反应都涉及富电子分子与缺电子分子之间的反应。反应过程中新键的形成往往发生在富电子分子提供电子对的部位，这种富电子分子称为 亲核试剂 —— 带孤电子对的负离子（例 OH-）,含富电子基团的中性分子（如 NH3）。
(2)亲核中心 亲核试剂分子中富电子的某一个原子或区域称为 亲核中心 。负离子的亲核中心是带孤电子对的原子和负电荷，中性分子的亲核中心通常是带孤电子对的原子（如氮或氧）或重键（如烯烃，炔烃，芳环）。
(3)亲电试剂 缺电子的分子称为 亲电试剂 —— 正离子（如碳正离子），某些中性分子
（如羰基或卤代烷）。
(4)亲电中心 亲电试剂分子中缺电子的某一个原子或区域称为 亲电中心 。正离子的亲电中心是带正电的原子（如碳正离子的碳原子），中性分子的亲电中心是官能团中缺电子的原子（如连在氧、氮、卤素等电负性强的原子上的碳或氢原子）。
四,有机化学反应
1.有机反应类型按共价键的断裂方式分为自由基型离子型 异裂均裂A B A + B
A B A + + B
离子型亲电,缺电子试剂 —— 亲电试剂,亲近”
（进攻）反应物中能供给电子的部分 —— 亲核中心亲核,富电子试剂 —— 亲核试剂,亲近”
（进攻）反应物中需要电子的部分 —— 亲电中心
2.有机反应机理一步反应：生成过渡态一步反应两步反应：生成反应中间体两步反应五,有机化合物结构与性质的关系结构决定性质，性质又为结构的探索和确定提供线索和依据。有机化学的核心问题之一就是研究和掌握有机化合物的结构特征及结构与性质的关系。
结构 决定 性质反映近代结构理论
① 官能团的种类
②分子中官能团之间的相互影响
③分子中直接相连、不直接相连的原子之间的相互影响各类有机物的性质以及同类有机物中各个化合物性质的差异共价键与分子结构
键和?键；
杂化轨道与分子轨道的区别杂化方式；
键参数；
偶极矩。
本章小结分子间作用力与有机物的物理性质分子间作用力；
分子间作用力与有机物的沸点；
分子间作用力与有机物的熔点；
分子间作用力与有机物的溶解度。
有机物的结构与性质同分异构现象；
有机物的分类；
有机反应试剂、反应类型和反应历程；
有机化合物的构性相关分析。
Covalent Bond and Molecular
Structure
一,原子轨道和核外电子排布
1.原子轨道在经典物理中,根据波动方程 （ 偏微分方程 ） 求出的波函数用于描述波的运动状态 →
电子等微观粒子具有波粒二象性 →
→ 同样可以根据波动方程求出描述电子运动状态的波函数?(x,y,z) →?(r,θ,φ) →?在三维空间的图形,反映了在核外空间能找到电子的区域,该区域可代表原子轨道的图形 →
波函数?称为原子轨道 → 用球坐标表示波函数时,?为 r,θ,φ 三个变量的函数,r表示电子与核的距离,θ 和 φ 表示电子的方位
→ 反映出在空间某一点找到电子的几率。原子的核外空间，从内到外有各种能级不同的电子层 → 离原子核越远 → 电子层的能级越高 →
某原子核外电子层的总层数在数值上等于该原子的元素在周期表中所属的周期数。在每一电子层上，又有能级不同的各种类型的原子轨道
，即亚层。具有不同能量的电子，在不同能级的各种原子轨道上运动。
电子层 亚 层 原子轨道数目 最多可容纳的电子数目
1 1s 1 2
2
2s
2p
1
3(p
x
,p
y
,p
z
)
2
6
3
3s
3p
3d
1
3
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10
4
4s
4p
4d
4f
1
3
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7
2
6
10
14
……
1s轨道角度分布图基态氢原子 1s
电子云分布图
y
xz
+
2px 轨道 2py轨道 2pz轨道角度分布图
y
xz
+
y
xz
y
x
z
+
+
原子轨道的能级次序：
1s＜ 2s＜ 2p＜ 3s＜ 3p＜ 4s＜ 3d＜ 4p＜ 5s＜
4d＜ 5p＜ 6s＜ 4f＜ 5d＜ 6p……
2.核外电子排布核外电子排布符合能量最低原理,Pauli原理和 Hund规则 。
原子序数元素符号核外电子排布 电子构型
1s
1 H ↑ 1s
1
2 He ↑↓ 2s 1s
2
3 Li ↑↓ ↑ 1s
2
2s
1
4 Be ↑↓ ↑↓ 2p 1s
2
2s
2
5 B ↑↓ ↑↓ ↑ 1s
2
2s
2
2p
1
6 C ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ 1s
2
2s
2
2p
2
7 N ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑ 1s
2
2s
2
2p
3
8 O ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ 1s
2
2s
2
2p
4
9 F ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ 1s
2
2s
2
2p
5
10 Ne ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ 3s 1s
2
2s
2
2p
6
11 Na ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ 1s
2
2s
2
2p
6
3s
1
12 Mg ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ 3p 1s
2
2s
2
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6
3s
2
13 Al ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ 1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
1
14 Si ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ 1s
2
2s
2
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6
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2
3p
2
15 P ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑ 1s
2
2s
2
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6
3s
2
3p
3
16 S ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ 1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
4
17 Cl ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑ 1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
5
18 Ar ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ 1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
二,共价键理论
1.价键理论价键理论所用的量子力学方法 —— 电子配对法：两原子各有一个自旋相反的未成对电子,
相遇时才能配对成键 。
共价键的特性：饱和性和方向性 。
共价键的类型,σ 键和 π 键 。
s - s
px - s
px - px
++ x
++ x
++ x
py - py pz - pz
s,p轨道之间最大程度的有效重叠
y
x
z
+
y
z
+
y
x
z
+
y
x
z
+
2.杂化轨道理论
(1)类型
① sp3
4个等能量的杂化轨道，每个轨道各占 1/4 s
成分,3/4 p 成分。
C：等性 sp3杂化,轨道间夹角 109.5°,正四面体。
例如：烷烃分子中的碳原子。
2P 2
2S 2
电子跃迁基态
2P 3
2S 1
激发态杂化
sp3杂化态
sp3杂化 轨道形状
4个 sp3杂化 轨道的空间分布
O：不等性 sp3杂化，例如水分子中的氧原子，
杂化轨道间夹角 104.5° 。
2S 2
2P 4 sp3杂化态
N：不等性 sp3杂化，例如氨气分子中的氮原子，
杂化轨道间夹角 107° 。
2S 2
2P 3 sp3杂化态
② sp2 3个等能量的杂化轨道，每个轨道各占 1/3 s 成分,2/3 p 成分。
一个未参与杂化的 p轨道，与 3个杂化轨道所在的平面垂直。
C：等性 sp2杂化，轨道间夹角 120°,平面三角型，例如烯烃分子中碳碳双键的碳原子。
2P 2
2S 2
2P 1
sp2杂化态碳原子的 sp2杂化轨道
3个 sp2杂化 轨道的空间分布
120?
2S 2
2P 4 2P 2sp2杂化态
O：不 等性 sp2杂化，例如酚羟基、杂环化合物中的氧原子。
N,不等性 sp2杂化，例如杂环化合物分子中的氮原子。
2S 2
2P 3
2P 2
sp2杂化态
③ sp 2个等能量的杂化轨道，轨道间夹角 180°,直线型,每个轨道各占 1/2 s 成分，
1/2 p 成分,2个未参与杂化的 p 轨道互相垂直，
并且分别与 2个杂化轨道所在的直线垂直。
C：等性 sp杂化,例如炔烃分子中碳碳三键的碳原子。
2P 2
2S 2
2P 2
sp杂化态碳原子的 sp杂化轨道
2个 sp杂化 轨道的空间分布
180?
(2)实质 原子轨道的线性组合 —— 杂化,
形成新的原子轨道。例如：碳原子的 1 个 2s轨道和 3个 2p轨道线性组合形成 4个 sp3杂化轨道。
φ1=a1φs+b1φpx+c1φpy+d1φpz
φ2=a2φs+b2φpx+c2φpy+d2φpz
φ3=a3φs+b3φpx+c3φpy+d3φpz
φ4=a4φs+b4φpx+c4φpy+d4φpz
3.分子轨道理论分子轨道：电子在整个分子中运动的状态函数 ——? → 成键电子不再定域于两个成键原子之间,而是在整个分子内运动 —— 离域 → 每个分子轨道具有一定的能级 → 分子中的电子，
根据 能量最低原理,Pauli原理 和 Hund规则 逐级排列在分子轨道中 → 组成分子的各个原子的原子轨道线性组合，形成分子轨道。
→符合“轨道能量接近，能够最大重叠，位相相同”的成键原则 →能组合成能量比原子轨道低的稳定的分子轨道 →分子轨道中节面数 ↑→
轨道的能量 ↑
例 两个氢原子组成的氢分子
=c1φ1 + c2φ2
*=c1φ1 - c2φ2
φ1 φ2
*
能量氢原子形成氢分子的轨道能级图氢原子轨道波函数（径向分布）叠加示意图位相相同位相不同几种类型的分子轨道
s s
px px
py py
或 pz pz
*
*
*
φ?
H
H
H
H
C
109.5 °
C C
H
H
H
H
121.4 °
180 °
117.3 °
108 °
N
H 3 C CH
3
CH 3
H C C H
4.键的极性
(1)电负性 原子成键时，对成键电子的吸引能力。吸引能力 ↑→ 原子的电负性 ↑ 。两成键原子的电负性差别 ↑→ 键的极性 ↑ 。常见原子电负性大小次序
F＞ Cl＞ Br＞ I,F＞ O＞ N＞ C
(2)极性共价键 H3C→ Clδ
+ δ-
(5)分子偶极矩 键偶极矩的矢量和,μ↑→分子的极性 ↑。
(6)极性分子 分子中正负电荷中心不重合，
μ≠0，存在固有偶极。
例如：
(3)非极性共价键
(4)键偶极矩 矢量，大小,μ=q× d，
方向,μ↑→键的极性 ↑。
C
Cl
Cl
Cl
Cl
μ=0
C
Cl
H
H
H
μ=6.47?10 -30 C ·m
H
H
Cl
C
Cl μ=3.28?10 -30 C ·m
5.键的可极化度键的极化：外电场诱导下产生的偶极 ——
诱导偶极 → 引起键的极化 → 键极性改变的能力 —— 键的可极化度。成键原子半径 ↑→ 共价键的可极化度 ↑ 。
键的极性和可极化度是决定有机物性质的重要因素。
§ 1-3 分子间作用力与有机物的物理性质
Intermolecular Force and Physical
Properties of Organic Compounds
一,分子间作用力
1.取向力 极性分子与极性分子极性分子 →固有偶极 →分子定向排列 →静电引力 →取向力 。 分子极性 ↑,分子间距离 ↓→
取向力 ↑。
2.诱导力 极性分子与极性分子，极性分子与非极性分子极性分子的固有偶极诱导另一个极性分子或非极性分子产生诱导偶极，极性分子间、极性分子和非极性分子间固有偶极与诱导偶极之间的静电引力 → 诱导力。 分子极性 ↑,被诱导分子的变形性 ↑,分子间距离 ↓→ 诱导力 ↑ 。
3.色散力 极性分子与极性分子，极性分子与非极性分子，非极性分子与非极性分子分子中的电子及各原子的原子核的运动 →
瞬时偶极，极性分子间,极性分子和非极性分子间、非极性分子间通过瞬时偶极产生的作用力 —— 色散力。 分子的变形性 ↑,分子间距离
↓,分子间接触表面积 ↑→ 色散力 ↑ 。
4.氢键
(1)定义
(2)形成氢键的条件 X— H… Y— R
(3)氢键的特点 方向性和饱和性
(4)氢键的种类分子间氢键例 1：甲醇分子间氢键
O H
CH 3
O H
CH 3CH 3
O H
分子内氢键例 3：邻硝基苯酚分子内氢键
O H
CH 3
O H
H
O H
CH 3 H
O H
例 2：甲醇分子与水分子间氢键
O
H
N O
O
二,分子间作用力与有机化合物的物理性质
1.沸点 boiling point （ b.p.）
→ 分子间作用力 ↑→ b.p.↑
形成氢键的能力 ↑
分子极性 ↑
相对分子质量 ↑
分子间距离 ↓
2.熔点 melting point (m.p.)
分子间作用力、分子对称性 ↑ → m.p.↑
3.溶解度 solubility (s)
溶解的实质 用溶质与溶剂分子间作用力取代溶质分子间、溶剂分子间作用力。
溶解的原则 相似相溶参考文献,决定物质性质的一种重要因素 ——
分子间作用力,大学化学,1989,4(2)
顺反异构 （几何异构） 由于分子中碳碳双键、氮氮双键 或碳环的存在而不能自由旋转由此产生原子或原子团在空间的排列方式不同，形成顺反异构旋光异构 （光学异构） 由于化合物分子内缺乏某些对称元素使该化合物分子与镜像之间像左右手关系一样不能重叠。
构象异构 分子中由于 σ 键的旋转，导致分子中各原子或原子团在空间的排列不同。
碳链异构 分子中碳原子之间的连接次序不同官能团异构 因官能团不同而产生位置异构 具有相同的官能团或取代基，
但在碳架上连接的位置不同互变异构
§ 1-4 有机化合物的结构与性质构造异构立体异构同分异构
2
一、同分异构现象
1.同分异构现象
2.结构式表示方法
(1)蛛网式（价线式）
异丁烷乙醇
HH
HH
H C C O H
H
H
H C HH
HHH
H C C C H
(2)缩写式 （相同氢原子合并，右下角注明氢的数目，相同基团也可合并，并加括号以示区别。
竖直位置上的侧链加短线与主链相连，水平位置碳链之间不加短横，但重键应画出重键数）
(3)键线式（环状化合物常用）
CH 3 C H C H C H 2 CH 2 C H C H 3
CH 3
6-甲基 -2-庚烯
CH 3 CH 2 OH( C H 3 ) 2 C H C H 3
CH 2
H 2 C CH 2
环丙烷
C
C
CH
C
C
CH
H
H
H
H
苯
C
CC
C
O
H
H
H
H
O
呋喃二、有机化合物的分类
1.按碳链分类
(1)开链化合物
(2)环状化合物 (脂环、芳环、杂环 )
2.按官能团分类见 p17表 1-3
三、有机反应试剂
1.Lewis酸碱理论酸 电子对接受体碱 电子对给予体电子对的授受
Lewis酸碱
NH 3 + B F 3 H 3 N B F 3+ -
H 2 SO 4 + R O H [ R O H ] + + H S O 4 -
H
H 2 SO 4 + C 2 H 5 OC 2 H 5 [C 2 H 5 OC 2 H 5 ] + + H S O 4 -
H
酸碱反应示例：
Lewis酸 能接受电子对的分子,BF3,AlCl3，
SnCl4,ZnCl2,FeCl3等；
金属离子,Li+,Ag+,Cu2+等；
正离子,R+,RC+=O,Br+,+NO2，
H+等。
Lewis碱 含孤电子对的分子,RNH2,ROH，
ROR,RCHO,RCOR,RSH等；
负离子,X-,OH-,RO-,SH-,R-
等；
烯烃或芳香族化合物。
2.亲核试剂和亲电试剂
(1)亲核试剂 大多数有机反应都涉及富电子分子与缺电子分子之间的反应。反应过程中新键的形成往往发生在富电子分子提供电子对的部位，这种富电子分子称为 亲核试剂 —— 带孤电子对的负离子（例 OH-）,含富电子基团的中性分子（如 NH3）。
(2)亲核中心 亲核试剂分子中富电子的某一个原子或区域称为 亲核中心 。负离子的亲核中心是带孤电子对的原子和负电荷，中性分子的亲核中心通常是带孤电子对的原子（如氮或氧）或重键（如烯烃，炔烃，芳环）。
(3)亲电试剂 缺电子的分子称为 亲电试剂 —— 正离子（如碳正离子），某些中性分子
（如羰基或卤代烷）。
(4)亲电中心 亲电试剂分子中缺电子的某一个原子或区域称为 亲电中心 。正离子的亲电中心是带正电的原子（如碳正离子的碳原子），中性分子的亲电中心是官能团中缺电子的原子（如连在氧、氮、卤素等电负性强的原子上的碳或氢原子）。
四,有机化学反应
1.有机反应类型按共价键的断裂方式分为自由基型离子型 异裂均裂A B A + B
A B A + + B
离子型亲电,缺电子试剂 —— 亲电试剂,亲近”
（进攻）反应物中能供给电子的部分 —— 亲核中心亲核,富电子试剂 —— 亲核试剂,亲近”
（进攻）反应物中需要电子的部分 —— 亲电中心
2.有机反应机理一步反应：生成过渡态一步反应两步反应：生成反应中间体两步反应五,有机化合物结构与性质的关系结构决定性质，性质又为结构的探索和确定提供线索和依据。有机化学的核心问题之一就是研究和掌握有机化合物的结构特征及结构与性质的关系。
结构 决定 性质反映近代结构理论
① 官能团的种类
②分子中官能团之间的相互影响
③分子中直接相连、不直接相连的原子之间的相互影响各类有机物的性质以及同类有机物中各个化合物性质的差异共价键与分子结构
键和?键；
杂化轨道与分子轨道的区别杂化方式；
键参数；
偶极矩。
本章小结分子间作用力与有机物的物理性质分子间作用力；
分子间作用力与有机物的沸点；
分子间作用力与有机物的熔点；
分子间作用力与有机物的溶解度。
有机物的结构与性质同分异构现象；
有机物的分类；
有机反应试剂、反应类型和反应历程；
有机化合物的构性相关分析。
