一、碳原子的成鍵方式

1、單鍵、雙鍵、叁鍵

依據(jù)成鍵兩原子間共用電子的對(duì)數(shù)，可以將共價(jià)鍵分為單鍵、雙鍵和叁鍵。

兩原子間共用一對(duì)電子的共價(jià)鍵稱為單鍵，如C—C、C—O、C—H；兩個(gè)原子間共用兩對(duì)電子的共價(jià)鍵稱為雙鍵，如C＝C、C＝O；兩原子間共用三對(duì)電子的共價(jià)鍵稱為叁鍵，如C≡C、C≡N。

甲烷分子為正四面體構(gòu)型，中心碳原子與4個(gè)氫原子形成4個(gè)C—H單鍵，任意兩個(gè)鍵之間的夾角都是109.5°。烷烴分子中的碳原子與其它原子形成4個(gè)單鍵，鍵角接近109.5^o，所以烷烴分子中的碳鏈?zhǔn)?span>折線型的結(jié)構(gòu)。

乙烯是平面型分子，分子中存在C＝C雙鍵，2個(gè)碳原子和4個(gè)氫原子共平面。雙鍵不能轉(zhuǎn)動(dòng)，雙鍵碳上連接的原子始終與雙鍵共平面，也與碳碳雙鍵周圍的氫原子共平面，相鄰兩個(gè)鍵的鍵角約為120°。

乙炔是直線型分子，分子中2個(gè)碳原子和2個(gè)氫原子處于同一條直線上，分子中存在C≡C叁鍵，相鄰鍵的鍵角為180°。形成叁鍵的碳原子以及與之直接相連的原子共線。

鍵參數(shù)——表征化學(xué)鍵性質(zhì)的物理量，如鍵能、鍵角、鍵長(zhǎng)、鍵的極性等

鍵長(zhǎng)：成鍵兩原子的原子核間的距離。

鍵角：分子中一個(gè)原子與另外兩個(gè)原子形成的兩個(gè)共價(jià)鍵之間的夾角。

鍵能：以共價(jià)鍵結(jié)合的氣態(tài)下的分子，斷開單位物質(zhì)的量的某鍵時(shí)所吸收的能量。

一般鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大，化學(xué)鍵越穩(wěn)定。

比較各鍵鍵能，雙鍵與叁鍵鍵能是單鍵鍵能的二倍和三倍嗎？ 為什么呢？

乙烯和乙炔化學(xué)性質(zhì)活潑，是因?yàn)橹恍枰^小的能量就能使雙鍵中的一對(duì)共用電子或叁鍵中的兩對(duì)共用電子斷裂。雙鍵和叁鍵中存在容易斷裂的不穩(wěn)定的——π鍵。

認(rèn)識(shí)σ鍵、π鍵和大π鍵

原子軌道重疊形成共價(jià)鍵，“頭碰頭”式重疊形成σ鍵，“肩并肩”式重疊形成π鍵。σ鍵比ｓ鍵比π鍵重疊程度大，鍵能高，更穩(wěn)定。

兩個(gè)碳原子間形成單鍵時(shí)，總是形成較穩(wěn)定的σ鍵，當(dāng)兩個(gè)碳原子形成雙鍵或叁鍵時(shí)，受軌道在空間的延展方向的影響，只能有一對(duì)成鍵軌道以“頭碰頭”式重疊形成σ鍵，其他軌道只能以“肩并肩”式重疊形成π鍵。雙鍵中只有一個(gè)σ鍵和一個(gè)π鍵，叁鍵中有一個(gè)σ鍵和二個(gè)π鍵。

苯分子中的碳原子的三個(gè)原子軌道采取SP²方式雜化，6個(gè)碳原子形成平面正六邊形結(jié)構(gòu)，分子中的12個(gè)原子共平面。每個(gè)碳原子中都有一個(gè)垂直于苯環(huán)的未參與雜化的原子軌道，其中各有一個(gè)電子，這6個(gè)軌道以“肩并肩”的方式形成一個(gè)特殊的共價(jià)鍵，6個(gè)電子被6個(gè)碳原子共用，形成特殊的大π鍵。

2、極性鍵和非極性鍵

（1）非極性共價(jià)鍵（簡(jiǎn)稱非極性鍵）

成鍵兩原子相同，共用電子不偏向任何一方，因此參與成鍵的兩個(gè)原子不顯電性。非極性共價(jià)鍵可存在于單質(zhì)、無(wú)機(jī)化合物、有機(jī)物中。

（2）極性共價(jià)鍵（簡(jiǎn)稱極性鍵）

成鍵的兩原子不同，它們吸引電子的能力不同，共用電子對(duì)因一方吸引電子的能力較強(qiáng)（電負(fù)性大）而偏向該方，使該方的原子帶部分負(fù)電荷，另一方原子帶部分正電荷。兩原子吸引電子的能力相差越大（即電負(fù)性差值越大），該共價(jià)鍵的極性越強(qiáng)。

電負(fù)性——元素的原子成鍵時(shí)吸引電子能力的相對(duì)強(qiáng)弱。元素的電負(fù)性越大，相應(yīng)的原子成鍵時(shí)吸引電子的能力越強(qiáng)。F元素的電負(fù)性最大。

二、有機(jī)化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象

同分異構(gòu)現(xiàn)象：我們把分子式相同，結(jié)構(gòu)不同的現(xiàn)象稱為同分異構(gòu)現(xiàn)象。

同分異構(gòu)體：具有同分異構(gòu)現(xiàn)象的化合物稱為同分異構(gòu)體。

思考：

1、同分異構(gòu)體具有相同的分子式，必然具有相同的相對(duì)分子質(zhì)量。是否具有相同分子質(zhì)量的化合物一定是同分異構(gòu)體？

2、最簡(jiǎn)式相同的物質(zhì)是否為同分異構(gòu)體？

（解答：1、不一定，例如C₉H₂₀和C₁₀H₈；2、不是，如苯和乙炔最簡(jiǎn)式均為“CH”，但二者分子式不同，不是同分異構(gòu)體。）

同分異構(gòu)體的類型：

1、碳骨架異構(gòu)：碳原子之間連接成不同的骨架結(jié)構(gòu)而造成的異構(gòu)。

 與 

2、官能團(tuán)位置異構(gòu)：官能團(tuán)在碳鏈上位置不同而造成的異構(gòu)。

 與   

3、官能團(tuán)類型異構(gòu)：官能團(tuán)的種類不同，或有機(jī)物類別不同而造成的異構(gòu)。

例如：

書寫有機(jī)物的同分異構(gòu)體時(shí)，一般情況下按照：

官能團(tuán)位置異構(gòu)→碳骨架異構(gòu)→官能團(tuán)類別異構(gòu)

注意：芳香族化合物的同分異構(gòu)體，取代基在苯環(huán)上的位置具有鄰、間、對(duì)三種。

*立體異構(gòu)：組成相同、結(jié)構(gòu)相同，原子在分子中的排列狀況不同而產(chǎn)生的異構(gòu)體。

順反異構(gòu)：?jiǎn)捂I可以沿著碳碳鍵軸旋轉(zhuǎn)，而雙鍵不能沿著雙鍵旋轉(zhuǎn)。但是含雙鍵的有機(jī)化合物不一定存在著順反異構(gòu)。

例如：CH₂=CHCH₃ 無(wú)順反異構(gòu)，而  和   則是順反異構(gòu)。

對(duì)映異構(gòu)：有機(jī)物分子中的飽和碳原子上連接4個(gè)不同的原子或原子團(tuán)時(shí)，可以有兩種互為鏡像，但不能彼此重合的四面體空間結(jié)構(gòu)，這兩種構(gòu)型互為同分異構(gòu)體。

這兩種結(jié)構(gòu)呈鏡像關(guān)系，就仿佛人的左右手，看似相同，實(shí)則不能重合，我們把連有四個(gè)不同基團(tuán)的碳原子形象地稱為手性碳原子。

辨析比較：

同位素  同素異形體 同系物 同分異構(gòu)體 四個(gè)概念之間的關(guān)系

三、有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系

1、官能團(tuán)與有機(jī)物性質(zhì)的關(guān)系

一些官能團(tuán)含有極性較強(qiáng)的鍵，如－OH，或者官能團(tuán)中含有不飽和的碳原子，易發(fā)生相關(guān)的化學(xué)反應(yīng)。

官能團(tuán)與有機(jī)物性質(zhì)的關(guān)系

2、不同基團(tuán)的相互影響與有機(jī)化合物性質(zhì)的關(guān)系

由于推電基的推電作用或吸電基的吸電作用，使有機(jī)物分子中的鄰近基團(tuán)往往存在著相互影響，從而導(dǎo)致有機(jī)物表現(xiàn)一些特性。例如：

典型例題

例1. 描述H₃C－CH＝CH－C≡C－CF₃分子結(jié)構(gòu)的下列敘述中，正確的是（    ）

A. 6個(gè)碳原子有可能都在一條直線上

B. 6個(gè)碳原子不可能都在一條直線上

C. 6個(gè)碳原子有可能都在同一平面上

D. 6個(gè)碳原子不可能都在同一平面上

解析：由乙烯分子的構(gòu)型可知原子團(tuán)的結(jié)構(gòu)為：

 或 

它的4個(gè)碳原子一定不在同一條直線上，而是在同一個(gè)平面上。是直線型構(gòu)型，2個(gè)碳原子與2個(gè)氫原子都在同一條直線上，所以中4個(gè)碳原子也在一條直線上。

答案：BC

依據(jù)乙烯、乙炔分子的構(gòu)型進(jìn)行聯(lián)想、遷移、歸納、綜合就可得出結(jié)論。

例2. 已知和互為同分異構(gòu)體（稱作“順反異構(gòu)體”），則化學(xué)式為C₃H₅Cl鏈狀的同分異構(gòu)體共有（    ）

A. 3種 B. 4種 C. 5種 D. 6種

解析：①H₃C－CH＝CH－Cl ②    ③ 

其中①又存在和順反異構(gòu)體

答案：B

注意不是所有的含雙鍵物質(zhì)都有順反異構(gòu)現(xiàn)象。

例3. 已知二甲苯有3種同分異構(gòu)體，則四氯苯有________種同分異構(gòu)體。

解析：四氯苯的苯環(huán)上有兩個(gè)H,二甲苯的苯環(huán)上有兩個(gè)甲基，則H和甲基的異構(gòu)種類完全相同，又因二甲苯有3種同分異構(gòu)體，故四氯苯也有3種同分異構(gòu)體。

答案：3

熟悉由于苯環(huán)上位置不同帶來(lái)的異構(gòu)方式，同時(shí)要注意靈活遷移。

例4. 寫出C₆H₁₄所有同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式，寫出分子式為C₆H₁₂的所有環(huán)烷烴的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式。

解答：烷烴：沒有支鏈的： H₃C－CH₂－CH-₂－CH₂―CH₂－CH₃

主鏈上少2個(gè)碳原子，支鏈上有2個(gè)甲基的：

和 

環(huán)烷烴：6個(gè)碳的環(huán)烷烴：           5個(gè)碳的環(huán)烷烴：

4個(gè)碳的環(huán)烷烴： 

3個(gè)碳的環(huán)烷烴：     

同分異構(gòu)體的書寫是一項(xiàng)重要技能，應(yīng)該反復(fù)訓(xùn)練。