认识有机化合物(一)
看清有机物的分类骨架、命名规则与同分异构的边界
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认识有机化合物(一)
看清有机物的分类骨架、命名规则与同分异构的边界
用结构式和电子式表示有机
用结构式和电子式表示有机物结构:定义、要点与典型应用
利用分子结构模型认识空间
结构式和电子式能把原子的"次序"画对,但分子其实是立体的——甲烷的碳并非被四个氢围在一个平面上,而是伸向正四面体的四个角。怎么让人"看见"这种立体感?这就需要分子结构模型上场了。
框架模型看钢筋结构(球棍),实心缩比模型看建筑体量(比例)
从组成推断有机物物理性质
前三页认识了有机物的结构与空间模型,这一页要把结构和日常性质对上号。
水洗得掉汗渍,洗不掉油渍——极性不对就不溶
书写并配平有机物燃烧方程
家里烧天然气(CH₄),火焰本质是 CH₄ 跟 O₂ 剧烈反应,生成 CO₂ 和 H₂O——但直接写 CH₄ + O₂ → CO₂ + H₂O,原子对不上。这是有机计算的第一道门槛。
左边有几颗碳就右边出几颗 CO₂,清单不能多也不能少。
根据反应现象判断反应类型
上一节我们写了甲烷燃烧的方程式——燃烧就是氧化反应。但这只是有机反应的一小角:还有卤素取代、烯烃加成、醇的消去……现象不同,反应类型也不同。怎么从"看到了什么"反推"发生了什么"?
换窗=取代(替换);两间打通=加成(合);拆墙开窗=消去(脱)
碳原子的成键特点
前几页我们认识了有机物的结构与反应,但有没有想过:为什么碳元素能撑起几千万种有机物,而硅却做不到?答案藏在碳原子本身的成键方式里。
四面凸粒对4价、同色拼接对C-C自连、扣法深浅对键型、异色件对异原子
碳链和碳环(碳骨架)
碳链和碳环(碳骨架):定义、要点与典型应用
有机化合物的多样性
前页我们看到碳原子能串成长链、绕成环状,骨架花样已经不少。但这只是开胃菜——碳还能和许多其他原子握手,同样的原子还能换座位摆出不同结构,有机物的世界因此指数级膨胀。
有限字母通过不同排列组合造出海量单词;有限的碳与其他元素同理
甲烷的空间结构
上一页我们知道了碳原子能稳定形成4个共价键,但这4个键在空间里朝哪个方向伸出去?是平面四边形、十字形,还是有更巧妙的安排?——答案是非常对称的一种立体结构。
气球因弹性互斥自然张开成正四面体,与电子对互斥使键角撑开到109°28′同理
烷烃
上页我们认识了甲烷——四个氢围着一个碳,是最简单的有机物。如果让更多碳也用同样的方式(单键、四面体)彼此'手拉手',就构成了一整族分子,这就是烷烃。它是石油、天然气的主要成分。
每节车厢(碳)只用一对挂钩连下一节(C-C单键),其余3个挂钩挂氢(H)
烷烃的物理性质变化规律
厨房的液化气、加油站加的汽油、桌上点的蜡烛——外观千差万别,其实都是烷烃家族成员。同一族化合物,物理性质为什么差这么多?答案就藏在碳原子数里。
绳子越长,单根越难从绳卷里抽出;碳链越长,分子间色散力越大,越难挣脱液面进入气相
烷烃的燃烧反应
上一页梳理了烷烃随碳数变化的物理规律。这一页进入化学维度:烷烃遇氧点燃会发生什么?哪些因素决定反应路径与放热量?
风门大开→蓝焰(完全燃烧);风门过小→黄焰带黑烟(不完全,危险)
本节要点
- ✓含碳不一定是有机,CO、CO₂、碳酸盐等简单含碳物仍属无机
- ✓碳的四键饱和性,是结构多样与反应类型的共同根因
- ✓烷烃通式 CₙH₂ₙ₊₂,物理性质随碳数递增呈规律性递变
- ✓燃烧配平口诀:先配 C、再配 H、最后用 O₂ 反推
- ✓结构决定性质,碳骨架是分类与同分异构现象的根基
课后思考
三个问题先自己想想,再看参考答案——思路比结论更值钱。
参考答案每个碳能形成4个共价键,碳碳之间可彼此相连,形成长链、支链、环等多种骨架。加上氢、氧、氮等原子的不同接入方式,组合近乎无限,于是有机物种类繁多。
参考答案正己烷更高。对于结构相似的烷烃,碳原子越多,相对分子质量越大,分子间范德华力越强,沸点就越高。这是「烷烃物理性质随碳数递增」的直接推论。
参考答案仍是含碳化合物,所以仍是有机物。但碳碳双键意味着碳未「饱和」,骨架由四面体变为平面;等碳数下含双键的烃燃烧放热更多。这是烷烃之外的另一类化合物,下节课继续展开。