烯烃 炔烃(一)
看透烯炔电子结构差异,掌握亲电加成机理与活性边界
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烯烃 炔烃(一)
看透烯炔电子结构差异,掌握亲电加成机理与活性边界
根据通式判断烃的类别
根据通式判断烃的类别:定义、要点与典型应用
利用加成与氧化检验不饱和
上页用通式我们能「猜」一个烃可能含不饱和键,但化学是实验科学——怎么在试管里真正「看见」C=C 或 C≡C?两条路:让别的原子「加上去」(加成),或让不饱和键「被氧化掉」(氧化)。
症状(通式)只是怀疑;要化验(溴水 / KMnO₄)才能确诊;化验剂量还能判断病情轻重
从分子结构推测化学性质
看一个人穿工装、戴安全帽,你大概能猜出他的职业——衣着暴露身份。分子也一样:双键、三键这些「官能团」,就是分子的「工装」,基本决定了它能参与什么反应。
衣着 ↔ 官能团,职业 ↔ 化学性质;「一眼猜中」就是「结构决定性质」
由燃烧数据求实验式与分子
前几页我们从结构和反应推性质。现在反过来:只告诉你烧出多少CO₂和H₂O,让你反推未知烃的实验式甚至分子式——这就是最经典的燃烧分析定量法。
已知"付出总质量"和"产物CO₂、H₂O质量",倒推里面有多少C、多少H
通过氧化产物逆推烯烃结构
上一页我们靠氧化判断「有没有双键」。再进一步——氧化不仅能告诉我们有,还能切开双键,让我们看清两端分别连着什么。这就是反推烯烃结构的钥匙。
看两半各有谁,反推原来谁和谁相邻
碳碳双键官能团
乙烯能让溴水褪色,乙烷却不能——差别就藏在一个键上。碳碳双键这个官能团,正是烯烃一切特殊性质的源头。
撕掉一层胶(π键断,加成)两片就分;两层胶都撕(σ键也断)才彻底碎裂
碳碳三键官能团
双键像两人手拉手,身子还有点自由度。三键则是——两人被一根直管贯穿,彻底锁死。今天看三键官能团的结构特征与化学性格。
焊缝=σ+π+π,把两节铁轨连成一条直线,两侧基团被钉住,不能绕轴扭动
乙烯的分子结构
写结构式时我们把乙烯画成 H₂C=CH₂——两条短横代表双键。但'两根键'具体是什么?为什么六 个原子必须共面、键角恰好 120°?这一页把图像拆到原子轨道层面。
正面吸合面大,对应 σ 重叠(强、稳定);侧面挨着吸对应 π 重叠(弱、电子云外露)
乙烯的物理性质
上页看清乙烯是含 C=C 的平面小分子,结构决定性质——分子量小、非极性,分子间作用力就弱,于是常温气态、密度小、难溶于水。
非极性油不溶于极性水——相似相溶是判断溶解性的基本法则,乙烯同理
烯烃的加成反应
双键里的 π 键比 σ 键脆弱得多——这正是烯烃化学活泼的根源。当试剂凑过来,π 键先断,两个碳各拉住一个新伙伴,分子只留 σ 键:这就是加成反应。
紧握的手=σ 键(始终不松);虚搭的手=π 键(遇试剂先断、各抓新伙伴)
烯烃的氧化反应
上一页讲了烯烃的加成——氢原子'贴'上 C=C。氧化则是另一种进攻:氧(或氧化剂)直接动手,双键要么被'修饰',要么彻底'切断'。氧化剂强弱决定切到哪一层。
浅烧留焦痕=部分氧化(保留骨架信息);深烧全成灰=完全氧化为 CO2 和 H2O
烯烃物理性质的递变规律
乙烯、乙烷的物理性质已经见过,那 C 数更多、带双键的烯烃,性质随结构如何变化?与烷烃是大同小异,还是有专属特征?
顺式弯折、净偶极不为零→沸点略高;反式对称、晶体堆积紧密→熔点更高
顺反异构
上页我们知道碳碳双键由 σ 键和 π 键组成,π 键让双键不能自由旋转。这「不能转」的特性直接导致了烯烃中一类特殊的异构现象——顺反异构。
手像双键扣死无法松开绕转,但两人可面对面(顺式)或背对背(反式)
顺式异构体
上一节提到顺反异构——前提是双键不能自由旋转。这一页专攻其中一种:顺式。它指双键两侧相同基团落在同侧的构型,背后有严格前提,也带来物性与功能的实质差异。
双键像握手把两人钉住,无法自由转身,朝向就成了身份标签
本节要点
- ✓结构决定性质:碳碳双键或三键使烯炔烃易加成、易氧化
- ✓通式CnH2n不唯一指向烯烃,须结合结构信息判别
- ✓加成与氧化是检验不饱和度的两条实验路径
- ✓臭氧氧化产物可逆向定位双键在分子中的位置
- ✓双键碳不能自由旋转,因此烯烃存在顺反异构
课后思考
先自己思考,再对照参考答案。问题没有标准答案,重在推理过程。
参考答案加成本质是 π 键断裂、sp² 变 sp³,碳的氧化态不变;氧化则涉及 σ 键断裂,碳被氧化到更高价态。两者都源于 π 电子云富集易被进攻。
参考答案不能。例如 2-丁烯氧化仅得乙酸,能确定双键在 C2-C3,却无法区分顺式与反式 2-丁烯——氧化产物反映骨架,不能反映空间构型。
参考答案炔烃三键碳是 sp 杂化,呈直线形,四个原子共线。无论两端取代基是否相同,分子空间排列只有一种——线性结构本身没有'顺''反'之分。