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有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是什么
有機(jī)物是生命產(chǎn)生的物質(zhì)基礎(chǔ),所有的生命體都含有機(jī)化合物。下面是小編給大家整理的有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),希望能幫到大家!以下是小編幫大家整理的有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是什么,歡迎閱讀,希望大家能夠喜歡。
有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
有機(jī)化合物:種類繁多、數(shù)目龐大(已知有3000多萬種、且還在以每年數(shù)百萬種的速度增加)。
但組成元素少有C、H、O、N、P、S、X(鹵素:F、Cl、Br、I)等。
1、有機(jī)化合物中碳原子的成鍵特點(diǎn)
碳原子最外層有4個電子,不易失去或獲得電子而形成陽離子或陰離子。碳原子通過共價(jià)鍵與氫、氧、氮、硫、磷等多種非金屬形成共價(jià)化合物。
由于碳原子成鍵的特點(diǎn),每個碳原子不僅能與氫原子或其他原子形成4個共價(jià)鍵,而且碳原子之間也能以共價(jià)鍵相結(jié)合。碳原子間不僅可以形成穩(wěn)定的單鍵,還可以形成穩(wěn)定的雙鍵或三鍵。多個碳原子可以相互結(jié)合成長短不一的碳鏈,碳鏈也可以帶有支鏈,還可以結(jié)合成碳環(huán),碳鏈和碳環(huán)也可以相互結(jié)合。因此,含有原子種類相同,每種原子數(shù)目也相同的分子,其原子可能有多種不同的結(jié)合方式,形成具有不同結(jié)構(gòu)的分子。
2、有機(jī)化合物的同分異構(gòu)現(xiàn)象
化合物具有相同的分子式,但結(jié)構(gòu)不同,因此產(chǎn)生了性質(zhì)上的差異,這種現(xiàn)象叫同分異構(gòu)現(xiàn)象。具有同分異構(gòu)現(xiàn)象的化合物互為同分異構(gòu)體。在有機(jī)化合物中,當(dāng)碳原子數(shù)目增加時(shí),同分異構(gòu)體的數(shù)目也就越多。同分異構(gòu)體現(xiàn)象在有機(jī)物中十分普遍,這也是有機(jī)化合物在自然界中數(shù)目非常龐大的一個原因。
有機(jī)化合物的特點(diǎn)
除含碳元素外,絕大多數(shù)有機(jī)化合物分子中含有氫元素,有些還含氧、氮、鹵素、硫和磷等元素。已知的有機(jī)化合物近8000萬種。早期,有機(jī)化合物系指由動植物有機(jī)體內(nèi)取得的物質(zhì)。自1828年維勒人工合成尿素后,有機(jī)物和無機(jī)物之間的界線隨之消失,但由于歷史和習(xí)慣的原因,“有機(jī)”這個名詞仍沿用。有機(jī)化合物對人類具有重要意義,地球上所有的生命形式,主要是由有機(jī)物組成的。有機(jī)物對人類的生命、生活、生產(chǎn)有極重要的意義。地球上所有的生命體中都含有大量有機(jī)物。
和無機(jī)物相比,有機(jī)物數(shù)目眾多,可達(dá)幾千萬種。而無機(jī)物目卻只發(fā)現(xiàn)數(shù)十萬種,因?yàn)橛袡C(jī)化合物的碳原子的結(jié)合能力非常強(qiáng),可以互相結(jié)合成碳鏈或碳環(huán)。碳原子數(shù)量可以是1、2個,也可以是幾千、幾萬個,許多有機(jī)高分子化合物(聚合物)甚至可以有幾十萬個碳原子。此外,有機(jī)化合物中同分異構(gòu)現(xiàn)象非常普遍,這也是有機(jī)化合物數(shù)目繁多的原因之一。
有機(jī)化合物一般密度小于2,而無機(jī)化合物正好相反。在溶解部分,有機(jī)化合物一般可溶于汽油,難溶于水。無機(jī)化合物則易溶于水。
有機(jī)化合物的定義
有機(jī)物是含碳化合物(一氧化碳、二氧化碳、碳酸、碳酸鹽、碳酸氫鹽、金屬碳化物、氰化物、硫氰化物等氧化物除外)或碳?xì)浠衔锛捌溲苌锏目偡Q。有機(jī)物是生命產(chǎn)生的物質(zhì)基礎(chǔ)。無機(jī)化合物通常指不含碳元素的化合物,但少數(shù)含碳元素的化合物,如二氧化碳、碳酸、一氧化碳、碳酸鹽等不具有有機(jī)物的性質(zhì),因此這類物質(zhì)也屬于無機(jī)物。
有機(jī)化合物除含碳元素外,還可能含有氫、氧、氮、氯、磷和硫等元素。
總之,有機(jī)化合物都是含碳化合物,但是含碳化合物不一定是有機(jī)化合物。
最簡單的有機(jī)化合物是甲烷(CH4),在自然界的分布很廣,是天然氣,沼氣,煤礦坑道氣等的主要成分,俗稱瓦斯,也是含碳量最。ê瑲淞孔畲螅┑臒N。
它可用來作為燃料及制造氫氣(H2)、炭黑(C)、一氧化碳(CO)、乙炔(C2H2)、氫氰酸(HCN)及甲醛(HCHO)等物質(zhì)的原料。
系統(tǒng)命名法
系統(tǒng)命名法是有機(jī)化合物命名的重點(diǎn),必須熟練掌握各類化合物的命名原則。其中烴類的命名是基礎(chǔ),幾何異構(gòu)體、光學(xué)異構(gòu)體和多官能團(tuán)化合物的命名是難點(diǎn),應(yīng)引起重視。要牢記命名中所遵循的“次序規(guī)則”。
1、烷烴的命名
烷烴的命名是所有開鏈烴及其衍生物命名的基礎(chǔ)。命名的步驟及原則:
。1)選主鏈選擇最長的碳鏈為主鏈,有幾條相同的碳鏈時(shí),應(yīng)選擇含取代基多的碳鏈為主鏈。
。2)定編號給主鏈編號時(shí),從離取代基最近的一端開始。若有幾種可能的情況,應(yīng)使各取代基都有盡可能小的編號或取代基位次數(shù)之和最小。
。3)書寫名稱用阿拉伯?dāng)?shù)字表示取代基的位次,先寫出取代基的位次及名稱,再寫烷烴的名稱;有多個取代基時(shí),簡單的在前,復(fù)雜的在后,相同的取代基合并寫出,用漢字?jǐn)?shù)字表示相同取代基的個數(shù);阿拉伯?dāng)?shù)字與漢字之間用半字線隔開。記憶口訣為:選主鏈,稱某烷。編碳位,定支鏈。取代基:寫在前,注位置,短線連。不同基:簡到繁,相同基,合并算。
2、幾何異構(gòu)體的命名
烯烴幾何異構(gòu)體的命名包括順、反和Z、E兩種方法。簡單的化合物可以用順反表示,也可以用Z、E表示。用順反表示時(shí),相同的原子或基團(tuán)在雙鍵碳原子同側(cè)的為順式,反之為反式。
如果雙鍵碳原子上所連四個基團(tuán)都不相同時(shí),不能用順反表示,只能用Z、E表示。按照“次序規(guī)則”比較兩對基團(tuán)的優(yōu)先順序,兩個較優(yōu)基團(tuán)在雙鍵碳原子同側(cè)的為Z型,反之為E型。必須注意,順、反和Z、E是兩種不同的表示方法,不存在必然的內(nèi)在聯(lián)系。有的化合物可以用順反表示,也可以用Z、E表示,順式的不一定是Z型,反式的不一定是E型。例如:脂環(huán)化合物也存在順反異構(gòu)體,兩個取代基在環(huán)平面的同側(cè)為順式,反之為反式。
3、光學(xué)異構(gòu)體的命名
光學(xué)異構(gòu)體的構(gòu)型有兩種表示方法D、L和R、S,D 、L標(biāo)記法以甘油醛為標(biāo)準(zhǔn),有一定的局限性,有些化合物很難確定它與甘油醛結(jié)構(gòu)的對應(yīng)關(guān)系,因此,更多的是應(yīng)用R、S標(biāo)記法,它是根據(jù)手性碳原子所連四個不同原子或基團(tuán)在空間的排列順序標(biāo)記的。光學(xué)異構(gòu)體一般用投影式表示,要掌握費(fèi)歇爾投影式的投影原則及構(gòu)型的判斷方法。
根據(jù)投影式判斷構(gòu)型,首先要明確,在投影式中,橫線所連基團(tuán)向前,豎線所連基團(tuán)向后;再根據(jù)“次序規(guī)則”排列手性碳原子所連四個基團(tuán)的優(yōu)先順序,將最小基團(tuán)氫原子作為以碳原子為中心的正四面體頂端,其余三個基團(tuán)為正四面體底部三角形的角頂,從四面體底部向頂端方向看三個基團(tuán),從大到小,順時(shí)針為R,逆時(shí)針為S。
4、雙官能團(tuán)和多官能團(tuán)化合物的命名
雙官能團(tuán)和多官能團(tuán)化合物的命名關(guān)鍵是確定母體。常見的有以下幾種情況:
、 當(dāng)鹵素和硝基與其它官能團(tuán)并存時(shí),把鹵素和硝基作為取代基,其它官能團(tuán)為母體。
② 當(dāng)雙鍵與羥基、羰基、羧基并存時(shí),不以烯烴為母體,而是以醇、醛、酮、羧酸為母體。
、 當(dāng)羥基與醛基、羰基并存時(shí),以醛、酮為母體。
④ 當(dāng)羰基與羧基并存時(shí),以羧酸為母體。
、 當(dāng)雙鍵與三鍵并存時(shí),應(yīng)選擇既含有雙鍵又含有三鍵的最長碳鏈為主鏈,編號時(shí)給雙鍵或三鍵以盡可能低的數(shù)字,如果雙鍵與三鍵的位次數(shù)相同,則應(yīng)給雙鍵以最低編號。
拓展:有機(jī)化合物的主要特點(diǎn)
。1)元素少、種類多
從自然界發(fā)現(xiàn)的和人工合成的有機(jī)物種類遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于無機(jī)化合物種類。
這是由于碳原子跟碳原子之間能通過共價(jià)鍵相結(jié)合,形成長的碳鏈。例如,碳、氫兩種原子可形成很多種碳?xì)浠衔锛淄椤⒁彝、丙烷等等。這是有機(jī)物種類繁多的主要原因之一。在各種各樣的天然有機(jī)物中,它們通常是由少數(shù)幾種元素組成的,除碳外,幾乎總含氫,往往含氧、氮,有的還含有硫、磷等。
(2)同分異構(gòu)現(xiàn)象普編
有機(jī)物中的同分異構(gòu)現(xiàn)象是很普遍的,而無機(jī)物卻不多見。許多有機(jī)物的分子式和分子量都相同,但物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)往往差異很大。如乙醇和二甲醚的分子式都是C2H6O,分子量都是46.07,但它們由于分子中的原子排列順序不同,它們是兩種性質(zhì)不同的化合物。
同分異構(gòu)現(xiàn)象是導(dǎo)致有機(jī)物種類繁多的又一重要原因。
。3)熔沸點(diǎn)低
固態(tài)有機(jī)物的熔點(diǎn)不高,一般不超過623.2~673.2K。在空氣存在下,絕大多數(shù)有機(jī)物能燃燒,其中碳元素轉(zhuǎn)化成CO2,氫元素轉(zhuǎn)化成H2O,氮元素轉(zhuǎn)化為氮?dú)狻?/p>
。4)共價(jià)性
有機(jī)物分子中原子間具有明顯的共價(jià)鍵性質(zhì)。因此,大多數(shù)有機(jī)物屬于非電解質(zhì);不容易溶于水而易溶于有機(jī)溶劑;有機(jī)物之間的反應(yīng)往往很慢,常需使用催化劑。
。5)有機(jī)性
有許多有機(jī)化合物具有特殊的生理作用,是生命活動過程中的載體、成分或產(chǎn)物,如酶、激素、維生素等。
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