01化学结构

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结构化学第1章 量子力学基础和原子结构-1-01

结构化学第1章 量子力学基础和原子结构-1-01
☆ 经典物理学遇到了难题
19世纪末,物理学理论(经典物理学)已相当完善: ◆Newton力学 ◆Maxwell电磁场理论 ◆Gibbs热力学 ◆Boltzmann统计物理学
上述理论可解释当时常见物理现象,但也发现了解释不了的新现象。
一、三个著名实验导致“量子论”概念的引入和应 用1. 黑体辐射与普朗克的量子论
2、当h=w 阈频率0
时,=0,这时的频率就是产生光电效应的临
3、=当hh-wh时0,,动能0与,频逸率出呈金直属线的关电系子,具与有光一强定无动关能。,Ek
conservation of momentum are obey.
产生光电效应时的能量守恒:
w h mv h= +E = + /2 2
• (脱出功:电子逸出k 金属所需的0最低能量,w=h0) • 用Einstein光子说,可圆满解释光电效应:
1、不当发h生光w 电时效,应 ;0,光子没有足够能量使电子逸出金属,
1905年,Einstein在Planck能量量子化的启发下,提出 光子说:
★光的能量是不连续的,每一种频率的光其能量都有一个 最小单位,称为光子,光子的能量与其频率成正比: h
★光是一束以光速行进的光子流,光的强度取决于单位体 积内光子的数目(光子密度)。
★光子不但有能量,还有质量(m),但光子的静止质量 为零。根据相对论的质能联系定律=mc2,光子的质量 为:m=h/c2,不同频率的光子具有不同的质量。
★光子有质量,必有动量:p=mc=h/c=h/ (c=) ★光子与电子碰撞时服从能量守恒与动量守恒定律。
In 1905, Einstein proposed the corpuscular theory of light which explained this photoelectric effect. The theory states:

有机化学01有机化合物的结构与反应

有机化学01有机化合物的结构与反应

CH3
CH3
H
分子中既没有对称面又没有对称中心,有手性。
2、对映体
对映体:两个分子互为实物与镜像关系的异构体
甲基
羟基
乙基
(1)对映体的理化性质
物理性质:对映体除旋光性不同,其它相同;
化学性质:非手性条件下相同;手性条件下不相同。 生物活性:对映体的生物活性不同。
一对对映体的物理性质
沸点 密度 折光率 比旋光度
测定温度
旋光度(旋光仪上的读数)

]t
λ
=
比旋 光度
波长
(钠光D)
α Lx C
溶液的浓度(g/ml) 盛液长度(分米dm)
比旋光度:在一定的温度下,旋光管长度为1dm,样品
浓度为1 g/ml,光源波长为589nm时所测的旋光度。
当物质溶液的浓度为1g/ml,盛液管的长度为1分米时,所测 物质的旋光度即为比旋光度。若所测物质为纯液体,计算比旋光 度时,只要把公式中的C换成液体的密度d即可。
(+)-2-丁醇 99.5oC
0.8080
1.395 +13.9o
(-)-2-丁醇 99.5oC
0.8080
1.395 -13.9o
(2)外消旋体
H3C CH COOH OH
肌肉中: 右旋乳酸
葡萄糖发酵: 左旋乳酸

丙酮酸还原:
无旋光性
外消旋体
左旋体和右旋体的等量混合外消旋体, 用(±)表示
名称
COOH
COOH
H
OH 1次 HO
H
CH3
2次 H
OH
CH3
COOH
H
OH
CH3
COOH

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contents
目录
• 结构化学简介 • 原子结构与性质 • 分子的电子结构与性质 • 晶体结构与性质 • 结构化学实验结构化学的定义
总结词
结构化学是一门研究物质结构与 性质之间关系的科学。
详细描述
结构化学主要研究原子的排列方 式、电子分布和分子间的相互作 用,以揭示物质的基本性质和行 为。
晶体的电导率、热导率等性质取决于其内 部结构,不同晶体在这些方面表现出不同 的特性。
晶体的力学性质
晶体材料的应用
晶体的硬度、韧性等力学性质与其内部原 子排列密切相关,这些性质决定了晶体在 不同工程领域的应用价值。
晶体材料广泛应用于电子、光学、激光、 半导体等领域,如单晶硅、宝石等。了解 晶体的性质是实现这些应用的关键。
分子的选择性
分子的选择性是指分子在化学反应中对反应物的选择性和对产物的选择性。选择性强的分 子可以在特定条件下优先与某些反应物发生反应,产生特定的产物。
04
晶体结构与性质
晶体结构的基础知识
晶体定义与分类
晶体是由原子、分子或离子在空 间按一定规律重复排列形成的固 体物质。根据晶体内部原子、分 子或离子的排列方式,晶体可分 为七大晶系和14种空间点阵。
电子显微镜技术
• 总结词:分辨率和应用 • 电子显微镜技术是一种利用电子显微镜来观察样品的技术。相比光学显微镜,
电子显微镜具有更高的分辨率和更大的放大倍数,因此可以观察更细微的结构 和组分。 • 电子显微镜技术的分辨率一般在0.1~0.2nm左右,远高于光学显微镜的分辨 率(约200nm)。因此,电子显微镜可以观察到更小的晶体结构、病毒、蛋 白质等细微结构。 • 电子显微镜技术的应用范围很广,例如在生物学领域中,可以用于观察细胞、 病毒、蛋白质等生物样品的结构和形态;在环境科学领域中,可以用于观察污 染物的分布和形态;在材料科学领域中,可以用于观察金属、陶瓷、高分子等 材料的表面和断口形貌等。

o1化学成分

o1化学成分

o1化学成分
摘要:
一、化学成分的概念
二、化学成分的重要性
三、化学成分的分类
四、化学成分的应用
正文:
化学成分是物质的基本组成,决定了物质的性质和功能。

了解化学成分对于研究物质的性质、制备方法以及应用领域具有重要意义。

化学成分主要分为元素、分子、离子等。

其中,元素是构成物质的基本单元,每种元素都有其独特的原子序数和原子量。

分子是由两个或多个原子通过共价键结合而成的粒子,具有稳定的化学性质。

离子则是带电的原子或原子团,可以是阳离子或阴离子。

化学成分广泛应用于各个领域。

例如,在医药领域,药物的化学成分研究有助于揭示药物的作用机制和药效;在材料科学领域,研究化学成分有助于优化材料的性能,从而开发出新型高性能材料;在环境科学领域,化学成分分析有助于评估污染物的来源和污染程度,为污染治理提供科学依据。

总之,化学成分是物质的基本属性,对于了解物质的性质和功能具有重要意义。

中考化学复习专题01-构成物质的微粒和物质的组成

中考化学复习专题01-构成物质的微粒和物质的组成

D 6、(2014 届北京市东城区第一学期期末)对生活中下列现象的解释错.误.的是
现象
解释
湿衣服在夏天比在冬天干得快 A
温度升高,分子运动速 率加快
6000L 氧气在加压下可装入容积为 气体分子间间隔大,易
B
40L 的钢瓶中
于压缩
在无外力作用下,花粉会在平静的水 分子在不断运动 C
面上移动
D 自行车轮胎在 阳光下暴晒而炸裂
【典型例题 5】(2014 届甘肃省镇原县平泉中学第一学期期末试题)某元素的原
子结构示意图如右图所示,该元素符号为 Br。
(1)右图中 x= 7
,Br 属于 非金属 元素(填“金属” 或“非
金属”)。
(2)下图表示的微粒中,具有相对稳定结构的是
C (填序号,下
同),与 Br 化学性质相似的是
E。
【答案】(1)7 ,非金属 (2)C ,E 【解析】 试题分析:(1)核外电子数=质子数=35 ,故 X=35-28=7 ;Br 的最外层电子数
注意:1、上述规律对初中的大多数物质起作用。 2、混合物的构成微粒要按其中所含物质的成分来分析。
二、微粒的基本性质: 构成物质的微粒有以下性质: 1、微粒很小(质量小、体积小) 2、微粒时刻不停地做规则运动(运动速率与温度成正比) 3、微粒间有间隔(间隔与温度成正比,与压强成反比) 4、同种微粒,化学性质相同
四、三种构成物质的微粒的联系与区别
1、分子和原子
分子
原子
定义
保持物质化学性质的最小微粒 化学变化中的最小微粒
联系
分子
分裂 构成
原子
本质区别 在化学变化中分子可分而原子不可分
2、原子和离子
原子

氢原子的超精细结构

氢原子的超精细结构

2
双线光谱的特征是两条谱线具有相同的频率,但 偏振方向相反,这为研究原子内部结构提供了重 要的信息。
3
通过测量双线光谱的偏振状态和相对强度,可以 进一步了解原子内部自旋轨道耦合的机制和动力 学行为。
04
氢原子超精细结构的实验观测
微波波段观测
微波波段观测是研究氢原子超精 细结构的主要实验方法之一。
03
超精细结构的谱线分裂。
03
氢原子的超精细光谱
发射光谱
发射光谱是氢原子在受到外界能 量激发后,从激发态跃迁到较低 能态时释放出的光子所组成的光
谱。
发射光谱的线宽和频率取决于跃 迁的能级差和选择定则,通过测 量这些光谱特征可以了解原子内
部结构和动力学行为。
氢原子发射光谱主要包括巴尔末 线系和帕邢线系等,这些谱线在 可见光和紫外波段有明显的特征。
06
未来展望
超精细结构研究的新方向
探索更复杂原子和分子的超精细结构
随着实验技术和理论模型的不断发展,未来研究将更深入地探索更复杂原子和分子的超精 细结构,以揭示其内在的物理机制和规律。
发展高精度测量技术
为了更精确地测量超精细结构,需要发展高精度、高灵敏度的测量技术,如激光光谱技术 、磁共振技术等。
核磁共振
核磁共振是一种利用核自旋磁矩进行研究的技术,广泛应 用于化学、生物学和医学等领域。氢原子是核磁共振中常 用的核,其超精细结构对核磁共振的分辨率和信号强度具 有重要影响。
通过对氢原子超精细结构的深入研究,可以优化核磁共振 实验条件,提高分辨率和信号强度,从而更好地应用于化 学分析、生物分子结构和医学成像等领域。
吸收光谱
吸收光谱是当氢原子吸收特定频率的光子后,从基态跃迁到激发态所形成的光谱。

有机化学01有机化合物的结构

有机化学01有机化合物的结构
109°28′,从而使分子处在最稳定状态。
正四面体的体心到顶点的距离与边长的比
甲烷的四个C-H 键
2.碳原子的SP2杂化和烯烃的结构
激发 杂化
SP2
sp2 杂化轨道
碳碳双键相当于由一个C-Cσ键和一个C-Cπ键组成,平均键能为610.9 kJ.mol-1,其中C-Cσ键的平均键能为343.3 kJ.mol-1,π键的键能为263.6 kJ.mol-1,π键的键能较σ键的小。
3、碳原子的SP杂化和炔烃结构
(1) SP杂化
激发
杂化
2P SP
(2) 乙炔分子中的 键
•由炔烃叁键一个碳原子上的两个sp杂化轨道所组成 的键则是在同一直线上方向相反的两个键. •在乙炔中,每个碳原子各形成了两个具有圆柱形轴 对称的 键.它们是Csp-Csp和Csp-Hs.
H
CH
H
H
109.5o
如:CH2Cl2、CH2ClBr
说明甲烷是正四面体结构
H
H
C
H
H
矩形
C
H
H
H
H
锥体
H
H
C
H
H
四面体
近代物理方法测定结果
键角:109°28′ 键长:0.109nm 有力地证明甲烷是正四面体结构
1、碳原子的SP3杂化
sp3杂化轨道 一个s轨道与三个p轨道形成四个sp3杂化轨道
为什么要杂化?
①只有杂化,才能形成四个等同的化学键。 ②杂化后,成键能力提高了。 ③杂化后,四个轨道尽可能距离最远,键角
H C
H
H
C H
sp2杂化
1. π键没有轴对称 2. π键易断裂,较活泼 3. π键有较大流动性

2024届高考化学一轮复习教案(人教版)第十一单元 有机化学 第5讲

2024届高考化学一轮复习教案(人教版)第十一单元 有机化学 第5讲

第5讲羧酸羧酸衍生物复习目标1.掌握羧酸、羧酸衍生物的典型代表物的结构、性质与相互转化。

2.掌握羧酸及其衍生物与其他有机物的相互转化。

3.了解有机分子中官能团之间的相互影响。

一、羧酸1.概念:由01烃基(或氢原子)与02羧基相连构成的有机化合物,官能团为03—COOH ,饱和一元羧酸的通式为04C n H 2n O 2(n≥1)。

2.分类羧,酸HCOOH )、乙酸、硬脂酸HOOC—COOH )3.羧酸的化学性质羧酸的化学性质主要取决于羧基,反应时的主要断键位置如图:(1)酸的通性(以乙酸为例):乙酸是一种弱酸,其酸性比碳酸01强,在水溶液里的电离方程式为02CH 3COOH CH 3COO -+H +。

可以与Na 、NaOH 、Na 2CO 3、NaHCO 3等反应。

(2)酯化反应:酸脱03羟基,醇脱04氢。

如CH 3COOH +C 2H 185OH浓H 2SO 4△05CH 3CO 18OCH 2CH 3+H 2O 。

4.几种重要的羧酸(1)甲酸:俗名蚁酸,是最简单的饱和一元羧酸。

结构:既有01羧基,又有02醛基,具有羧酸与醛的性质。

△(NH4)2CO3+2Ag↓+2NH3+H2O。

银镜反应:HCOOH+2[Ag(NH3)2]OH――→(2)乙酸:CH3COOH,有强烈刺激性气味的无色液体,低于16.6℃凝结成固体,又称03冰醋酸,04易溶于水和乙醇。

(3)乙二酸:,俗名05草酸,属于还原性酸,可用来洗去钢笔水的墨迹。

(4)苯甲酸:,属于芳香酸,可作防腐剂。

二、羧酸衍生物1.酯(1)结构:羧酸酯的官能团为01(酯基),可表示为,饱和一元羧酸与饱和一元醇所生成酯的通式为02C n H2n O2(n≥2)。

(2)物理性质(3)化学性质酯的水解反应原理06。

07。

无机酸只起08催化作用,碱除起09催化作用外,还能中和水解生成的酸,使水解程度增大。

2.油脂(1)油脂的组成油脂的主要成分是一分子01甘油与三分子02高级脂肪酸脱水形成的酯。

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R与S构型的约定
H C C R H R H R H H H R H H H H C C C C C C C C C C C
H H H H H R H H H R H R
聚合物分子链R与S构型的约定是任意的
高分子中不关心具体的构型,只关心构型的异同
1.3 构型
(3)旋光异构 全 同
M H M H M H M H M H M H M H C C CH2 C CH2 C CH2 C CH2 C CH2 C CH2 CH2
均聚物:一种单体聚合而成
结构单元 =重复单元=链节
-CH2-CH -CH2-CH-CH2-CH -CH2-CH- Cl Cl Cl Cl
-CH2-CH -CH2-CH-CH2-CH -CH2-CH- CH3 CH3 CH3 CH3
共聚物:两种单体聚合而成
结构单元
-CH2-CH -CH2-CH-CH2-CH -CH2-CH- O O=C-CH3 Cl O O=C-CH3 Cl
POE
乙烯 + 辛烯-1 共聚
Homopolymerization of bismaleimides 双马来酰胺的均聚
N R
O
O
N
N
N
梯形聚合物示例
O
O O
O O
O
N
O
O N O O R N O O R N O R
O
1.4.2 聚合物网络
简单 网络 互穿 网络
互接 网络
半互穿 网络
S S S
S S S
C CH2
C
CH2
C CH2 CH2
间同
M H H M H M M H H M H M M H C C C CH2 C CH2 C CH2 C CH2 C CH2 CH2
无规
CH2
顺反异构规整
CH2 C= C
CH2 C=C CH2
CH2 CH2 C= C
CH2 C=C
CH2
CH2
顺式
CH2 C CH2 CH2 C C CH2 CH2 C C
可用来测分子量
(4)侧基CH2-CH)-
聚苯乙烯中的苯环
CH3 | -(CH2-C)- | C=O | OCH3
聚甲基丙烯酸酯中的甲基和酯基
(C4H9)
(5)支链 branch
由聚合生成:结构与主链相同
与侧基的区分:侧基化学结构与主链不同
1.3 构型
(Configuration)
由化学键固定的原子在空间的相对位置
异构:
同一种单体在链节中原子的不同键接方式
(1)键接异构
1 2 3 4 CH2=CH-CH=CH2
1,2或3,4加成
CH2—CH —CH2—CH -CH=CH2 -CH=CH2
H C = CH—CH=C
H H
H
CH2 CH CH
-CH2-CH -CH2-CH- 2 CH2-CH -CH2-CH2- CH3 CH3
共聚物:三种单体聚合而成
结构单元
-CH2-CH -CH2-CH-CH2-CH=CH-CH2- CN
-CF2-CF2-CH2-CF2-CH2-CH2- -CH2-CH2
缩聚物:两种单体缩合而成
NH2-(CH2)6-NH2
聚二甲基硅氧烷
Cl P=N Cl Cl P=N Cl Cl P=N Cl Cl P=N Cl Cl P=N Cl Cl P=N Cl
聚氯化膦腈
CH3

SO2
O
CH
CH3
O-
n
聚砜
O O CO -

聚醚醚酮(PEEK)
(2)链节
结构单元:与聚合单体相对应的化学单位 重复单元:化学组成重复的最小单位
M H H M M H H M M H H M M H
C C CH2 C CH2 C CH2 C CH2 C CH2 C CH2 CH2
间 同
M H H M H M M H H M H M M H C C CH2 C CH2 C C C CH2 C
CH2
CH2
CH2
CH2
无 规
实际分子链中的构型
构型序列
S S
1.4.3 共聚物的序列结构
均聚物
嵌段
交 替
无 规
接枝
苯乙烯+丁二烯
CH2= CH
无规共聚 丁苯橡胶 接枝共聚 高抗冲聚苯乙烯
+
CH2= CH-CH=CH2
嵌段共聚
SBS
无规共聚
H C=C
CH2
H - - - - H H C-C CH2
丁苯橡胶
n

(CH2-CH2)m—(CH2-CH)n CH3
1,4加成
CH2
CH2-CH=CH-CH2
1.3 构型
H Cl
另一种键接异构:头尾异构
H Cl
H Cl
H Cl
H Cl
-CH2-C -CH2-C-CH2-C -CH2-C -CH2-C -
头尾连接
H Cl H H Cl Cl H Cl H
-CH2-C -CH2-C -C-CH2 -CH2-C -CH2-C -
CH=CH
CH2
CH2
CH3 CH2 CH=C CH2
CH2
CH3 CH=C
CH=C CH2 CH3
CH2 CH=C CH3 天然橡胶
CH2
Cl F F Cl F Cl Cl F F Cl F Cl CL F
C
CF2
C CF2
C
CF2
C CF2
C
CF2
C CF2
C
CF2
聚三氟氯乙烯
范德华半径:
F:0.135nm Cl:0.18nm
拉伸所致:
CH2 CH2 CH=CH CH2 CH2 CH2 聚丁二烯 CH=CH CH2 CH=CH CH2
CF2
CF2
CF2
聚四氟乙烯
(B) 杂链高分子(除C以外,还含N,O,S)
CH2 O CH2 CH2 O O CH2 O CH2 O
O
聚甲醛
= O CH2 CH2 CH2 NH CH2 CH2 CH2 CH2 C = O
C
NH
CH2
CH2
尼龙
(C) 元素高分子(主链不含C)
CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 Si O O Si O Si O Si O Si O Si
间同 0.87-0.89 21-29%
459
429
1389
600
无规 0.85-0.86 很低 5-10%
聚丙烯腈立构的影响
H H C C H C N H H H C C C C C C C H
C
N C
H
H H H H H
C
C C C C
H H
H
H
C
C C
N
D
N N
H
H H H
H
N C
N C
H
C
H
HO-CH2-O-CH2-O-CH2 -O-CH2-O-CH2-OH
酯化
CH3O-CH2-O-CH2-O-CH2 -O-CH2-O-CH2-OCH3
(3)端基(end group) 反应性:-OH、-COOH、-NH2, 可进一步反应合成复杂结构
HO-CH2-CH=CH-CH2-
-CH2-CH=CH-CH2-OH
CH2-CH-CH-CH2 -CH2-CH=CH-CH2 -CH2-CH-CH-CH2 S S S S S S S S S S S S S S S S S S S S
互接网络示例:硫化橡胶
CH2-CH-CH-CH2 -CH2-CH=CH-CH2 -CH2-CH-CH-CH2 S S S S S S
CH2-CH-CH-CH2 -CH2-CH=CH-CH2 -CH2-CH-CH-CH2
第一单元
聚合物化学结构
聚合过程决定的结构
1.2 结构术语 聚合物 高分子
重复单元连接而成,足够长
1.2 结构术语
主链
支链
端基
侧基
(1)主链
CH2 CH2 CH2
(A) 碳链高分子
CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2
CH2
聚乙烯
CF2 CF2 CF2 CF2 CF2 CF2 CF2
CF2
聚四氟乙烯
CO
O
O
PEEK
Cl C
Cl
Cl
C CH2
Cl Cl C CH2
Cl
Cl C
Cl Cl
C CH2
Cl
CH2
CH2
聚偏氯乙烯
头尾结构规整
H Cl
H Cl
H Cl
H Cl
H Cl
-CH2-C -CH2-C-CH2-C -CH2-C -CH2-C -
规整
H
Cl
H H
Cl Cl
H
Cl
H Cl
二元组(diads)
同 m
三元组(triads)
全同, mm
无规, mr
异 r
间同, rr
mm rr 间同
CH3 CH2-C* C=O OCH3
全同
ms
无规
sm
2
1
0 ppm
PMMA 60MHz 核磁共振谱
rm
H CH2-C* Cl
rr mm
56
55
54
ppm
PVC 13C 核磁共振谱
构型序列
CH2 CH2 C
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