物理化学原理在有机化学教与学中的应用(共2篇)

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现代物理实验方法在有机化学中的应用共21页文档

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应 用
1、纪律是管理关系的形式。——阿法 纳西耶 夫 2、改革如果不讲纪律,就难以成功。
3、道德行为训练,不是通过语言影响 ,而是 让儿童 练习良 好道德 行为, 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯
5、教导儿童服从真理、服从集体,养 成儿童 自觉的 纪律性 ,这是 儿童道 德教育 最重要 的部分 。—— 陈鹤琴
61、奢侈是舒适的,否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学,如日出之阳;壮而好学 ,如日 中之光 ;志而 好学, 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也,匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里,与其说好 的教师 是幸福 ,不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战,就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿

物理化学原理在有机化学教与学中的应用(三)

物理化学原理在有机化学教与学中的应用(三)

物理化学原理在有机化学教与学中的应用(三)作者:侯文华陈静来源:《化学教与学》2010年第01期摘要:介绍燃烧焓在分析和讨论烷烃、环烷烃和烯烃分子稳定性中的应用。

关键词:燃烧焓;烷烃;环烷烃;烯烃;异构体;稳定性文章编号:1008-0546(2010)01-0006-03中图分类号:O 642.1文献标识码:Adoi:10.3969/j.issn.1008-0546.2010.01.002有机化学教与学中常常涉及化合物的稳定性判断,分析和讨论有机分子的稳定性是有机化学的重要内容之一,因为化合物的反应性与其稳定性是密切相关的。

可燃物质B的标准摩尔燃烧焓是指在标准压力下,反应温度时,单位量的物质B完全燃烧为同温下的指定产物时的标准摩尔焓变,用符号表示为ΔcHθm(B,相态,T),下标“c”和“m”分别表示燃烧和反应进度为1mol。

燃烧产物指定为:该化合物中C变为CO2(g),H变为H2O(l),S变为SO2(g),N变为N2(g),Cl成为HCl(水溶液),金属成为游离状态。

燃烧焓可以很精确地测量,它是重要的热化学数据。

本文以烷烃、环烷烃和烯烃的稳定性为例,介绍燃烧焓在有机化学中的应用。

一、烷烃同分异构体的相对热化学稳定性烷烃和所有其他碳氢化合物一样,都是可燃的。

烷烃完全燃烧,生成CO2(g)和H2O(l),并放出大量的热:CnH2n+2+O2(g)→n CO2(g) + (n+1)H2O(l) ΔrHθm(T)=ΔcHθm(CnH2n+2,T)燃烧焓的测定数据表明:直链烷烃分子每增加一个CH2,其燃烧焓数值的增加基本上是一个定值,即约为-658.6 kJ·mol-1。

例如,甲烷、乙烷、丙烷和丁烷标准摩尔燃烧焓分别为-890.3 kJ·mol-1、-1 559.8 kJ·mol-1、-2 219.9 kJ·mol-1和-2 878.2 kJ·mol-1。

物理化学在中学化学教学中的应用

物理化学在中学化学教学中的应用

物理化学在中学化学教学中的应用一、教学任务及对象1、教学任务本次教学任务旨在通过深入探索物理化学在中学化学教学中的应用,使学生能够从理论到实践,全面理解和掌握化学知识。

物理化学是研究化学现象与物理过程之间相互关系和规律的学科,对于提高学生的科学素养,培养学生的创新意识和解决问题的能力具有重要意义。

通过本课程的学习,学生将掌握物理化学的基本概念、基本原理,并能将这些知识应用于解决实际问题。

2、教学对象本课程的教学对象为具有一定化学基础知识的中学学生,他们对化学现象充满好奇,有一定的探究欲望,但可能对物理化学的概念和理论理解不够深入。

因此,在教学过程中,需要针对学生的认知水平,采用适当的教学策略,激发学生的学习兴趣,帮助他们建立完整的知识体系,提高分析问题和解决问题的能力。

同时,注重培养学生的团队合作精神,提高他们的沟通与交流能力,使他们在学习过程中形成积极、主动的学习态度。

二、教学目标1、知识与技能(1)理解物理化学的基本概念、原理和实验方法,如热力学、动力学、电化学等;(2)掌握物理化学在中学化学教学中的应用,如化学平衡、反应速率、电化学等;(3)学会运用物理化学知识解决实际问题,如分析实验数据、推导化学方程式等;(4)具备基本的实验操作能力,能独立完成实验并撰写实验报告;(5)提高化学计算能力,熟练运用数学工具解决化学问题。

2、过程与方法(1)通过启发式教学,引导学生主动探究、积极思考,培养他们的自主学习能力;(2)采用案例分析、讨论交流等教学方法,培养学生的批判性思维和解决问题的能力;(3)组织小组合作学习,提高学生的团队协作能力和沟通表达能力;(4)设计多样化的实验活动,让学生在实践中掌握物理化学知识,培养实践操作能力;(5)运用现代教育技术手段,如多媒体、网络资源等,丰富教学手段,提高教学效果。

3、情感,态度与价值观(1)激发学生对物理化学学科的兴趣,培养他们的学习热情和探究精神;(2)引导学生树立正确的科学观,认识到物理化学在自然科学中的地位和作用;(3)培养学生严谨、务实的学习态度,使他们具备良好的学术素养;(4)通过化学史的学习,了解物理化学的发展历程,体会科学家们为追求真理所付出的努力,培养学生的敬业精神和责任感;(5)关注化学与生活、环境的联系,培养学生的环保意识和可持续发展观念;(6)教育学生遵循科学伦理,尊重知识产权,树立诚信、公正的价值观。

探究物理化学里的科学方法在教学中的应用

探究物理化学里的科学方法在教学中的应用

探究物理化学里的科学方法在教学中的应用太原科技大学化学与生物工程学院武银桃摘要:本文结合物理化学教学的实践与研究提出,在基础理论的教学中,教师在传授给学生科学知识的同时,更为重要的是传授给学生科学方法。

应该从对科学方法意识淡漠转变为自觉应用科学方法于科研和教学中,进而启发学生举一反三的意识,提高学生的创新能力。

关键词:物理化学科学方法古人云,授人以鱼,不如授之以渔。

谈到大学教学,尤其是基础理论的教学,教师在传授给学生科学知识的同时,更为重要的是传授给学生科学方法。

当今科学发展非常快,知识的使用周期越来越短,大学生在大学阶段学习的知识,可能若干年后就没用了[1]。

所以,大学阶段教给大学生什么?怎样教?是非常关键的。

任何基础理论课程的教学内容均由普遍性原理和科学方法组成[2]。

教学中,教师往往只重视知识(普遍性原理)的传授,不重视方法的教育,使学生在学习中举一反三的能力不强,工作中的创新能力不足。

本文结合物理化学理论和实验教学的实践与研究,提出了一点想法,供商榷。

在教学过程中,传授(掌握)知识和传授(掌握)方法同样重要,而传授(掌握)正确的科学方法尤为重要。

1.科学方法在物理化学教学中的重要性所谓科学方法是指人们在认识和改造世界中遵循或运用的、符合科学一般原则的各种途径和手法,包括在理论研究、应用研究、开发推广等科学活动过程中采用的思路、程序、规则、技巧和模式。

1.1科学方法的重要性科学方法的价值往往被低估,许多科学家对自己的科研成果的价值津津乐道,甚是清楚,而对自己的科学方法的价值往往搞不清楚。

科学发展史上的实例也屡见不鲜。

以众所周知的元素周期表为例。

由于发现了化学元素周期律的俄国化学家门捷列夫和德国化学家迈尔于1882年同时获得了英国皇家学会颁发的戴维勋章。

但为什么叫做门捷列夫元素周期表呢?1868年迈尔根据原子体积的变化是各元素原子量的函数的原理,绘制了一张曲线图,直观地表示出个元素原子体积的变化的周期性,1869年又制作了一个化学元素周期表,明确指出元素的性质是它的原子量的函数,迈尔的化学元素周期表偏重于原子量和物理性质之间的关系。

如何运用物理化学指导中学化学教学

如何运用物理化学指导中学化学教学

编号2014010224 研究类型理论研究分类号G424.1学士学位论文Bachelor’s Thesis论文题目:运用物理化学知识指导中学化学教学作者姓名:黄万珍学号:2010113010224所在院系:化学化工学院学科专业名称:化学导师及职称:王卫东(教授)论文答辩时间:2014年5月18日学士学位论文诚信承诺书中文题目:运用物理化学知识指导中学化教学外文题目:Use Physical Chemistry Knowledge to Guide MiddleSchoolChemistry Teaching学生姓名黄万珍学生学号2010113010224院系专业化学化工学院,化学学生班级1002学生承诺我承诺在学士学位论文(设计)活动中遵守学校有关规定,恪守学术规范,本人学士学位论文(设计)内容除特别注明和引用外,均为本人观点,不存在剽窃、抄袭他人学术成果,伪造、篡改实验数据的情况。

如有违规行为,我愿承担一切责任,接受学校的处理。

学生(签名):2014年5月20日指导教师承诺我承诺在指导学生学士学位论文(设计)活动中遵守学校有关规定,恪守学术道德规范,经过本人核查,该生学士学位论文(设计)内容除特别注明和引用外,均为该生本人观点,不存在剽窃、抄袭他人学术成果,伪造、篡改实验数据的现象。

指导教师(签名):2014年5月20日目录Bachelor’s Thesis (1)1. 前言 (1)1.1 研究背景 (1)1.2 研究意义 (2)2. 物理化学知识与中学化学教学的联系 (2)2.1 物理化学知识在中学化学教学中的重要性 (2)2.2 联系物理化学实际进行课堂教学 (3)2.2.1 明确物理化学知识与中学化学教材的联系 (3)2.2.2 运用物理化学知识进行中学化学教学 (4)3. 物理化学在中学化学教学中的作用 (5)3.1物理化学知识对中学化学教师教学的帮助 (5)3.2 物理化学知识有助于培养中学生的综合素质和能力 (6)3.2.1 培养学生良好的科学品质 (6)3.2. 2 培养学生动手操作与应用能力 (7)4. 如何运用物理化学知识指导中学化学教学 (8)5. 综述 (10)6. 参考文献 (11)7. 感谢信 (12)运用物理化学知识指导中学化学教学黄万珍(指导老师,王卫东)(湖北师范学院化学化工学院,湖北黄石,435002)摘要: 目前,越来越多的大学老师认识到了物理化学的重要性,许多老师都在尝试结合中学化学进行物理化学教学,而本文主要是围绕物理化学这门学科的特点,阐明其与中学化学教材的紧密联系,明确各章节的内容在中学化学教材中的运用,以及物理化学知识在帮助老师巩固课堂教学、解决一些理论性问题和帮助学生培养良好的科学品质及动手能力中的作用,同时还分析了中学化学教师应如何运用物理化学基础知识来解决中学化学课程中的一些理论性问题。

物理化学知识应用在大学化学实验的两个实例

物理化学知识应用在大学化学实验的两个实例

18・ 8
广州化 工
21年 3 第 l 01 9卷 6期
物 理化 学知 识应 用在 大 学 化 学 实 验 的 两 个 实例
金 效 齐
( 山学 院Leabharlann ,云 南 文 山 6 3 0 ) 文 6 00
摘 要 : 应用物理化学中相平衡、 界面现象等知识, 对大学化学基础实验中蒸馏、 分馏及重结晶进行了深入的分析和讨论, 进一
图 1 T—X—Y双 液 相 图
A和 B是沸点不 同的完 全互溶 的液 态混合 物 , 蒸馏 时 由于 A B两种物质 的沸 点不 同 , 据拉 乌尔定 律和 分压 定律 , 相 中 根 气
B组分 ( 低沸点 ) 的含量较高 , 液相 中 A组 分 ( 高沸点 ) 的含 量较 高。一次 简单蒸 馏 , 出物 中 B含 量会 显著增 加 , 余液 体 中 馏 剩 A组分会增多 。具体过程结 合 相 图分析 如下 : 混合 物起 始 组成 为 x, ,加热 到温度为 T 时 , 对应气相组 成为 Y , 沸点升 高到 T ,
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Absr c :Ap i ain o n wl d e o ha e e u l ru a d s ra e p e o n n i h sc lc mity,r c y t l — ta t pl to fk o e g fp s q ii i m n u fc h n me o n p y ia he sr c b e r sal i z to itlai n a d fa t n to fc le e c e sr a e e p rme tto r ic se e py. I s i ai n d si to n r c i ai n o o lg h mity b s x e i n ai n we e d s u s d d e l l o twa mpot n o ra t t e p rme tta hi g t a o x e i n e c n h tc mbi e h o t r c ie n d t e r wi p a tc . y h Ke r s:ph sc lc e sr ;r c y t l z t n;d si a in;fa t n t n y wo d y ia h mit y e r sa l a i i o itl to l r c i ai o o

物理化学原理在有机化学教与学中的应用(四)

物理化学原理在有机化学教与学中的应用(四)

物理化学原理在有机化学教与学中的应用(四)作者:侯文华陈静来源:《化学教与学》2010年第02期摘要:介绍氢化热在分析和讨论烯烃、共轭二烯烃和苯分子稳定性中的应用。

关键词: 氢化热;烯烃;共轭二烯烃;苯;稳定性文章编号:1008-0546(2010)02-0004-03中图分类号:O642.1文献标识码:Adoi:10.3969/j.issn.1008-0546.2010.02.002在机化学教学中,常常涉及到有机化合物稳定性的问题,运用有机化合物的热力学性质(如燃烧焓、生成焓和氢化热等)可以探讨并分析相关化合物的稳定性。

烯烃的稳定性在有机化学中是一个重要的概念。

本文主要介绍氢化热在分析和讨论烯烃、共轭二烯烃和苯分子稳定性中的应用。

一、氢化热与烯烃稳定性的关系在适当的催化剂(金属:Pt、Pd、Rh、Ni等)作用下,烯烃可与氢气加成生成烷烃。

例如,乙烯加氢生成乙烷。

CH2 = CH2 + H2CH3 - CH3烯烃的加氢反应是放热反应。

这是因为反应过程中新形成的两个C-H ?滓键放出的能量大于断裂一个C=C ?仔键和一个H-H ?滓键所需吸收的能量之和。

可见烷烃比它相应的烯烃稳定。

1 mol不饱和化合物催化加氢时所放出的热量称为氢化热。

氢化热代表的是热力学函数焓的变化,它与反应的始态和终态有关,而与反应所经历的路径无关,即与反应的活化能无关。

烯烃的氢化热大小反映出烯烃的稳定性;氢化热越大,分子内能越高,其稳定性越差。

因此,根据氢化热数据可以比较和探讨不同结构烯烃的稳定性。

表1给出了一些烯烃的氢化热数据。

顺(反)2-丁烯及顺(反)2-戊烯两组烯烃加氢反应各自生成相同的烷烃,即分别为正丁烷和正戊烷。

但顺、反异构体的氢化热却存在差别(见表1)。

顺式较反式的氢化热大,说明反式异构体比顺式异构体稳定。

烯烃的稳定性还与双键的位置有关。

例如,1-戊烯和2-戊烯都氢化为戊烷;3-甲基-1-丁烯、2-甲基-1-丁烯和2-甲基-2-丁烯都氢化为2-甲基丁烷,它们的氢化热均与碳原子上所连的烷基的数目有关。

现代物理实验方法在有机化学中的应用

现代物理实验方法在有机化学中的应用

2). 振动的偶合
在有机分子中,同一个原子上有几个化学键,键与键 之间的振动是相互影响的。
11:40
10
3). 弯曲振动 例: δ弯曲
CH
1340cm-1
CH
ν伸缩 3000cm-1
3. 不同基团在红外频区的特征吸收
3700~1500cm-1 由键的伸缩振动引起
许多官能团在这个频率区都有特征吸收。
2. 核磁共振的基本原理 带电荷的质点自旋会产生磁场,磁场具有方向性, 可用磁矩表示。
11:40
24
原子核作为带电荷的质点,它自旋也可产生磁矩。
但并非所有原子核都具有磁炬。
例:下面一些原子核自旋产生磁矩:
1H 13C 15N 17O 19F 31P等。
有机化合物主要由碳、氢两种元素组成,现以氢为例说 明核磁共振的基本原理。
时,独立质子的 hν =
r
h 2π
Ho
此时发生共振(自旋转向),产生共振信号。而有机
分子中的质子,由于屏蔽效应,必须在外加磁场强度
略大于Ho时才发生共振。 即屏蔽使吸收移向高场。去屏蔽使吸收移向低场。
有屏蔽
11:40
低磁场
Ho
Ho'
无屏蔽
高磁场
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2). 化学位移 定义:由于氢质子在分子中的环境不同,屏蔽效应不同, 它们的共振吸收位置出现在不同磁场强度,用来 表示这种不同位置的量叫化学位移。
第八章
现代物理实验方法在有机化学 中的应用
( IR Spectra 、NMR Spectra and MS)
11:40
1
一. 红外光谱 ( IR )
二. 核磁共振谱(1HNMR) 三. 质谱 ( MS )
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物理化学原理在有机化学教与学中的应用(共2篇)本文从网络收集而来,上传到平台为了帮到更多的人,如果您需要使用本文档,请点击下载按钮下载本文档(有偿下载),另外祝您生活愉快,工作顺利,万事如意!第1篇:物理化学原理在有机化学教与学中的应用有机化学教与学中常常涉及化合物的稳定性判断,分析和讨论有机分子的稳定性是有机化学的重要内容之一,因为物理有机化学的反应性与其稳定性是密切相关的。

可燃物质B的标准摩尔燃烧焓是指在标准压力下,反应温度时,单位量的物质B完全燃烧为同温下的指定产物时的标准摩尔焓变,用符号表示为ΔcHθm(B,相态,T),下标“c”和“m”分别表示燃烧和反应进度为1mol。

燃烧产物指定为:该化合物中C变为CO2(g),H变为H2O(l),S变为SO2(g),N变为N2(g),Cl成为HCl(水溶液),金属成为游离状态。

燃烧焓可以很精确地测量,它是重要的热化学数据。

本文以烷烃、环烷烃和烯烃的稳定性为例,介绍燃烧焓在有机化学中的应用。

一、烷烃同分异构体的相对热化学稳定性烷烃和所有其他碳氢化合物一样,都是可燃的。

烷烃完全燃烧,生成CO2(g)和H2O(l),并放出大量的热:CnH2n+2+O2(g)→nCO2(g)+(n+1)H2O(l)ΔrHθm(T)=Δc Hθm(CnH2n+2,T)燃烧焓的测定数据表明:直链烷烃分子每增加一个CH2,其燃烧焓数值的增加基本上是一个定值,即约为-·mol-1。

例如,甲烷、乙烷、丙烷和丁烷标准摩尔燃烧焓分别为-·mol-1、-·mol-1、-·mol-1和-·mol-1。

利用烷烃异构体燃烧焓的大小可以推测烷烃异构体的相对热化学稳定性。

在烷烃的同分异构体中,支链烷烃的燃烧焓比直链烷烃大。

支链越多,燃烧焓越大。

实验数据表明:在烷烃异构体中,支链最多的燃烧焓最大,也最稳定。

烷烃异构体燃烧时生成的产物相同,均为CO2(g)和H2O(l),反应消耗O2(g)的量和生成产物的量也相同。

燃烧焓的不同,实际上说明了反应物烷烃分子能量的高低。

燃烧热大,说明分子具有的能量低,结构稳定。

因此,通过燃烧焓的大小,可以了解分子的稳定性。

表1给出了正辛烷及其同分异构体在时的标准摩尔燃烧焓。

由表可知,2,2,3,3-四甲基丁烷的燃烧焓最大,为-·mol-1,故最稳定;而正辛烷的燃烧焓最小,为-·mol-1,故最不稳定。

从分子能量上讲,2,2,3,3-四甲基丁烷比正辛烷稳定·mol-1。

根据表1中燃烧焓的数据,C8烷烃异构体的相对稳定性次序为:(CH3)3CC(CH3)3>(CH3)3C(CH2)3CH3>(CH3)2CH(C H2)4CH3>CH3(CH2)6CH3。

二、环烷烃稳定性的理解由环烷烃的化学性质可知,环烷烃的稳定性与环的大小有关。

三元和四元的小环化合物不稳定,易发生开环反应,而五元、六元和七元环烷烃即使在相当强烈的条件下也不开环。

环烷烃的稳定性次序为:三元环反-2-丁烯>顺-2-丁烯>1-丁烯,即对于含相同数目碳原子的烯烃异构体,与烯键碳原子直接相联的烷基数目多的较稳定,而在顺、反异构体中,反式较顺式稳定。

当然,对于烯烃的稳定性还可以用超共轭效应来解释。

在2-丁烯中,有六个C-H键与C=C双键发生超共轭效应;而在1-丁烯中,仅有两个C-H键与C=C 双键发生超共轭效应,故2-丁烯比1-丁烯稳定。

至于顺、反异构体的稳定性差异,其原因是两个较大体积的基团挤在一起,存在较大的张力,它们之间的范氏斥力使分子的能量升高。

基团愈大,其张力愈大。

在2-丁烯中,由于其所连甲基不是太大,故顺、反异构体的ΔcHθm差值仅为3kJ·mol-1。

在1,2-二叔丁基乙烯中,由于与烯键碳原子所联的叔丁基体积较大,故顺、反异构体的ΔcHθm分别为-6634kJ·mol-1和-6590kJ·mol-1,即相差达44kJ·mol-1。

第2篇:物理化学原理在有机化学教与学中的应用在机化学教学中,常常涉及到有机化合物稳定性的问题,运用有机化合物的热力学性质(如燃烧焓、生成焓和氢化热等)可以探讨并分析相关化合物的稳定性。

烯烃的稳定性在有机化学中是一个重要的概念。

本文主要介绍氢化热在分析和讨论烯烃、共轭二烯烃和苯分子稳定性中的应用。

一、氢化热与烯烃稳定性的关系在适当的催化剂(金属:Pt、Pd、Rh、Ni等)作用下,烯烃可与氢气加成生成烷烃。

例如,乙烯加氢生成乙烷。

CH2=CH2+H2CH3-CH3烯烃的加氢反应是放热反应。

这是因为反应过程中新形成的两个C-H?滓键放出的能量大于断裂一个C=C?仔键和一个H-H?滓键所需吸收的能量之和。

可见烷烃比它相应的烯烃稳定。

1mol不饱和化合物催化加氢时所放出的热量称为氢化热。

氢化热代表的是热力学函数焓的变化,它与反应的始态和终态有关,而与反应所经历的路径无关,即与反应的活化能无关。

烯烃的氢化热大小反映出烯烃的稳定性;氢化热越大,分子内能越高,其稳定性越差。

因此,根据氢化热数据可以比较和探讨不同结构烯烃的稳定性。

表1给出了一些烯烃的氢化热数据。

顺(反)2-丁烯及顺(反)2-戊烯两组烯烃加氢反应各自生成相同的烷烃,即分别为正丁烷和正戊烷。

但顺、反异构体的氢化热却存在差别(见表1)。

顺式较反式的氢化热大,说明反式异构体比顺式异构体稳定。

烯烃的稳定性还与双键的位置有关。

例如,1-戊烯和2-戊烯都氢化为戊烷;3-甲基-1-丁烯、2-甲基-1-丁烯和2-甲基-2-丁烯都氢化为2-甲基丁烷,它们的氢化热均与碳原子上所连的烷基的数目有关。

连接在双键碳原子上的烷基数目越多,氢化热越小,烯烃就越稳定。

根据表1中的氢化热数据,烯烃的稳定性顺序一般如下:R2C=CR2>R2C=CHR>RCH=CHR~R2C=CH2>RCH=CH2>CH2=CH2反RCH=CHR>顺RCH=CHR由于氢化只涉及C=C键,所有的单烯烃都是加两个氢。

如果生成的烷烃的结构对氢化热的影响不大,就可以利用氢化热来比较含不同碳原子和不同碳架的烯烃的相对稳定性。

通过比较各种烯烃的氢化热(见表1),可以发现双键上有取代基的烯烃的氢化热要小些,取代基越多烯烃越稳定。

例如,乙烯的氢化热为·mol-1,其中一个氢被甲基取代后的丙烯的氢化热为·mol-1,而乙烯的四个氢都被甲基取代后的2,3-二甲基-2-丁烯的氢化热只有·mol-1。

烯烃的稳定性还可以用超共轭效应(一种由于C=C双键的?仔电子云和相邻的C-H?滓键电子云相互交盖而引起的离域效应,也叫做?滓-?仔超共轭效应)来解释。

以丙烯为例(参见图1),由于甲基上三个C-H?滓键电子的离域,使得丙烯C-C单键的键长缩短为(一般烷烃的C-C单键的键长为),分子因共轭而稳定。

同理,在2-丁烯中,有六个C-H键与双键发生超共轭效应;而在1-丁烯中,仅有两个C-H键与双键发生超共轭效应。

故2-丁烯比1-丁烯稳定。

二、氢化热与共轭二烯烃和苯稳定性的关系1,3-戊二烯和1,4-戊二烯都氢化为戊烷,具有共轭双烯结构的1,3-戊二烯的氢化热为226kJ·mol-1,而孤立二烯烃1,4-戊二烯的氢化热为254kJ·mol-1。

共轭双烯结构的1,3-戊二烯较不是共轭体系的1,4-戊二烯氢化热低28kJ·mol-1。

又如,苯的氢化热为208kJ·mol-1,而环己烯催化加氢时,一个双键加上两个氢原子变为单键,其氢化热为120kJ·mol-1。

如果按照凯库勒式苯环上有三个双键,则由苯加氢变为环己烷的氢化热应为3×120kJ·mol-1=360kJ·mol-1,比实际苯的氢化热低了152kJ·mol-1。

以上两例中的氢化热差值都是共轭体系分子中键的离域而导致分子更加稳定的能量,也叫共轭能或离域能。

离域能愈大,表示这个共轭体系更加稳定。

苯的离域能很大,故苯有较高的稳定性。

1,3-丁二烯和苯都是典型的共轭分子。

1,3-丁二烯和苯中碳原子均是sp2杂化,处于同一平面,它们的p轨道相互平行,π电子不是定域在两个碳原子之间,而是发生了π电子的离域(π-π共轭效应),π电子是在整个分子的范围内运动。

这些电子通过π-π共轭使其活动范围扩大,从而导致π电子总的能量降低,使这些物质具有更好的稳定性。

苯由于形成了一个闭合的环状大π键,分子能量降低,分子稳定,键长平均化。

三、几点说明(1)根据氢化热比较烯烃的稳定性,是相对于相应的烷烃而言的;而根据生成焓比较不同烯烃分子之间的稳定性次序则是相对于稳定单质而言的。

若用氢化热比较烯烃异构体的稳定性顺序时对应于同一个烷烃,则结果与用生成焓比较的顺序一致,否则有可能不一致。

(2)用氢化热比较烯烃的稳定性,实际上主要反映的是C=C双键的稳定性。

烯烃氢化时只涉及C=C双键变成C-C单键,而其余部分的结构没有变化,故具有相似结构的烯烃,其氢化热十分接近。

(3)由于氢化只涉及C=C双键,所有单烯烃都是加两个氢原子,对于同数碳原子的烯烃,只有氢化产物相同时才能为一个可比较体系。

对于含不同碳原子和不同碳架结构的烯轻,如果生成的烷烃结构对氢化热的影响不大时,也可用氢化热来比较烯烃的相对稳定性,结果为双键碳原子上连接的取代基越多,烯烃分子越稳定。

(4)烯烃的相对稳定性是超共轭效应、共轭效应和立体效应等的综合结果。

(5)用氢化热数据比较和讨论烯烃的相对稳定性,只有在熵值相差很小时才能成立,否则还需考虑其他热力学因素。

(6)烯烃氢化是一个物理吸附、加成、再解吸的过程。

烯烃双键碳原子上连接的烷基越少,越易吸附于催化剂上,其氢化速率就越快。

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