有機(jī)化學(xué)基本概念
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1、基和根的比較
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名稱 定義 區(qū)別 實(shí)例
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基 非電解質(zhì)(如有機(jī)物)分子失去原子或原子團(tuán)后殘留的部分 基中含有孤電子,不顯電性,不能單獨(dú)穩(wěn)定存在 ??
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根 根指的是電解質(zhì)由于電子轉(zhuǎn)移而解離成的部分 根中一般不含孤電子,顯電性,大多數(shù)在溶液中或熔化狀態(tài)下能穩(wěn)定存在。 如:—OH的電子式為 ????,
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OH-的電子式為 ??????
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2、官能團(tuán)
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①定義:決定有機(jī)物化學(xué)特性的原子或原子團(tuán)。
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②作用:決定有機(jī)物的種類;決定有機(jī)物化學(xué)特性。
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③常見官能團(tuán)的性質(zhì):
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名稱 結(jié)構(gòu) 性質(zhì)
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碳碳雙鍵 C=C 加成反應(yīng);加聚反應(yīng);氧化反應(yīng)
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碳碳叁鍵 C ?C
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加成反應(yīng);加聚反應(yīng);氧化反應(yīng)
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鹵原子 x- 水解反應(yīng),消去反應(yīng),取代反應(yīng)
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醇羥基 HO- 與活潑金屬的置換反應(yīng);與鹵化氫\分子間的取代反應(yīng),消去反應(yīng),催化氧化反應(yīng)
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酚羥基 HO- 酸性,與濃溴水的取代反應(yīng),顯色反應(yīng)
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醛基 -CHO 與氫發(fā)生加成反應(yīng),與氧化劑(銀氨溶液\新制的氫氧化銅\高錳酸鉀等)發(fā)生氧化反應(yīng)
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酮羰基
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=CO 與氫發(fā)生加成反應(yīng)
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羧基 —COOH
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與醇發(fā)生酯化反應(yīng);酸性
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酯結(jié)構(gòu) —COOCH2— 在稀酸或堿性條件下發(fā)生水解反應(yīng)
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氨基 —NH2 堿性
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酰胺鍵
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(肽鍵) —CONH2 發(fā)生水解反應(yīng)
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④官能團(tuán)的衍變關(guān)系
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3、同系物與同分異構(gòu)體
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(1)、同系物
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①定義:結(jié)構(gòu)相似,分子組成只相差一個(gè)或多個(gè)“CH2”原子團(tuán)的物質(zhì)。
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②判別:所含化學(xué)鍵相同即它們的通式相同,官能團(tuán)種類和數(shù)目相同;
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組成上要相差一個(gè)或多個(gè)“CH2”。
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?。?/span>2)、同分異構(gòu)體
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①定義:具有相同分子式和不同結(jié)構(gòu)式的化合物。
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②類別:
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?附:常見的幾種官能團(tuán)異構(gòu)
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CnH2n(n≥3)——烯烴、環(huán)烷烴
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CnH2n-2(n≥3)——炔烴、二烯烴、環(huán)烯烴
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CnH2n+2O(n≥2)——飽和一元醇和醚
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CnH2nO(n≥3)——飽和一元醛和酮
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CnH2nO2(n≥2)——飽和一元羧酸和酯
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CnH2n-6O(n≥7)——酚、芳香醇、芳香醚
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CnH2n+1NO2(n≥2)——氨基酸和硝基化合物
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C6H12O6——葡萄糖和果糖
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C12H22O11——蔗糖、麥芽糖
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③書寫:主鏈由長到短,支鏈由整到散,位置由心向邊,排布孿鄰相間.
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?。ǘ?、有機(jī)物的命名
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有機(jī)物的命名方法有習(xí)慣命名法(如正戊烷、異戊烷、新戊烷等)、系統(tǒng)命名法,有些有機(jī)物還有俗名(如:硬脂酸、安息香酸、葡萄糖、草酸等)
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1、烷烴的系統(tǒng)命名
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步驟:(1)選主鏈:將最長的碳鏈選作主鏈.(即最長,最多原則)
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?。?/span>2)編序號(hào):從離支鏈最近的一端開始編號(hào).(即最近最小原則)
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(3)寫名稱:位號(hào)-支鏈名主鏈名
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注意:支鏈不同時(shí),小在前大在后;支鏈相同,要合并.
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2、不飽和烴的系統(tǒng)命名
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步驟:(1)選主鏈:將含有不飽和鍵的最長的碳鏈選作主鏈.(即最長,最多原則)
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?。?/span>2)編序號(hào):從離不飽和鍵最近的一端開始編號(hào).(即最近最小原則)
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(3)寫名稱:位號(hào)-支鏈名-不飽和鍵位置-主鏈名
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3、含其它官能團(tuán)鏈狀有機(jī)物系統(tǒng)命名
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步驟:(1)選主鏈:將含有官能團(tuán)的最長的碳鏈選作主鏈.(即最長,最多原則)
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?。?/span>2)編序號(hào):從離官能團(tuán)最近的一端開始編號(hào).(即最近最小原則)
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(3)寫名稱:位號(hào)-支鏈名主鏈名
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例如:鹵代烴的命名
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四 有機(jī)反應(yīng)類型
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反應(yīng)類型\定義\實(shí)例(反應(yīng)物)
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反應(yīng)類型 定義 實(shí)例
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1 取代反應(yīng) 有機(jī)化合物中的某些原子(或原子團(tuán))被其它原子(或原子團(tuán))所替代的反應(yīng) (1)烷烴(鹵代);
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(2)苯及其同系物(鹵代、硝化、磺化);
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(3)鹵代烴的水解反應(yīng);
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(4)醇(與Na 、HX 、分子間脫水成醚);
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(5)苯酚(與濃溴水);
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(6)醇與酸的酯化反應(yīng);
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(7)酯的水解反應(yīng)(皂化反應(yīng))。
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2 加成反應(yīng) 有機(jī)物中不飽和C 原子跟其它原子(或原子團(tuán))直接結(jié)合成新物質(zhì)的反應(yīng) (1)烯、炔、苯及不飽和烴的衍生物與氫氣、鹵素、鹵化氫、水等反應(yīng);油的氫化等;
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(2)醛與酮C=O與氫氣的反應(yīng)等;
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(3)葡萄糖(加氫為正己六醇)。
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3 消去反應(yīng) 有機(jī)物分子中脫去一個(gè)小分子(H2O 、 HX)生成不飽和化合物的反應(yīng) (1)醇(如:分子內(nèi)脫水→烯);
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(2)鹵代烴(如:分子內(nèi)脫鹵化氫→烯)。
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4 氧化反應(yīng) 有機(jī)分子中加氧或去氫的反應(yīng) (1)有機(jī)化合物的燃燒反應(yīng);
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(2)緩慢氧化(苯酚在空氣中緩慢被氧化);
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(3)催化氧化(醇的催化氧化)。
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(4)強(qiáng)氧化劑(如KMnO4):烯、炔及其衍生物、苯的同系物弱氧化劑(銀氨溶液、Cu(OH)2 等):醛、甲酸、甲酸鹽、甲酸酯、葡萄糖等。
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5 還原反應(yīng) 有機(jī)物分子中加氫或去氧的反應(yīng) (1)烯、炔及其衍生物加氫;
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(2)苯環(huán)加氫還原;
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3)醛加氫還原成醇或酮還原成仲醇;
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(4)油酯的氫化。
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6 酯化反應(yīng) 酸與醇作用生成酯和水的反應(yīng) (1)酸(含無機(jī)含氧酸)與醇;
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(2)葡萄糖與乙酸;
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(3)纖維素與硝酸、醋酸。
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7 水解反應(yīng) 有機(jī)物在有水參加時(shí),分解為兩種或多種物質(zhì)的反應(yīng) (1)酯與油酯的水解
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(2)鹵代烴的水解
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(3)二糖及多糖的水解
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(4)酰胺的水解、蛋白質(zhì)的水解
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8 加聚反應(yīng) 小分子通過加成反應(yīng)聚合成高分子化合物的反應(yīng) (1)烯、炔生成高分子化合物;
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?。?/span>2)甲醛聚合生成聚甲醛。
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9 縮聚反應(yīng) 小分子生成大分子的同時(shí)又有小分子生成的反應(yīng) (1)酸與醇的酯化縮合;
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?。?/span>2)氨基酸的成肽縮合;
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?。?/span>3)酚醛縮合。
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10 顏色反應(yīng) 有顏色變化的有機(jī)反應(yīng) (1)多羥基化合物與新制Cu(OH)2懸濁液反應(yīng)得絳藍(lán)色溶液
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?。?/span>2)苯酚與FeCl3溶液反應(yīng)得紫色溶液
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?。?/span>3)苯酚被氧化生成粉紅色晶體
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?。?/span>4)苯胺被氧化生成紅褐色液體(空氣中)和苯胺黑(強(qiáng)氧化劑,顏色變化為“綠→藍(lán)→黑”)
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(5)蛋白質(zhì)與濃HNO3在微熱條件下反應(yīng),生成黃色凝結(jié)物。
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?。?/span>6)碘遇淀粉變藍(lán)
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11 其它反應(yīng) 1、脫羧反應(yīng)
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2、酶反應(yīng)
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3、增鏈反應(yīng)
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五 有機(jī)化學(xué)常用規(guī)律
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(一)有機(jī)物燃燒規(guī)律
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1. 有機(jī)物完全燃燒的通式:
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烴完全燃燒: ?
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烴的衍生物完全燃燒: ?
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2. 燃燒規(guī)律:
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?。?/span>1)等物質(zhì)的量的烴及烴的衍生物完全燃燒時(shí),消耗O2的量決定于 的值(若烴燃燒時(shí) ),值越大,消耗的O2越多。
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?。?/span>2)等質(zhì)量的烴完全燃燒時(shí),消耗O2量最多的是含氫量最高的,消耗O2量最少的是含碳量最高的,即對烴CxHy來說,只須比較y/x,此值越大,耗氧越多,值越小,耗氧越少。
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?。?/span>3)符合通式 的有機(jī)物完全燃燒,其產(chǎn)生 和 的體積相等。
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?。?/span>4)在溫度高于100℃時(shí),氣態(tài)烴和氧氣混合燃燒,恢復(fù)至原狀態(tài)反應(yīng)前后總體積隨氫原子數(shù)的不同而發(fā)生變化。
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① 烴分子中氫原子數(shù)=4 , V(總)不變
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② 烴分子中氫原子數(shù) , V(總)增加
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③ 烴分子中氫原子數(shù) , V(總)減小
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?。?/span>5)總質(zhì)量一定的混合物,不論組成比例如何變化,完全燃燒后生成的CO2或H2O的量保持相同,則混合物中各組分的碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)或氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一定相同。
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(6)總物質(zhì)的量一定的混合物,不論組成比例如何變化,完全燃燒后生成的CO2或H2O的量保持相同,則混合物中各組分的碳或氫原子個(gè)數(shù)一定相同。
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?。?/span>7)最簡式相同的有機(jī)物,只要總質(zhì)量一定,不論以何種質(zhì)量比混合,完全燃燒時(shí)耗氧量為定值。
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?。?/span>8)等物質(zhì)的量的不同有機(jī)物,分子組成上相差若干個(gè)CO2或H2O時(shí),完全燃燒時(shí)耗氧量相同。同樣,由分子組成上相差 個(gè)CO2或H2O或同時(shí)相差m個(gè)CO2和n個(gè)H2O的不同有機(jī)物組成的混合物,只要混合物的總物質(zhì)的量不變,不論以何種物質(zhì)的量之比混合,完全燃燒時(shí)耗氧量為定值。
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?。ǘ┯袡C(jī)物分子和結(jié)構(gòu)式的推斷規(guī)律
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?1. 有機(jī)物分子式的確定 ???
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?。?/span>1)有機(jī)分子式的求解思路
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求分子量→ ?求分子式
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?。?/span>2)確定分子量的方法
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① 密度法(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)M=ρVm ?(ρ指標(biāo)況下的密度;Vm標(biāo)況下氣體摩爾體積)
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② 相對密度法M1=M2D=M2ρ1/ρ2 ????(D指相對密度,即對應(yīng)的密度之比)
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③ 公式法M=m/n
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(3)常見有機(jī)分子式的幾種求法
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①“單位物質(zhì)的量”法又名“摩爾法”
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根據(jù)有機(jī)物的摩爾質(zhì)量(或分子量)和有機(jī)物中各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(或質(zhì)量之比),推算出1mol該有機(jī)物中各元素原子的物質(zhì)的量,從而確定分子中的各原子個(gè)數(shù)來確定有機(jī)物的分子式。
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②最簡式法
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根據(jù)有機(jī)物各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)求出分子組成中各元素的原子個(gè)數(shù)之比(最簡式),然后結(jié)合該有機(jī)物的摩爾質(zhì)量(或分子量)求有機(jī)物分子式。
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③燃燒通式法
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根據(jù)有機(jī)物完全燃燒反應(yīng)的通式以及依據(jù)反應(yīng)物和生成物的質(zhì)量、物質(zhì)的量或體積關(guān)系求分子式。如烴的分子式可設(shè)為CxHy,由于x和y是相對獨(dú)立的,計(jì)算中數(shù)據(jù)運(yùn)算簡便。根據(jù)烴的燃燒反應(yīng)方程式。借助通式CxHy進(jìn)行計(jì)算,解出x,y最后得出烴的分子式。
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④守恒法
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有機(jī)物充分燃燒時(shí),碳原子全部變成CO2;氫原子全部變成H2O,若CO2及H2O中含氧量之和等于燃燒時(shí)耗氧量,則有機(jī)物為烴;若多于燃燒耗氧量,則有機(jī)物為烴的含氧衍生物。故求有機(jī)物分子式時(shí)可根據(jù)生成物CO2及H2O中的元素含量結(jié)合有機(jī)物用量直接推算出。
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⑤平均值法
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根據(jù)有機(jī)混合物中的平均碳原子數(shù)或平均氫原子數(shù)確定混合物的組成(常用十字交叉法使復(fù)雜的計(jì)算簡單化)。平均值的特征:
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?。眯。?/span>C平<C大或C小=C平=C大
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?。刃。?/span>H平<H大或H?。紿平=H大
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⑥商值通式法(適用于烴的分子式的求法)
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根據(jù)烷烴(CnH2n+2)、烯烴和環(huán)烷烴(CnH2n)、炔烴和二烯烴(CnH2n-2)、苯和苯的同系物(CnH2n-6)分子中都有一個(gè)共同部分為CnH2n,這部分的式量為14n。因此用烴的分子量除以14就可以得到分子所含的碳原子數(shù)n的值,再根據(jù)余數(shù)就可以求得烴的分子式。其規(guī)律為:
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?。停颍保茨艹M,可推知為烯烴或環(huán)烷烴,其商為碳原子數(shù)。
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Mr/14余數(shù)為2,可推知為烷烴,其商為碳原子數(shù)。
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?。停颍保床?/span>2能除盡,可推知為二烯烴或炔烴,其商為碳原子數(shù)。
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?Mr/14缺6能除盡,可推知為苯或苯的同系物,其商為碳原子數(shù)。
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也可以用Mr/12其商為碳原子數(shù),其余數(shù)為氫原子數(shù).余數(shù)太小時(shí),可將商減去1,再寫出分子式.
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