有机化学基础

有机化合物的结构

★ 碳的原子结构与成键特征

★ 有机化合物的分子结构

★ 有机化合物的同分异构体

一、碳的原子结构与成键特征

碳元素在元素周期表中位于第二周期第ⅣA族，碳原子最外层4个价电子，且其原子半径相对较小，因此，在化学反应中，碳原子不能失去4个电子形成C4+离子，亦很难得到4个电子形成C4-离子，但它形成共价键的能力很强，不仅可与其它非金属元素形成极性共价键（单键如C-H、

C-X等；双键如C＝O、C＝S等；叁键如C≡N等），而且碳原子之间亦易自身形成碳碳单键、碳碳双键或碳碳叁键以链状、环状、球状或管状的碳骨架的形式存在。

（1）碳单质

碳元素的同素异形体最多

①有金刚石、石墨

② Cx（x=28、32、50、60、70、76、84、90、94、240、540等的偶数--即可形成单层的球碳如C60、管碳如碳纳米管，亦可形成复层的球状或管状分子）、

③炔碳 [C≡C]n (n=300-500)等。

碳 纳 米 管

巴基（球）碳

C60

（2）无机碳化物

① 离子型碳化物：如Be2C、Al4C3、Zn2C3、CaC2等，它们遇水均能水解生成CH4、CH≡C-CH3和CH≡CH

② 原子晶体的碳化物：如SiC、B4C3

③ 石墨型的层状碳化物：如MC8、MC24、MC36、MC48等（M通常为碱金属）

④ 球状碳化物：如MxC60(M为相同的或不相同的K、Rb、Cs，x通常为3)

（3）含碳的离子：CO32-、HCO3-、

-CN、-SCN、-OCN、 -ONC等。

（4）其它无机化合物：CO、CO2

【例1】试分析B、Si、N等元素能否像C元素一样形成一系列稳定的氢化物？

【解析】B、Si、N等元素能否像C元素一样形成一系列稳定的氢化物，关键取决于这些元素的原子之间及与氢原子之间共价键的强度。因为B-B键、Si-Si键、N-N键比C-C键脆弱，B-H键、Si-H键、N-H键比C-H键脆弱，它们的键能（Kj/mol）如下：

B-B C-C N-N

293 346 159

B-H C-H N-H

389 463 389