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演讲人:日期:化学结构基础知识目录CONTENTS化学键与分子结构晶体结构与性质有机化合物结构基础配合物与配位键理论立体化学基础知识化学结构表征技术01化学键与分子结构通过正负离子间的静电吸引形成,通常形成于活泼金属和活泼非金属之间。离子键通过原子间共享电子对形成,可分为极性共价键和非极性共价键。共价键金属原子内部电子自由移动形成,金属通常具有高导电性和延展性。金属键化学键类型及特点010203解释分子构型的重要理论,通过原子轨道的杂化形成新的杂化轨道。杂化轨道理论预测分子构型的重要方法,根据中心原子的价层电子对数确定分子构型。价层电子对互斥理论描述分子中电子的运动状态,进一步揭示分子的化学性质。分子轨道理论分子构型与杂化轨道理论根据分子中正负电荷中心是否重合判断重合为非极性分子,不重合为极性分子。极性和非极性分子判断方法根据分子中官能团的性质判断如含有羟基、羧基等官能团的分子通常为极性分子。根据分子中原子电负性的差异判断原子电负性差异越大,形成的共价键极性越大,分子极性也越大。氨气(NH?)三角锥形分子,氮原子采用sp?杂化轨道,含有一个孤对电子对。二氧化碳(CO?)直线形分子,碳原子采用sp杂化轨道,与两个氧原子形成双键。甲烷(CH?)正四面体形分子,碳原子采用sp?杂化轨道,四个氢原子位于正四面体的四个顶点。水(H?O)V形分子,氧原子采用sp?杂化轨道,含有两个孤对电子对,两个氢原子位于氧原子的同一侧。典型化合物结构举例02晶体结构与性质晶体类型及其特点离子晶体由正、负离子或正、负离子集团按一定比例排列而成的晶体,具有较高的熔点、沸点和硬度。分子晶体分子间通过分子间作用力(范德华力、氢键)构成的晶体,熔点、沸点较低,硬度较小。原子晶体相邻原子间以共价键相结合形成的具有空间立体网状结构的晶体,熔、沸点高,硬度大。金属晶体由金属阳离子和自由电子构成的晶体,具有良好的导电性、导热性和延展性。离子化合物结晶形成的晶体,构成微粒为离子或离子集团,离子间的作用力较强。离子晶体共价晶体,构成微粒为原子,原子间通过共价键结合,形成空间网状结构。原子晶体分子间作用力较弱,构成微粒为分子,分子内部原子间以共价键结合。分子晶体离子晶体、原子晶体和分子晶体简介010203金属晶体由金属阳离子和自由电子构成,自由电子可以在整个晶体中自由移动。金属阳离子与自由电子金属原子之间通过金属键结合,金属键没有方向性和饱和性,因此金属晶体具有延展性和可塑性。金属键金属晶体中自由电子的运动使得金属具有良好的导热性和导电性。金属晶体的导热性和导电性金属晶体结构特征晶体性质与用途关系硬度离子晶体和原子晶体硬度较大,适用于制造切削工具、磨料等;分子晶体硬度较。捎τ糜谌蠡、涂层等领域。熔点与沸点离子晶体和原子晶体熔点、沸点较高,适用于高温环境;分子晶体熔点、沸点较低,易于熔化、挥发。导电性与导热性金属晶体具有良好的导电性和导热性,广泛应用于电工材料、热交换器等领域;分子晶体和离子晶体导电性较差,但可作为电绝缘材料使用。03有机化合物结构基础碳链由碳原子通过单键或双键连接成的不闭合的骨架,可以是直链或支链。碳环由碳原子通过单键或双键连接成的闭合环状结构,可以是三元环、四元环等。有机物基本骨架:碳链和碳环具有酸的性质,能与醇发生酯化反应等。羧基(-COOH)具有碱的性质,能与酸反应生成盐等。氨基(-NH2)01020304具有醇、酚的性质,能与酸发生酯化反应等。羟基(-OH)具有醛的性质,能被氧化成羧基等。醛基(-CHO)官能团种类及其性质分子式相同但原子连接方式不同的化合物,如正丁烷和异丁烷。构造异构分子中原子的连接顺序相同,但空间排列不同的化合物,如顺-2-丁烯和反-2-丁烯。立体异构根据取代基的位置、名称和数量等进行命名,遵循系统命名法。命名规则同分异构体现象及命名规则典型有机反应类型取代反应有机化合物分子中的某个原子或基团被其他原子或基团所代替的反应,如卤代烃的卤素取代。加成反应两个或多个分子相互作用,生成一个加成产物的反应,如烯烃的加成反应。消除反应从一个分子中去掉一个小分子(如水、氯化氢等),形成不饱和键的反应,如醇的消去反应。氧化还原反应有机化合物分子中发生电子转移的反应,如醇氧化成醛或酮。04配合物与配位键理论配合物的分类根据中心原子和配体的种类、数量以及配位方式的不同,配合物可以分成多种类型。配合物的定义配合物是一类由中心原子(或离子)和围绕它的分子或离子(称为配位体/配体)通过配位键结合形成的化合物。组成要素中心原子(或离子)和配体(可以是原子、分子或离子)。配合物基本概念及组成中心原子具有空轨道,配体具有孤对电子;形成过程放热且能增加体系稳定性。形成条件配位键是一种特殊的共价键,具有方向性和饱和性;配位键形成后,配体向中心原子提供电子对,使得中心原子的电子云密度增加,从而增强了中心原子的稳定性。配位键的特点配位键形成条件和特点通过计算中心原子的价层电子对数,预测配合物的空间构型。价层电子对互斥理论通过分子轨道的能级和填充情况,解释配合物的空间构型和稳定性。分子轨道理论研究配合物在晶体中的结构和性质,预测配合物的空间构型和稳定性。晶体场理论配合物空间构型判断方法010203配合物在化学反应中作用作为催化剂许多配合物具有优异的催化性能,能够加速化学反应速率,提高反应效率。作为显色剂在生物体内的作用配合物具有独特的颜色,因此被广泛应用于化学显色和比色分析中。许多生物体内的金属离子都是以配合物的形式存在,这些配合物在生物体内发挥着重要的生理功能,如氧的运输、酶的催化等。05立体化学基础知识互为实物与镜像而不可重叠的立体异构体。对映异构体定义具有旋光性,可使偏振光振动方向发生旋转。手性分子特性01020304与镜像不相同不能互相重合的具有一定构型或构象的分子。手性分子定义物理性质相同,但旋光性、生物活性等方面可能存在差异。对映异构体性质手性分子与对映异构现象顺反异构定义化合物分子中由于具有自由旋转的限制因素,使各个基团在空间的排列方式不同而出现的非对映异构现象。顺反异构判断方法顺反异构命名规则顺反异构现象及判断方法通过分子中双键或环状结构判断,若双键两侧连接的基团不同或环状结构中存在取代基则可能产生顺反异构。按照优先顺序规则对双键或环状结构中的取代基进行编号,并根据编号顺序确定顺反异构体的命名。由于单键旋转而形成的不同分子构象,它们可以通过旋转而互相转换。构象异构体定义旋转异构体、对映异构体等。构象异构体分类研究构象异构体可以深入了解分子内部的空间结构和性质,对于理解化学反应机理、药物设计等领域具有重要意义。构象异构体意义构象异构体简介01立体化学在合成中的应用通过控制反应条件,可以合成特定立体构型的分子,从而提高反应的立体选择性。立体化学在生物活性分子中的应用许多生物活性分子具有特定的立体构型,改变其立体构型可能导致生物活性的降低或丧失。立体化学在药物研发中的应用药物分子与靶标分子的立体匹配程度决定了药物的疗效和副作用,因此研究药物的立体化学性质对于药物研发具有重要意义。立体化学在化学反应中应用020306化学结构表征技术红外光谱法在化学结构表征中应用红外光谱法的基本原理红外光谱法是通过测定物质对红外光的吸收、透过或反射,获得物质的红外光谱图,从而推断物质的结构和官能团信息。红外光谱图的解析红外光谱图通常由波长(或波数)和吸光度(或透过率)组成,通过解析谱图中的吸收峰位置、强度、形状等信息,可以确定物质中存在的官能团和化学键类型。红外光谱法的应用红外光谱法广泛应用于有机化合物的结构分析、官能团鉴定、未知物的结构测定以及化学反应的机理研究等方面。核磁共振法在化学结构表征中应用核磁共振谱图的解析核磁共振谱图通常包括化学位移、耦合常数和峰面积等信息,通过解析这些信息,可以推断出分子中原子核的类型和连接方式,进而确定分子的结构。核磁共振法的应用核磁共振法是有机化合物结构解析的重要手段之一,特别适用于复杂分子的结构确定和立体构型的判断。核磁共振法的基本原理核磁共振法是基于原子核在磁场中的行为差异来进行结构分析的一种方法。当原子核处于强磁场中时,会吸收射频辐射并发生能级跃迁,从而产生核磁共振现象。030201质谱法在化学结构表征中应用01质谱法是通过将样品分子离子化,然后利用电场和磁场将离子按质荷比分离,最后检测离子的质荷比(质量-电荷比)来进行结构分析的一种方法。质谱图通常包括质荷比、离子丰度和离子类型等信息,通过解析这些信息,可以推断出分子的质量、分子式、结构碎片等信息。质谱法在化学结构表征中发挥着重要作用,特别适用于有机化合物的分子量测定、分子式确定、结构碎片解析以及反应机理研究等方面。0203质谱法的基本原理质谱图的解析质谱法的应用其他现代分析测试技术简介紫外-可见光谱法利用物质对紫外-可见光的吸收特性来进行结构分析的一种方法,主要用于共轭体系、芳香族化合物等的结构分析。荧光光谱法色谱法利用物质受激发后产生的荧光现象来进行结构分析的一种方法,具有灵敏度高、选择性好等优点。利用不同物质在固定相和流动相之间的分配差异来进行分离和分析的一种方法,广泛应用于复杂混合物的分离和分析。THANKS感谢您的观看

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