一、常见分子的空间构型解析
以甲烷为例的四面体结构:
碳原子发生杂化后,甲烷分子形成了一个标准的正四面体构型。在此结构中,任意三个原子总是共面的,而C—C键则具备旋转的灵活性。
甲烷分子的空间模型
乙烯为代表的平面结构:
碳原子经过杂化后,其键角为120°,形成了稳定的平面结构。在乙烯分子中,碳碳双键具有固定的几何形态,不能发生旋转,且六个原子均处于同一平面上。
乙烯分子的结构特点
乙炔为代表的直线构型:
碳原子发生sp杂化,其键角为180°,形成直线型结构。在乙炔分子中,碳碳三键也是稳定的,不能旋转,四个原子不仅共线(同时也是共面的)。
乙炔分子的空间构型
以苯为例的平面环状结构:
碳原子经过特定杂化后,苯分子形成了一个平面正六边形。键角为120°,十二个原子均在同一平面上。特别的是,对角线上的四个原子不仅共面,还共线。
苯分子的结构解析
二、有机物分子中原子的共线共面分析方法
在分析有机物分子时,首先需了解其结构,并将其拆解为基本的几何模型,再将这些模型组合起来以理解整体构型。
注意事项:
单键具有一定的旋转自由度,可以围绕键轴进行旋转;而双键或三键则具有固定的几何形态,不能围绕键轴旋转。
在判断时,需注意使用“可能”、“一定”、“最多”、“最少”等限定词来描述原子的共线共面情况。
以下为某些有机物结构的分析实例:
乙烯基乙炔的结构中,一个乙烯的平面结构与一个乙炔的直线结构相结合,所有原子都在同一平面上,且四个原子共线。
丙烯分子的空间结构表明,至少有六个原子共面。由于碳碳单键可以旋转,还有一个氢原子可以与之共面,因此最多有七个原子共面。
当苯环与碳碳双键或三键共存时,它们大多处于同一平面上。具体地,碳碳三键为直线型,也常与其它原子处于同一平面上。而甲基中的氢原子中有一个可以与大π键共面。分子中最多有十二个碳原子在同一平面内,同时最多六个原子位于同一直线上。