有機化合物共價鍵數目的規律總結

王曉波

(內蒙古赤峰市林東第一中學 025450)

有機化學的學習是有規律可循的，在從事高中《有機化學基礎》的教學過程中，發現很多有機物的知識點有必要列出專題，找出規律講述給學生.共價鍵總數類型試題，在最近幾年高考中頻繁出現，現就烴及其衍生物分子中共價鍵數目的相關規律總結給各位學子和同仁們，敬請大家批評指正.

一、烴分子中共價鍵數目的規律

在有機烴分子CxHy中，其不飽和度為(2x-y+2)/2.而且在有機烴分子中雙鍵和環分別相當于1個不飽和度，三鍵相當于2個不飽和度.有機烴分子中每引進一個不飽和度就相當于在分子組成上比飽和烷烴分子少了兩個氫原子.因此據此可以推斷分子的組成和結構.

在烷烴CnH2n+2分子中，每個烴分子中都含有2n+2個C—H鍵，[4n-(2n+2)]/2=n-1個C—C鍵，因此共含有3n+1個共價鍵.在組成上相差—CH2—個原子團的同系物中，其共價鍵數目的差別，請參看表1.

表1 烷烴及其同系物中碳原子數與共價鍵數關系

從表中數據分析，烷烴分子中，當其碳原子數為n時，共價鍵數為3n+1，其中極性共價鍵數為2n+2.

在烯烴(或環烷烴)CnH2n分子中，每個烴分子中都含有2n個C—H鍵，(4n-2n)/2=n個C—C鍵，因此共含有3n個共價鍵.在組成上相差—CH2—個原子團的同系物中，其共價鍵數目的差別，請參看表2.

表2 烯烴(或環烷烴)及其同系物中碳原子數與共價鍵數關系

從表中數據分析，烯烴(或環烷烴)分子中，當其分子中碳原子數為n時，共價鍵數為3n，其中極性共價鍵數為2n.

在炔烴(或二烯烴)CnH2n-2分子中，每個烴分子中都含有2n-2個C—H鍵，[4n-(2n-2)]/2=n+1個C—C鍵，因此共含有3n-1個共價鍵.在組成上相差—CH2—個原子團的同系物中，其共價鍵數目的差別，請參看表3.

表3 炔烴(或二烯烴)及其同系物中碳原子數與共價鍵數關系

從表中數據分析，炔烴(或二烯烴)分子中，當其分子中碳原子數為n時，共價鍵數為3n-1，其中極性共價鍵數為2n-2.

在苯及其同系物CnH2n-6分子中，每個烴分子中都含有2n-6個C—H鍵，[4n-(2n-6)]/2=n+3個C—C鍵，因此共含有3n-3個共價鍵.在組成上相差—CH2—個原子團的同系物中，其共價鍵數目的差別，請參看表4.

表4 苯及其同系物分子中碳原子數與共價鍵數關系

從表中數據分析，苯及其同系物分子中，當其分子中碳原子數為n時，共價鍵數為3n-3，其中極性共價鍵數為2n-6.

二、烴的衍生物分子中共價鍵數目的規律

分子式為CxHyXz的飽和一元鹵代烴分子中，每個烴分子中都含有x-1個C—C鍵，y個C—H鍵，z個C—X鍵，因此共含有x+y+z-1個共價鍵.在組成上相差—CH2—個原子團的同系物中，其共價鍵數目，請參看表5.

表5 飽和一元鹵代烴及其同系物分子(CnH2n+1X)中碳原子數與共價鍵數關系

從表中數據分析，飽和一元鹵代烴分子中，當其碳原子數為n時，共價鍵數為3n+1，其中極性共價鍵數為2n+2.

CxHyOz的醇分子中含有x-1個C—C鍵、y-z個C—H鍵、z個C—O鍵和z個O—H鍵,因此總的共價鍵數目為x+y+z-1個.CxHyOz的醚分子中含有x-z-1個C—C鍵、y個C—H鍵、2z個C—O鍵,因此總的共價鍵數目為x+y+z-1個.在組成上相差—CH2—個原子團的同系物中，其共價鍵數目的差別，請參看表6.

表6 飽和一元醇、醚類分子(CnH2n+2O)中碳原子數與共價鍵數關系

從表6中數據分析，飽和一元醇、醚類有機分子中，當其碳原子數為n時，共價鍵數為3n+2，其中飽和一元醇類有機分子中極性共價鍵數為2n+3；飽和一元醚類有機分子中極性共價鍵數為2n+4.

CxHyOz的醛分子中含有x-1個C—C鍵、y個C—H鍵和2z個C—O鍵,因此總的共價鍵數目為x+y+2z-1個.CxHyOz的酮分子中含有x-1個C—C鍵、y個C—H鍵和2z個C—O鍵,因此總的共價鍵數目為x+y+2z-1個.

表7 飽和一元醛、酮類分子(CnH2nO)中碳原子數與共價鍵數關系

從表7中數據分析，飽和一元醛、酮類有機分子中，當其碳原子數為n時，共價鍵數為3n+1，其中極性共價鍵數為2n+2.

CxHyOz的羧酸分子中含有x-1個C—C鍵、y-2/z個C—H鍵、3z/2個C—O鍵和z/2個O—H鍵,因此總的共價鍵數目為x+y+3z/2-1個.CxHyOz的酯分子中含有x-z/2-1個C—C鍵、y個C—H鍵和2z個C—O鍵,因此總的共價鍵數目為x+y+3z/2-1個.

表8 飽和一元羧酸、酯類分子(CnH2nO2)中碳原子數與共價鍵數關系

從表8中數據分析，飽和一元羧酸、酯類有機分子中，當其碳原子數為n時，共價鍵數為3n+2，其中飽和一元羧酸類有機分子中極性共價鍵數為2n+3；飽和一元酯類有機分子中極性共價鍵數為2n+4.

CxHyOzNn的氨基酸分子中含有x-1個C—C鍵、y-2n-z/2個C—H鍵、3z/2個C—O鍵、n個C—N鍵、2n個N—H鍵和z/2個O—H鍵和因此總的共價鍵數目為x+y+n+3z/2-1個.

表9 氨基酸分子中碳原子數與共價鍵數關系

從表9中數據分析，氨基酸分子中，當其碳原子數為n時，共價鍵數為3n+4，其中極性共價鍵數為2n+5.

1.有機烴和烴的衍生物(含氧衍生物和氨基酸)分子中的碳原子數與共價鍵數目之間存在著等差比例的關系.

2.在有機烴分子CxHy中，每種烴分子中都含有y個C—H鍵，(4x-y)/2個C—C鍵，因此總的共價鍵數目為(4x+y)/2個.其中極性共價鍵為y個，故即有機烴分子中的極性共價鍵數目與其分子中氫原子數目是相同的.

3.在有機烴的衍生物分子CxHyOz中，至于分子中存在多少個C—H鍵、C—C鍵、C—O鍵和O—H鍵還是不能確定，只能通過分子式劃分到具體哪一類物質，再進行推導計算，從而確定各種類共價鍵和總共價鍵的數目.分子中共價鍵數目還與碳原子數目存在一定的關系.

4.在氨基酸分子CxHyOzNn中，各種共價鍵均存在一定的關系.

5.有機化學規律性很強，每一類物質都存有一定的同性和規律，有待于學習時的歸納總結和整理.