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苯
一、苯的物理性质
无色液体,有特殊气味;
苯是一种
什么样的
物质呢?
不溶于水;
比水轻,密度为0.88g/ml。
熔点为5.5℃,沸点为80℃,
如果用冰冷却,苯凝结成无色晶体,放
入沸水中,将沸腾挥发;
(苯有毒!!是常用的有机溶剂。)
问题:苯分子具有怎样的分子组
成呢?
• 实验:将少量的苯加入到蒸发皿中点燃,
观察发生的现象;可得出结论。
法拉第发现苯以后,对苯的组成进行测定,发现
苯仅由碳、氢两种元素组成,其中碳的质量分数为
92.3%,苯蒸气密度为同温、同压下乙炔气体密度的
3倍。苯的分子式
C6H6
。
结构?
(1) CH2=C=CH-HC=C=CH2
(2) CH≡C-CH2-CH2-C≡CH
(3) CH≡C-C≡C- CH2- CH3
(4) CH3- C ≡ C - C ≡ C- CH3
(5) CH2= CH-CH= CH-C≡CH
苯环结构的有关观点:
(1) 6个碳原子构成平面六边形环;
(2) 每个碳原子均连接一个氢原子;
(3) 环内碳碳单双键交替。
科学家提出的苯分子结构模型
H
H
C
H
C
C
C
C
H
C
H
H
凯库勒式
问题:这些结构是否合理?如何用实验证实?
• 从苯的分子式看,它是远未达饱和的烃,
那么它的性质是否和不饱和烃相似?
• 【探索】在分别盛有溴水和酸性高锰酸钾
溶液的试管中各加入少量苯,用力振荡,
静置,观察现象。
2ml苯
2ml苯
1mlKMnO4(H+)溶液
振荡
实
验
( 紫红色不褪色) 与
结
论
(
上层橙黄色 )
水层颜色为
何变浅?
1ml溴水
振荡
(
下层几乎无色 )
结论:苯与酸性高锰酸钾、溴水都不反应,
由此说明苯中不存在与乙烯、乙炔相同的双
键和叁键,苯与不饱和烃有很大区别。
苯是饱和烃吗?你可以找
出实验佐证吗?
苯与液溴的反应
但是!
一定条件下,苯可以和氢
气发生加成反应;
凯库勒苯环结构的的缺陷
凯库勒式
缺陷1:不能解释苯为何不起类似烯烃的加成反应
缺陷2:苯的一氯代物只有一种;苯的邻二氯代物
也只有一种;
到底是饱和烃还是不饱和烃
呢?科学家为此费尽了周折。
凯库勒的振荡假说:
现代技术对苯分子结构的进一步研究表明:
苯分子是平面正六边形的结构,苯分子里的6
个碳原子和6个氢原子都在同一平面上。
键参数的比较
键角
键 能
(KJ/mol)
键 长
(10-10 m)
C—C
109o28’
348
1.54
C==C
120o
615
1.33
苯中碳碳键
120o
约494
1.40
苯分子里不存在一般的碳碳双键,分子里的6
个碳原子之间的键完全相同,是一种介于单键和双
键之间的特殊(独特)的键。大π键!
二、苯的分子结构
最简式:CH
分子式:C6H6
结构式
H
H
C
H
C
C
C
C
H
C
H
H
结构
简式
由于大π键的形成,使得苯分子中6个碳原子
之间的电子云密度很大,因而它们之间结合的更牢
固了,使C与C间的化学键较难被破坏。故,通常状
况下,它不与高锰酸钾、溴水等反应,比较稳定!
正是由于大π键使苯分子中6个碳原子之间结合的更
牢固了,使与C相连的氢原子活动性增强。即在一定
条件下,苯分子中的C-H键可以断裂,H原子被其他
的原子或原子团取代!当然,能量足够、条件适宜时,
苯分子中的大π键仍然会被破坏,因而,苯也可以发
生加成反应。易取代、难加成!
苯具有怎样的化学性质呢?
苯的
特殊
结构
苯的特殊性质
饱和烃
的性质
取代反应
?
不饱和烃
的性质
加成反应
三、苯的化学性质
1、氧化反应
2C6H6 + 15 O2
点燃
12CO2+6 H2O
现象:
明亮的火焰并伴有大量的黑烟
不能使酸性高锰酸钾溶液褪色,即:
不能被酸性高锰酸钾溶液氧化。
2、取代反应
注意溴苯的
物理性质
(1)苯与Br2的反应
+
Br-Br
催化剂
-Br
+ HBr
溴苯
在催化剂的作用下,苯也可以和其
它卤素发生取代反应,称为卤代反应。
注意硝基苯
的物理性质
(2)苯与硝酸反应
H + HO-NO2
浓H2SO4
-NO2+H2O
55℃~60℃
硝基苯
硝基:-NO2(注意与NO2- 区别)
烃分子中的氢原子被-NO2所取代
的反应叫做硝化反应
浓硫酸的作用:
吸水剂和催化剂
*(3)磺化反应
磺化反应的原理:_____________
苯磺酸
条件______
磺酸基与苯环的连接方式: (磺酸基:—SO3H)
磺酸基中的硫原子和苯环直接相连
浓硫酸的作用:
吸水剂和磺化剂
3、加成反应
苯在一定的条件下能进行加成反应。
跟氢气在镍的存在下加热可生成环己烷
+ H2
催化剂
H2C
△
H2C
催化剂
+ H2
CH2
CH2
CH2
CH2
环己烷
△
苯也能与Cl2 发生加成反应
概念介绍:芳香族化合物 芳香烃
1.芳香族化合物
在有机化合物中,含有一个或多个苯
环的化合物,属于芳香族化合物。
2.芳香烃
芳香族化合物中有一大类物质,其组
成只含有C、H两种元素,称之为芳香烃。
苯是最简单的芳香烃。
苯
的
硝
化
反
应
实
验
苯的同系物
• 一、概念:
• 二、组成和结构:
• 三、同分异构现象和同分异构体:
• 四、性质:
一、概念:
结合同系物
的概念总结
分子中含有一个苯环,在组成上比苯多一个或
若干个CH2原子团的物质。
问题:比苯多一个“—CH2—”原子团的物质是什
么?比苯多2个“—CH2—” 原子团的物质是什么?
比苯多3个“—CH2—”原子团的物质又是什么?
二、组成:
只含有一个苯环,且侧链上的取代基是烷基时,
才属于苯的同系物。
通式:CnH2n-6(n≥6)
空间结构:以苯环为中心,至少12个原子共平
面。
应熟悉各类烃的代表物的空间结构特点,熟悉
各类综合结构中组成原子的相对位置关系;注
意:C—C是可以旋转的!
• 在同一平面上的原子最多可能有多少个?
• 在同一条直线上的原子最多有多少个?
三、同分异构现象和同分异构体的书写:
练习1、分子式为C8H10和分子式为C9H12的芳香族化合
物的同分异构体各有哪些?
练习2、用式量是43的烃基取代甲苯苯环上的一个氢原
子,能得到的有机物种数为(
A、3种
B、4种
)
C、5种
D、6种
练习3、分子式为C8H8 和分子式为C9H10 的芳香族化合
物的结构各有哪些?
四、苯的同系物的性质(1)
物理性质:类似于苯,均为难溶于水、密
度小于水的、有特殊气味的液体(或固体)
思考:分子式为C8H10的三种芳烃同分异构体的沸点高
低情况如何呢?为什么?
邻-二甲苯
间-二甲苯
对-二甲苯
沸点:144.40C 沸点:139.10C 沸点:138.40C
四、苯的同系物的性质(2)
1、取代反应:
⑴卤代反应
CH3
+
Cl2
CH3
+
Cl2
Fe
Fe
CH3
Cl
+
HCl
CH3
+
Cl
HCl
产物以邻、对
位取代为主
以下两个反应能否发生?若能发生请指出
反应的条件是什么?
CH3
CH3
+
Cl2
Fe
Cl
+
HCl
CH2Cl
CH3
+
Cl2
光
+
HCl
四、苯的同系物的性质(2)
1、取代反应:
⑵ 硝化反应
浓硫酸
CH3 + 3HO---NO2
O2N
NO2
CH3
NO2
+ 3OH2
2,4,6-三硝基甲苯淡黄色针状晶
体,不溶于水。不稳定,易爆炸
—CH3对苯环的影响使苯环上某些部位的
活动性增强,取代反应更易进行
2、氧化反应
⑴可燃性
⑵可使酸性高锰酸钾褪色
CH3
COOH
KMnO4溶液
H+
R
COOH
KMnO4溶液
H+
请分析,下列物质被酸性高锰
酸钾氧化之后生成什么产物?
CH2CH3
CH3
CH3
CH3
CHCH3
CH3 C CH3
CH3
C
H
KMnO4
(H+)
COOH
思考:如何鉴别苯及其苯的同系物?
苯的同系物的性质:
可以使酸性高锰酸钾褪色,但不能因反
应而使溴水褪色;在苯的同系物中,由于烃
基与苯环的相互影响。使苯环上的氢原子更
易被取代,而烃基则易被氧化。
3、加成反应
CH3
CH3
催化剂
+ 3H2
△
归纳小结
饱和链烃
烷烃
链烃
(脂肪烃) 不饱和链烃
烯烃
二烯烃
炔烃
环烷烃
烃
脂环烃
环烃
环烯烃
单环芳烃:苯的同系物等;
芳香烃
稠环芳烃:
多环芳烃: