A-level 有机化学基本概念

　　有机化学是A-level化学课程中非常重要的部分，但也是A-level化学非常难学的部分，结构复杂、概念抽象，现象多变。今天新航道小编为大家整理了A-level有机化学基本概念，大家一起来学习一下吧!

　　关键信息总结：

　　有机化学(Organic chemistry)研究的是含碳化合物的结构、性质、组成、反应和制备。

　　共价键(Covalent bonding)是化学键的一种，它涉及到原子间电子对的共享。

　　路易斯结构(Lewis structures)是分子中原子和原子键结构标示孤对电子存在的图像。

　　分子轨道(MO)认为，分子轨道由原子轨道线性组合得到，分布在整个分子之中。

　　共振结构(Resonance structures)：是一种分子结构理论。当一个分子、离子或自由基的结构不能用路易斯结构式正确地描述时，可以用多个路易斯式表示。

　　共轭体系(Conjugated systems)：分子中电子离域的系统。

　　官能团(Functional groups)：控制整个分子的反应及其大部分物理性质的结构部分。

　　有机化学是研究含碳化合物的结构、性质、组成、反应和制备的学科。含碳化合物不仅包括碳氢化合物，也包括含有氢、氮、氧、卤素、磷、硅和硫等多种元素的化合物。有机化合物的应用范围十分广泛，包括但不限于，医药、石油、化工、食品、爆炸物、油漆和化妆品。

　　共价键(Covalent bonding)

　　共价键，也称为分子键，是一种化学键，它涉及到原子间电子对的共享。这些电子对被称为共享电子对或成键电子对。当共享电子时，原子之间的吸引力和排斥力的稳定平衡，被称为共价键。共价键有三种: 单键、双键和三键(single, double, and triple bonds)。一个单键由两个成键电子组成。自然，双键有4个电子，三键有6个成键电子。

　　极性共价键(Polar Covalent Bonding)

　　极性共价键是电子不平等共享的过程。它的发生是由于两个原子的电负性值(electronegativity values)不同。因此，电负性越强的原子对电子的吸引力就越大。因此，电子会在这个原子周围更多的时间。

　　路易斯结构(Lewis structures)

　　路易斯结构(Lewis structures)是分子中原子和原子键结构标示孤对电子(lone pairs of electrons)存在的图像。任何共价键的分子都可以画出路易斯结构。路易斯结构中每个原子位置在分子的结构上用不同的化学记号标示。彼此相连的原子可以用线来连接，也可以用点来代替。形成孤对的多余电子用点对表示，并放在原子旁边。

　　Lewis模型将第二行元素(Li, Be, B, C, N, O, F, Ne)限制为总共8个电子(共享电子和未共享电子)。这意味着一个碳原子可以最多四个其他原子结合。因此，有机化合物通常是大的，可以有几个原子和分子结合在一起。

　　碳原子的外层有4个电子，可以与其他原子结合。当碳和氢成键时(这在有机分子中很常见)，碳原子和氢共用一个电子，氢和碳也共用一个电子。碳氢分子被称为碳氢化合物(hydrocarbons)。

　　共振(Resonance)

　　有时一个分子可以写一个以上的路易斯结构，特别是那些包含多个键的。臭氧(O3)就是一个例子。臭氧的结构要求中心氧必须同两个末端氧成键。

　　为了处理臭氧中的键合等情况，提出了路易斯结构间的共振概念。在臭氧的情况下，可以写出两个等效的路易斯结构。我们用一个双头箭头来表示这两个路易斯结构之间的共振。这有时意味着一对电子是离域的(delocalized)，或由几个原子核共享。

　　分子轨道(Molecular orbitals)

　　分子轨道是分子内的一个空间区域，在这里有很高的概率找到一对特定的电子。分子轨道是由原子轨道组合得到的，原子轨道预测电子在原子中的位置。甲烷(methane)的分子轨道称为sp3，呈四面体形状。

　　Sigma键是最强的共价键。pi 键 (π bonds)其中一个原子上一个轨道的两个波瓣重叠另一个原子上一个轨道的两个波瓣。在共享节点平面上，每个原子轨道的电子密度(electron density)都为零，穿过两个成键原子核。这个平面也是pi键的分子轨道的节点平面。

　　共轭体系(Conjugated systems)

　　在化学中，共轭系统是指分子中电子离域的系统，它通常能增加分子的稳定性。它通常表示为单键和多键交替(alternating single and multiple bonds)。最 大的共轭体系存在于石墨烯、石墨、导电聚合物和碳纳米管中。

　　官能团(Functional groups)

　　当一个烷烃碳链(alkane carbon chain)以任何方式被修改时，称为官能团化(functionalized)。换句话说，一个官能团被引入，一类新的有机物质被创造出来。官能团是有机分子中某些原子的特殊排列，它成为反应的中心。也就是说，它是结构的一部分，控制着整个分子的反应活性及其大部分物理性质。整个官能团的分类体系是以原子杂化(atom hybridization)为基础的。

　　Isomers(同分异构体)

　　分子的异构体有相同数目的原子，但原子的排列不同。它和另一个分子有相同的分子式，但是化学结构不同。异构体不一定具有相似的性质，除非它们也具有相同的官能团。异构有两种主要形式:结构同分异构structural isomerism(或constitutional isomerism)和立体异构stereoisomerism (或spatial isomerism)。

　　在立体异构体中键的结构是相同的，但原子和官能团的几何位置在空间上是不同的。这类异构体包括相互之间不能重叠镜像的对映体(enantiomers)和不能重叠镜像的非对映体(diastereomers)。