有机物分子中原子共线共面的确定方法
时间:2007-09-13 13:02 来源: 作者:吴乾环 点击:次 所属专题： 共线 共面 有机物空间结构
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解此类问题除了必须具备一定的化学知识外，还应注意化学与数学的结合，运用所学立体几何知识，解决有关化学问题。 前面已经学了四种典型结构：CH4：正四面体， 
键角109°28'；
C2H4：
，所有原子均在同一平面上，键角120°；
C2H2：
，所有原子均在同一直线上，键角180°；
C6H6
：平面正六边形，键角120°。
只要掌握好这些结构、借助C—C单键可以旋转而
、 
不能旋转的特点，以及立体几何知识，各种与此有关的题目均可迎刃而解，现举例如下。
1．甲烷的正四面体结构(如图) 在甲烷分子中，一个碳原子和任意两个氢原子可确定一个平面，其余两个氢原子分别位于平面的两侧，即甲烷分子中有且只有三原子共面(称为三角形规则)。当甲烷分子中某氢原子被其他原子或原子团取代时，该代替原子的共面问题，可将它看做是原来氢原子位置。 CH3CH2CH3其结构式可写成如图所示。 左侧甲基和②C构成“甲烷”分子。此分子中⑤H，①C，②C构成三角形。中间亚甲基和①C，③C构成“甲烷”分子，此分子中①C，②C，③C构成三角形，同理②C，③C，④H构成三角形，即丙烷分子中最多三个碳原子(①C，②C，③C)两个氢原子(④H，⑤H)五原子可能共面。
2．乙烯的平面结构 乙烯分子中的所有原子都在同一平面内，键角为120°。当乙烯分子中某氢原子被其他原子或原子团取代时， 则代替该氢原子的原子一定在乙烯的平面内。 CH3CH=CH2 其结构式可写成如图所示。
三个氢原子(①②③)和三个碳原子(④⑤⑥)六原子一定共面。根据三角形规则[⑤C，⑥C，⑦H构成三角形]。⑦H也可能在这个平面上。 (CH3)2C=C(CH3)2至少6个原子(6个碳原子)，至多10个原子[6个碳原子和4个氢原子(每个甲基可提供一个氢原子)]共面。
3．苯的平面结构 苯分子所有原子在同一平面内，键角为120°。当苯分子中的一个氢原子被其他原子或原子团取代时，代替该氢原子的原子一定在苯分子所在平面内。
甲苯中的7个碳原子(苯环上的6个碳原子和甲基上的—个碳原子)，5个氢原子(苯环上的5个氢原子)这12个原子一定共面。此外甲基上1个氢原子(①H，②C，③C构成三角形)也可以转到这个平面上，其余两个氢原子分布在平面两侧。故甲苯分子中最多有可能是13个原子共面。 同理可分析萘（ 
）分子中10个碳原子，8个氢原子，共18个原子共面和蒽( 
)分子中14个碳原子，10个氢原子，共24个原子共面问题。
4．乙炔的直线结构 乙炔分子中的2个碳原子和2个氢原子一定在一条直线上，键角为180°。
当乙炔分子中的一个氢原子被其他原子或原子团取代时，代替该氢原子的原子一定和乙炔分子的其他原子共线。 四原子共线，甲基中的三个氢原子一定不在这条直线上。 
此分子中①C ②C ③C ④H四原子一定在一条直线上。故该分子共有8个原子在同一平面上。
再如：(CH3)2C=C(CH3)C(CH3)＝C(CH3)2其结构简式可写成
最少6个碳原子(因双键与双键之间的碳碳单键可以转动)，最多10个碳原子共面。
再如
中11个碳原子，萘环上的6个氢原子，共17个原子共面。亚甲基上的两个氢原子分别位于平面的两侧(①C ②C ③C构成三角形)。
键角109°28'；C2H4：
，所有原子均在同一平面上，键角120°；C2H2：
，所有原子均在同一直线上，键角180°；C6H6
：平面正六边形，键角120°。只要掌握好这些结构、借助C—C单键可以旋转而
、 不能旋转的特点，以及立体几何知识，各种与此有关的题目均可迎刃而解，现举例如下。1．甲烷的正四面体结构(如图) 在甲烷分子中，一个碳原子和任意两个氢原子可确定一个平面，其余两个氢原子分别位于平面的两侧，即甲烷分子中有且只有三原子共面(称为三角形规则)。当甲烷分子中某氢原子被其他原子或原子团取代时，该代替原子的共面问题，可将它看做是原来氢原子位置。 CH3CH2CH3其结构式可写成如图所示。 左侧甲基和②C构成“甲烷”分子。此分子中⑤H，①C，②C构成三角形。中间亚甲基和①C，③C构成“甲烷”分子，此分子中①C，②C，③C构成三角形，同理②C，③C，④H构成三角形，即丙烷分子中最多三个碳原子(①C，②C，③C)两个氢原子(④H，⑤H)五原子可能共面。
2．乙烯的平面结构 乙烯分子中的所有原子都在同一平面内，键角为120°。当乙烯分子中某氢原子被其他原子或原子团取代时， 则代替该氢原子的原子一定在乙烯的平面内。 CH3CH=CH2 其结构式可写成如图所示。
三个氢原子(①②③)和三个碳原子(④⑤⑥)六原子一定共面。根据三角形规则[⑤C，⑥C，⑦H构成三角形]。⑦H也可能在这个平面上。 (CH3)2C=C(CH3)2至少6个原子(6个碳原子)，至多10个原子[6个碳原子和4个氢原子(每个甲基可提供一个氢原子)]共面。3．苯的平面结构 苯分子所有原子在同一平面内，键角为120°。当苯分子中的一个氢原子被其他原子或原子团取代时，代替该氢原子的原子一定在苯分子所在平面内。
甲苯中的7个碳原子(苯环上的6个碳原子和甲基上的—个碳原子)，5个氢原子(苯环上的5个氢原子)这12个原子一定共面。此外甲基上1个氢原子(①H，②C，③C构成三角形)也可以转到这个平面上，其余两个氢原子分布在平面两侧。故甲苯分子中最多有可能是13个原子共面。 同理可分析萘（ ）分子中10个碳原子，8个氢原子，共18个原子共面和蒽( )分子中14个碳原子，10个氢原子，共24个原子共面问题。4．乙炔的直线结构 乙炔分子中的2个碳原子和2个氢原子一定在一条直线上，键角为180°。
当乙炔分子中的一个氢原子被其他原子或原子团取代时，代替该氢原子的原子一定和乙炔分子的其他原子共线。 四原子共线，甲基中的三个氢原子一定不在这条直线上。 此分子中①C ②C ③C ④H四原子一定在一条直线上。故该分子共有8个原子在同一平面上。再如：(CH3)2C=C(CH3)C(CH3)＝C(CH3)2其结构简式可写成
最少6个碳原子(因双键与双键之间的碳碳单键可以转动)，最多10个碳原子共面。再如
中11个碳原子，萘环上的6个氢原子，共17个原子共面。亚甲基上的两个氢原子分别位于平面的两侧(①C ②C ③C构成三角形)。 (责任编辑：化学自习室)
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