要正确画出小分子,就让每个原子拥有它通常的键数:碳四个、氧两个、氢一个。每根键画成一条线,完成前数一数每个原子上的线。
这项技能建立在识别官能团和键合与结构的共价键知识上。每当题目说”画出展开式”,就会用到。
正确的图要遵守哪些规则?
- 每个碳恰好有 4 个键,双键算 2。
- 每个氢恰好有 1 个键。
- 每个氧恰好有 2 个键,可以是两个单键或一个双键。
- 展开式画出每个原子和每根键。不留空原子,也不漏掉任何 C-H 键。
遵守这些数字的图,才可能对应真实的分子。不遵守的图不可能正确,不管原子看起来如何。
怎样一步步画出来?
- 写出碳骨架,即用单键连起来的 C 链。
- 加上官能团,放在正确位置:C=C、-OH 或 -COOH。
- 用氢补满每个碳剩下的键,直到每个碳有四个键。
- 检查氧有两个键,每个氢有一个键。
- 数总键数,必要时与分子式再核对一次。
例题
画出乙醇 C₂H₆O 的展开式。
骨架。 两个碳相连:C-C。官能团。 在一个碳上接 -OH:C-C-O-H。
用氢补满。 左边的碳有一个键(连另一个碳),所以需要三个氢。右边的碳已有两个键(连 C 和 O),所以需要两个氢。
H H
| |
H - C - C - O - H
| |
H H
检查。 左碳:三个 H 加一个 C,共 4。右碳:两个 H、一个 C、一个 O,共 4。氧:一个 C 和一个 H,共 2。每个氢有一个键。数原子得 2 个 C、5 + 1 = 6 个 H、1 个 O,与 C₂H₆O 相符。
再看乙烯 C₂H₄ 作对比。双键用掉每个碳四个键中的两个,所以每个碳只接两个氢。
H H
\ /
C = C
/ \
H H
每个碳有 2 个 H,加上双键(算 2),共 4 个键。这与 C₂H₄ 相符。
要留意的错误
典型的失误是画出有五个键的碳,常常是在已有双键的碳上又多加了一个氢。
错误的图: 一个碳与另一个碳以双键相连,又接了三个氢。
这个碳有 2 + 3 = 5 个键。碳最多只能有四个键。
完成前逐个数碳。有五个键,就去掉一个氢;只有三个键,就是漏了一个氢。
同样的数法也能发现只画了一个键或三个键的氧原子。
自我检测
1. 画出甲醇 CH₃OH 的展开式,并数出碳上的键数。
查看答案
H
|
H - C - O - H
|
H
碳有三个 C-H 键和一个 C-O 键,共 4 个键。氧有一个 C-O 键和一个 O-H 键,共 2 个键。
2. 一个乙烷分子 C₂H₆ 中共有多少个共价键?
查看答案
一个 C-C 键加六个 C-H 键,共 7 个键。
3. 一位学生画了一个碳原子,带有一个 C=C 双键、一个 C-C 单键和两个 C-H 键。这样可以吗?说明理由。
查看答案
不可以。双键算 2,单键算 1,两个 C-H 键算 2,这个碳共有 5 个键。碳只形成四个键,所以必须去掉一个 C-H 键。
接下来学什么
画对结构后,你就可以在识别饱和与不饱和结构中依据双键区分分子。方程式配平推理训练器提供用同样习惯数原子的快速练习。
如果你慢慢画时是对的,一赶时间就出错,一对一线上化学补习可以和你一起建立快速的自我检查流程。