解決有機(jī)分子里原子共線共面問題除了必須具備一定的化學(xué)知識(shí)外,還應(yīng)注意化學(xué)與數(shù)學(xué)的結(jié)合,運(yùn)用所學(xué)立體幾何知識(shí),憑借簡單分子作母體模型解決相關(guān)問題.
一、常見簡單分子的幾何構(gòu)型及取代規(guī)律
1．甲烷的正四面體結(jié)構(gòu)：在甲烷分子中,1個(gè)碳原子和任意2個(gè)氫原子可確定一個(gè)平面,其余的2個(gè)氫原子位于該平面的兩側(cè),即甲烷分子中有且只有三原子共面(稱為三角形規(guī)則).當(dāng)甲烷分子中某氫原子被其他原子或原子團(tuán)取代時(shí),該代替原子的共面問題,可將它看作是原來氫原子位置.
2．乙烯的平面結(jié)構(gòu)：乙烯分子中的所有原子都在同一平面內(nèi),鍵角為120°.當(dāng)乙烯分子中某氫原子被其他原子或原子團(tuán)取代時(shí),則代替該氫原子的原子一定在乙烯的平面內(nèi).
3．苯的平面結(jié)構(gòu)：苯分子所有原子在同一平面內(nèi),鍵角為120°.當(dāng)苯分子中的一個(gè)氫原子被其他原子或原子團(tuán)取代時(shí),代替該氫原子的原子一定在苯環(huán)所在平面內(nèi).
4．乙炔的直線結(jié)構(gòu)：乙炔分子中的2個(gè)碳原子和2個(gè)氫原子一定在一條直線上,鍵角為180°.當(dāng)乙炔分子中的一個(gè)氫原子被其他原子或原子團(tuán)取代時(shí),代替該氫原子的原子一定和乙炔分子的其他原子共線.
二、價(jià)鍵特點(diǎn)及組合規(guī)律
1．共價(jià)型分子中,形成共價(jià)單鍵的原子可以繞軸旋轉(zhuǎn),如苯分子中苯環(huán)可以任一碳?xì)滏I為軸旋轉(zhuǎn),形成雙鍵和叁鍵的原子不能繞軸旋轉(zhuǎn)的,故原子有的一定共面,有的可能共面.
2．直線形分子中有2個(gè)原子處于某一平面內(nèi)時(shí),該分子中的所有原子也必落在此平面內(nèi).
3．共面的不在同一直線上的3個(gè)原子處于另一平面時(shí),兩平面必然重疊,兩平面內(nèi)的所有原子必定共平面.