高中化学：有机物的空间构型与单键转动思想

一、几个特殊分子的空间构型

1. CH4分子为正四面体结构，其分子中最多有3个原子共处于同一平面；

2. 乙烯分子中所有原子共平面；

3. 乙炔分子中所有原子共直线；

4. 苯分子中所有原子共平面。

二、单键的转动思想

有机物分子中的单键，包括碳碳单键、碳氢单键、碳氯单键等均可以转动，如

分子中，共平面，甲基H原子是否与该基团（）共平面

呢？若把甲基看作一个可任意旋转的方向盘，则连接苯环和甲基的单键可看作该方向盘的轴，这样由于单键可转动，不难想象，通过旋转可以使也仅能使一个H原子转到

分子平面上。

例1. 某烃的结构简式为：，分子中含有四面体结构的碳原

子（即饱和碳原子）数为a，在同一直线上的碳原子数最多为b，一定在同一平面内的碳原子数为c，则a、b、c分别为：

A. 4，3，5

B. 4，3，6

C. 2，5，4

D. 4，6，4

解析：选B。首先将该烃分子中的碳原子进行编号：

由CH4分子的四面体结构可知：5、6、7、8号4个碳原子是形成四面体结构的碳原子。由

的直线结构可知：1、2、3号3个碳原子共直线。由

分子的平

面结构可知：2、3、4、5、7号碳原子共平面，又因为1、2、3号碳原子共直线。所以1号碳原子也在上述平面内。因此共平面的碳原子有1、2、3、4、5、7号6个碳原子。

例2. 有结构为的烃，下列说法正确的是（ ）

A. 分子中至少有6个碳原子共平面

B. 分子中至少有8个碳原子共平面

C. 分子中至少有9个碳原子共平面

D. 分子中至少有14个碳原子共平面

解析：选C。从题中给出的烃分子结构可知：甲苯基（）取代了苯环上

的一个氢原子，二者相连共平面的原子左、右部分所有7个碳原子均在同一平面，A错；同时，由于左右两个苯环平面通过C-C单键可绕键轴旋转，所以14个碳原子不一定在同一平面，则D错；B项虽考虑了苯分子的平面结构特征，但却疏忽了苯环上六个碳原子呈

正六边形排列具有对称性。以苯环结构看：任一对称轴线上均有两个碳原子共

平面，加上另一甲苯基上的7个碳原子，则该烃中至少应有9个碳原子共平面，故选项C正确。

说明：本题以苯分子、甲烷分子的空间结构为题的出发点，综合考查了学生的空间想象能力、思维严密性以及单键的转动思想。