第七章 · 必修第二册

有机化合物

碳原子四个共价键，像四只手，搭出上千万种有机物——从甲烷到 DNA。本章认识四位"明星分子"：甲烷（最简单烃）、乙烯（催熟水果、产量之王）、乙醇（酒的灵魂）、乙酸（醋的酸味）。

7.1 认识有机物（甲烷）

要点正四面体与取代反应

甲烷 CH₄：无色无味、极难溶于水、密度比空气小；正四面体结构（C 在中心，4 个 H 在顶点，键角 109°28′）——所以 CH₂Cl₂ 只有 1 种（证明四面体而非平面方形）。
氧化（燃烧）：CH₄ + 2O₂ →(点燃) CO₂ + 2H₂O（明亮淡蓝色火焰）。
取代反应：CH₄ + Cl₂ →(光照) CH₃Cl + HCl（逐步取代生成 CH₂Cl₂、CHCl₃、CCl₄ 混合物）——有机物分子里的原子被其他原子替代。

🔬 故事：凯库勒的蛇梦
苯的结构困扰化学界多年：6 个碳如何连接？1865 年德国化学家凯库勒回忆说，他在炉火边打盹，梦见原子像蛇一样旋转，一条蛇咬住了自己的尾巴——醒来后他写下了苯的环状结构。这个故事的真实性有争议（凯库勒也许是用"梦境"包装灵感），但"苯环"从此成为有机化学最经典的符号。梦不能代替推理，但执着思考的大脑才配得上好梦。

7.2 乙烯与有机高分子

要点产量第一的有机物

乙烯 C₂H₄：无色、稍有气味、难溶于水；平面分子，含 C=C 双键（其中一个键易断裂——活泼的根源）。
氧化：使酸性 KMnO₄ 褪色（区别甲烷）；燃烧 CH₂=CH₂ + 3O₂ → 2CO₂ + 2H₂O（火焰较亮带黑烟）。
加成反应：CH₂=CH₂ + Br₂ → CH₂Br—CH₂Br（使溴水褪色）；+ H₂ →(催化) C₂H₅OH；+ H₂O →(催化) C₂H₅OH（工业制乙醇）。
加聚反应：nCH₂=CH₂ →(催化) —[CH₂—CH₂]ₙ—（聚乙烯，PE）——"双键单化，手拉手成长链"。

⚠ 乙烯制备与有机实验安全准则

实验室制乙烯（乙醇 170 ℃ 浓硫酸脱水）控温必须迅速升至 170 ℃（140 ℃ 生成乙醚）；温度计水银球插入液面下。
反应液变黑是浓硫酸炭化/氧化副反应，产生的 SO₂ 会干扰检验——先用 NaOH 洗气再检验乙烯。
有机物大多易燃：取用后立即盖紧瓶塞，远离明火；加热有机液体加碎瓷片防爆沸，严禁敞口加热。
点燃可燃气体（甲烷/乙烯/氢气）前必须先验纯——不纯气体点燃会爆炸。
溴水/溴的四氯化碳有挥发性与腐蚀性，在通风处取用，避免吸入与皮肤接触。

7.3 乙醇与乙酸

要点官能团的初体验

乙醇 C₂H₅OH（含羟基 —OH）：与水任意比互溶；燃烧放热（"绿色能源"）；催化氧化：2CH₃CH₂OH + O₂ →(Cu,Δ) 2CH₃CHO + 2H₂O（铜丝变黑再插入乙醇变红）。
乙酸 CH₃COOH（含羧基 —COOH）：弱酸，具有酸的通性；酯化反应：
CH₃COOH + C₂H₅OH ⇌(浓硫酸Δ) CH₃COOC₂H₅（乙酸乙酯）+ H₂O　（酸脱羟基、醇脱氢）酯化反应特点：可逆、浓硫酸催化并吸水、碎瓷片防爆沸、导管不插入液面（Na₂CO₃溶液）防倒吸。

7.4 基本营养物质

概念糖类、油脂、蛋白质

糖类：葡萄糖 C₆H₁₂O₆（单糖，还原糖：银镜/与新制 Cu(OH)₂ 反应）；淀粉（C₆H₁₀O₅)ₙ 水解 → 葡萄糖（碘变蓝）；纤维素。
油脂：高级脂肪酸甘油酯，碱性水解 = 皂化反应（制肥皂）。
蛋白质：氨基酸缩合成肽键（—CO—NH—）；盐析（可逆，提纯）与变性（不可逆：加热/强酸/重金属盐/酒精消毒）。