化学基本概念反映化学物质的本质属性,是化学的基础。明确概念的内涵与外延,是正确把握知识的要素,也是正确判断和推理的基础,因此在概念的教学中,让学生掌握、运用概念,尤为重要。同位素、同素异形体、同系物、同分异构体和同一种物质等化学中几个经常用到的概念,也是一些同学经常混淆的概念,下面就这几个概念的区别加以详细的说明。
对于同位素、同素异形体、同系物和同分异构体这四个概念,学习时应着重从其定义、对象、化学式、结构和性质等方面进行比较,抓住各自的不同点,从而理解和掌握。这几个概念都表明了事物之间的关系,下表列出了比较了它们的异同:
说明:
同素异形体的形成方式有三种:
(1)组成分子的原子数目不同,例如: O2和O3。
(2)晶格中原子的排列方式不同,例如:金刚石和石墨。
(3)晶格中分子排列的方式不同,例如:正交硫和单斜硫(高中不要求此种)。
注意:同素异形体指的是由同种元素形成的结构不同的单质,如H2和D2的结构相同,不属于同素异形体。
(1)结构相似指的是组成元素相同,官能团的类别、官能团的数目及连接方式均相同。结构相似不一定是完全相同,如CH3CH2CH3和(CH3)4C,前者无支链,后者有支链,但二者仍为同系物。
(2)通式相同,但通式相同不一定是同系物。例如:乙醇与乙醚它们的通式都是CnH2n+2O,但他们官能团类别不同,不是同系物。又如:乙烯与环丁烷,它们的通式都是CnH2n,但不是同系物。
(3) 在分子组成上必须相差一个或若干个CH2原子团。但分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质却不一定是同系物,如CH3CH2Br和CH3CH2CH2Cl都是卤代烃,且组成相差一个CH2原子团,但二者不是同系物。
(4)同系物具有相似的化学性质,物理性质有一定的递变规律,如随碳原子个数的增多,同系物的熔、沸点逐渐升高;如果碳原子个数相同,则有支链的熔、沸点低,且支链越对称,熔、沸点越低。如沸点:正戊烷>异戊烷>新戊烷。同系物的密度一般随着碳原子个数的增多而增大。
在有机物中,很多物质都存在同分异构体,中学阶段涉及的同分异构体常见的有以下几类:
(1)碳链异构:指碳原子之间连接成不同的链状或环状结构而造成的异构。如C5H12有三种同分异构体,即正戊烷、异戊烷和新戊烷。
(2)位置异构(官能团位置异构):指官能团或取代基在在碳链上的位置不同而造成的异构。如1—丁烯与2—丁烯、1—丙醇与2—丙醇、邻二甲苯与间二甲苯及对二甲苯。 本文来自化学自习室!
(3)类别异构(又称官能团异构):指官能团不同而造成的异构,如1—丁炔与1,3—丁二烯、丙烯与环丙烷、乙醇与甲醚、丙醛与丙酮、乙酸与甲酸甲酯、葡萄糖与果糖、蔗糖与麦芽糖等。
(4)其他异构方式:如顺反异构、对映异构(也叫做镜像异构或手性异构)等,在中学阶段的信息题中屡有涉及。
各类有机物类别异构体情况:
⑴ CnH2n+2:只能是烷烃,而且只有碳链异构。
⑵ CnH2n:单烯烃、环烷烃。
⑶ CnH2n-2:炔烃、二烯烃、环烯烃。
⑷ CnH2n-6:芳香烃(苯及其同系物)。
⑸ CnH2n+2O:饱和脂肪醇、醚。
⑹ CnH2nO:醛、酮、环醚、环醇、烯基醇。
⑺ CnH2nO2:羧酸、酯、羟醛、羟基酮。
⑻ CnH2n+1NO2:硝基烷、氨基酸。如:CH3CH2NO2、H2NCH2COOH
⑼ Cn(H2O)m:糖类。如: C6H12O6:CH2OH(CHOH)4CHO、CH2OH(CHOH)3COCH2OH;C12H22O11:蔗糖、麦芽糖。
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