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有機化學(xué)同位素、同素異形體、同系物、同分異構(gòu)體分析

高考化學(xué)學(xué)習(xí)方法

2021-3-13 17:12:00 文/沈浩然圖/鄒梓涵

對于同位素、同素異形體、同系物和同分異構(gòu)體這四個概念，學(xué)習(xí)時應(yīng)著重從其定義、對象、化學(xué)式、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)等方面進行比較，抓住各自的不同點，從而理解和掌握。

這幾個概念都表明了事物之間的關(guān)系，下表列出了比較了它們的異同：

高考化學(xué)

說明：

1、同位素的對象是原子，在元素周期表上占有同一位置,化學(xué)性質(zhì)基本相同,但原子質(zhì)量或質(zhì)量數(shù)不同,從而其質(zhì)譜行為、放射性轉(zhuǎn)變和物理性質(zhì)(例如在氣態(tài)下的擴散本領(lǐng))有所差異。

2、同素異形體的對象是單質(zhì)，同素異形體的組成元素相同，結(jié)構(gòu)不同，物理性質(zhì)差異較大，化學(xué)性質(zhì)有相似性，但也有差異。如金剛石和石墨的導(dǎo)電性、硬度均不同，雖都能與氧氣反應(yīng)生成CO2，由于反應(yīng)的熱效應(yīng)不同，二者的穩(wěn)定性不同（石墨比金剛石能量低，石墨比金剛石穩(wěn)定）。

同素異形體的形成方式有三種：

(1)組成分子的原子數(shù)目不同，例如：O2和O3 。

(2)晶格中原子的排列方式不同，例如：金剛石和石墨。

(3)晶格中分子排列的方式不同，例如：正交硫和單斜硫(高中不要求此種)。

注意：

同素異形體指的是由同種元素形成的結(jié)構(gòu)不同的單質(zhì)，如H2和D2的結(jié)構(gòu)相同，不屬于同素異形體。

3、同系物的對象是有機化合物，屬于同系物的有機物必須結(jié)構(gòu)相似，在有機物的分類中，屬于同一類物質(zhì)，通式相同，化學(xué)性質(zhì)相似，差異是分子式不同，相對分子質(zhì)量不同，在組成上相差一個或若干個CH2原子團，相對分子質(zhì)量相差14的整數(shù)倍，如分子中含碳原子數(shù)不同的烷烴之間就屬于同系物。

(1)結(jié)構(gòu)相似指的是組成元素相同，官能團的類別、官能團的數(shù)目及連接方式均相同。結(jié)構(gòu)相似不一定是完全相同，如CH3CH2CH3和(CH3)4C，前者無支鏈，后者有支鏈，但二者仍為同系物。

(2)通式相同，但通式相同不一定是同系物。例如：乙醇與乙醚它們的通式都是CnH2n+2O,但他們官能團類別不同,不是同系物。又如：乙烯與環(huán)丁烷,它們的通式都是CnH2n,但不是同系物。

(3) 在分子組成上必須相差一個或若干個CH2原子團。但分子組成上相差一個或若干個CH2原子團的物質(zhì)卻不一定是同系物，如CH3CH2Br和CH3CH2CH2Cl都是鹵代烴，且組成相差一個CH2原子團，但二者不是同系物。

(4)同系物具有相似的化學(xué)性質(zhì)，物理性質(zhì)有一定的遞變規(guī)律，如隨碳原子個數(shù)的增多，同系物的熔、沸點逐漸升高；如果碳原子個數(shù)相同，則有支鏈的熔、沸點低，且支鏈越對稱，熔、沸點越低。如沸點：正戊烷＞異戊烷＞新戊烷。同系物的密度一般隨著碳原子個數(shù)的增多而增大。

4、同分異構(gòu)體的對象是化合物，屬于同分異構(gòu)體的物質(zhì)必須化學(xué)式相同，結(jié)構(gòu)不同，因而性質(zhì)不同。

具有“五同一異”，即同分子式、同最簡式、同元素、同相對原子式量、同質(zhì)量分?jǐn)?shù)、結(jié)構(gòu)不同。

屬于同分異構(gòu)體的物質(zhì)可以是有機物，如正丁烷和異丁烷；可以是有機物和無機物，如氰酸銨和尿素；也可以是無機物，如[Pu(H2O)4]Cl3和[Pu(H2O)2Cl2]·2H2O·Cl。

在有機物中，很多物質(zhì)都存在同分異構(gòu)體，中學(xué)階段涉及的同分異構(gòu)體常見的有以下幾類：

(1)碳鏈異構(gòu)：指碳原子之間連接成不同的鏈狀或環(huán)狀結(jié)構(gòu)而造成的異構(gòu)。如C5H12有三種同分異構(gòu)體，即正戊烷、異戊烷和新戊烷。

(2)位置異構(gòu)(官能團位置異構(gòu))：指官能團或取代基在在碳鏈上的位置不同而造成的異構(gòu)。如1—丁烯與2—丁烯、1—丙醇與2—丙醇、鄰二甲苯與間二甲苯及對二甲苯。

(3)類別異構(gòu)(又稱官能團異構(gòu))：指官能團不同而造成的異構(gòu)，如1—丁炔與1，3—丁二烯、丙烯與環(huán)丙烷、乙醇與甲醚、丙醛與丙酮、乙酸與甲酸甲酯、葡萄糖與果糖、蔗糖與麥芽糖等。

(4)其他異構(gòu)方式：如順反異構(gòu)、對映異構(gòu)（也叫做鏡像異構(gòu)或手性異構(gòu)）等，在中學(xué)階段的信息題中屢有涉及。

歷

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史

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