同位素、同素異形體、同系物、同分異構(gòu)體和同種物質(zhì)的比較.doc

同位素、同素異形體、同系物、同分異構(gòu)體和同種物質(zhì)的比較 化學(xué)基本概念反映化學(xué)物質(zhì)的本質(zhì)屬性，是化學(xué)的基礎(chǔ)。明確概念的內(nèi)涵與外延，是正確把握知識的要素，也是正確判斷和推理的基礎(chǔ)，因此在概念的教學(xué)中，讓學(xué)生掌握、運(yùn)用概念，尤為重要。同位素、同素異形體、同系物、同分異構(gòu)體和同一種物質(zhì)等化學(xué)中幾個(gè)經(jīng)常用到的概念，也是一些同學(xué)經(jīng)?；煜母拍?，下面就這幾個(gè)概念的區(qū)別加以詳細(xì)的說明。 對于同位素、同素異形體、同系物和同分異構(gòu)體這四個(gè)概念，學(xué)習(xí)時(shí)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(jìn)行比較，抓住各自的不同點(diǎn)，從而理解和掌握。這幾個(gè)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：同位素同素異形體同系物同分異構(gòu)體定義質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)不同的原子(核素)由同一種元素組成的不同單質(zhì)結(jié)構(gòu)相似，分子組成相差一個(gè)或若干個(gè)CH2基團(tuán)的物質(zhì)分子式相同，結(jié)構(gòu)不同的化合物對象原子單質(zhì)化合物化合物化學(xué)式元素符號表示不同，如、元素符號表示相同，分子式可以不同，如O2和O3不同相同結(jié)構(gòu)電子層結(jié)構(gòu)相同，原子核結(jié)構(gòu)不同單質(zhì)的組成或結(jié)構(gòu)不同相似不同性質(zhì)物理性質(zhì)不同，化學(xué)性質(zhì)相同物理性質(zhì)不同，化學(xué)性質(zhì)相同物理性質(zhì)不同，化學(xué)性質(zhì)相似物理性質(zhì)不同，化學(xué)性質(zhì)不一定相同說明：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(kuò)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(jī)化合物，屬于同系物的有機(jī)物必須結(jié)構(gòu)相似，在有機(jī)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(gè)或若干個(gè)CH2原子團(tuán)，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(tuán)的類別、官能團(tuán)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(tuán)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(gè)或若干個(gè)CH2原子團(tuán)。但分子組成上相差一個(gè)或若干個(gè)CH2原子團(tuán)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(gè)CH2原子團(tuán)，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(gè)數(shù)的增多，同系物的熔、沸點(diǎn)逐漸升高；如果碳原子個(gè)數(shù)相同，則有支鏈的熔、沸點(diǎn)低，且支鏈越對稱，熔、沸點(diǎn)越低。如沸點(diǎn)：正戊烷異戊烷新戊烷。同系物的密度一般隨著碳原子個(gè)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(jī)物，如正丁烷和異丁烷；可以是有機(jī)物和無機(jī)物，如氰酸銨和尿素；也可以是無機(jī)物，如Pu(H2O)4Cl3和Pu(H2O)2Cl22H2OCl。在有機(jī)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(tuán)位置異構(gòu))：指官能團(tuán)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(tuán)異構(gòu))：指官能團(tuán)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。各類有機(jī)物類別異構(gòu)體情況： CnH2n+2：只能是烷烴，而且只有碳鏈異構(gòu)。如CH3(CH2)3CH3、CH3CH(CH3)CH2CH3、C(CH3)4 CnH2n：單烯烴、環(huán)烷烴。如CH2=CHCH2CH3、CH3CH=CHCH3、CH2=C(CH3)2、 CnH2n-2：炔烴、二烯烴、環(huán)烯烴。如：CHCCH2CH3、CH3CCCH3、CH2=CHCH=CH2、 CnH2n-6：芳香烴（苯及其同系物）。如： 、 、 CnH2n+2O：飽和脂肪醇、醚。如：CH3CH2CH2OH、CH3CH(OH)CH3、CH3OCH2CH3 CnH2nO：醛、酮、環(huán)醚、環(huán)醇、烯基醇。如：CH3CH2CHO、CH3COCH3、CH2=CHCH2OH、 、 、 CnH2nO2：羧酸、酯、羥醛、羥基酮。如：CH3CH2COOH、CH3COOCH3、HCOOCH2CH3、HOCH2CH2CHO、CH3CH(OH)CHO、CH3COC