同位素,同素異形體,同系物,同分異構(gòu)體的異同.doc

同位素，同素異形體，同系物，同分異構(gòu)體的異同化學(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)中幾個經(jīng)常用到的概念，也是一些同學(xué)經(jīng)?；煜母拍睿旅婢瓦@幾個概念的區(qū)別加以詳細的說明。 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： 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，分子組成相差一個或若干個CH2基團的物質(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)量分數(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)4Cl3和Pu(H2O)2Cl22H2OCl。 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。 各類有機物類別異構(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、CH3COCH2OH CnH2n+1NO2：硝基烷、氨基酸。如：CH3CH2NO2、H2NCH2COOH Cn(H2O)m：糖類。如： C6H12O6：CH2OH(CHOH)4CHO、CH2OH(CHOH)3COCH2OH C12H22O11：蔗糖、麥芽糖。 例1、下列各組物質(zhì)中，兩者互為同分異構(gòu)體的是( )。 CuSO4?3H2O和CuSO4?5H2O NH4CNO和CO(NH2)2 C2H5NO2和NH2CH2COOH Pu(H2O)4Cl3和Pu(H2O)2Cl2 ?2H2O?Cl A、 B、 C、 D、 解析：同分異構(gòu)體是分子式相同，但結(jié)構(gòu)不同。CuSO4?3H2O和CuSO4?5H2O組成就不同，不是同分異構(gòu)體；NH4CNO和CO(NH2)2分子式相同，二者結(jié)構(gòu)不同，互為同分異構(gòu)體；C2H5NO2和NH2CH2COOH，前者是硝基化合物，后者是氨基酸，分子式相同，屬于類別異構(gòu)；Pu(H2O)4Cl3和Pu(H2O)2Cl2 ?2H2O?Cl，前者表示四個水分子直接和Pu相結(jié)合，后者中是兩分子的水和兩個氯離子與Pu相結(jié)合，所以結(jié)構(gòu)不同，互為同分異構(gòu)體。正確選項為B。 例2、下列各組物質(zhì)，其中屬于同系物的是( )。 (1)乙烯和苯乙烯 (2)丙烯酸和油酸 (3)乙醇和丙二醇 (4)丁二烯與異戊二烯 (5)蔗糖與麥芽糖 A(1)(2)(3)(4) B(2)(4) C(1)(2)(4)(5) D(1)(2)(4) 解析：同系物是指結(jié)構(gòu)相似，即組成元素相同，官能團種類、個數(shù)相同，在分子組成上相差一個或若干個 CH2原子團，即分子組成通式相同的物質(zhì)。乙烯和苯乙烯，后者含有苯環(huán)而前者沒有；丙烯酸和油酸含有