同位素、同素异形体、同系物、同分异构体和同种物质的比较

同位素、同素异形体、同系物、同分异构体和同种物质的比较

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:

同位素同素异形体同系物同分异构体

定义质子数相同，中子数不

同的原子（核素)

由同一种元素组成

的不同单质

结构相似，分子组

成相差一个或若

干个CH２基团的

物质

分子式相同，结

构不同的化合

物

对象原子单质化合物化合物

化学式元素符号表示不同，如

、、

元素符号表示相

同，分子式可以不

同，如O２和O3

不同相同

结构电子层结构相同,原子

核结构不同

单质的组成或结构

不同

相似不同

性质物理性质不同,化学性

质相同

物理性质不同,化

学性质相同

物理性质不同,化

学性质相似

物理性质不同,

化学性质不一

定相同

说明:

1、同位素的对象是原子,在元素周期表上占有同一位置,化学性质基本相同,但原子质量或质量数不同,从而其质谱行为、放射性转变和物理性质(例如在气态下的扩散本领）有所差异。

２、同素异形体的对象是单质，同素异形体的组成元素相同，结构不同,物理性质差异较大，化学性质有相似性,但也有差异.如金刚石和石墨的导电性、硬度均不同，虽都

能与氧气反应生成CO２,由于反应的热效应不同,二者的稳定性不同（石墨比金刚石能量低，石墨比金刚石稳定）。

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。ﻫ（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.

3、同系物的对象是有机化合物，属于同系物的有机物必须结构相似,在有机物的分类中,属于同一类物质,通式相同，化学性质相似,差异是分子式不同，相对分子质量不同,在组成上相差一个或若干个CH2原子团,相对分子质量相差１４的整数倍，如分子中含碳原子数不同的烷烃之间就属于同系物.

(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Ｃn H2ｎ+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C n H2n,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。

4、同分异构体的对象是化合物,属于同分异构体的物质必须化学式相同，结构不同，因而性质不同。具有“五同一异”,即同分子式、同最简式、同元素、同相对原子式量、同质量分数、结构不同.属于同分异构体的物质可以是有机物，如正丁烷和异丁烷;可以是有机物和无机物，如氰酸铵和尿素；也可以是无机物，如[Ｐu(H2O）4]Cｌ3和[Pｕ(H2O)2Cｌ２］·2H2Ｏ·Cｌ。

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:ﻫ

(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。

(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 C n H2n+2:只能是烷烃,而且只有碳链异构。如ＣH３(CH2)3CH3、CH3CH(CH3）CH2CＨ3、C(CH

３)4

⑵ C n H２n：单烯烃、环烷烃。

如CH2=ＣHCＨ2ＣＨ3、ＣＨ3ＣH＝CHCH3、ＣH2＝C（ＣH３）２、、

⑶ＣnＨ2ｎ－2:炔烃、二烯烃、环烯烃。如:CＨ≡CCH2CH3、ＣH３C≡CＣＨ3、C

Ｈ2=CHＣH=CH2、

⑷ C n H2ｎ—6：芳香烃（苯及其同系物)。

如: 、、

⑸ CｎH2ｎ+2Ｏ:饱和脂肪醇、醚.如:ＣＨ3ＣH2CＨ2ＯH、CH3ＣＨ(OH)CＨ３、CＨ3OCH２CH3

⑹Ｃn H２ｎＯ：醛、酮、环醚、环醇、烯基醇。如:CＨ3CH2ＣHO、CＨ3ＣOCH3、Ｃ

H2=CHCH2OH、