同素异形体的物理性质不同
1.1.1 物质的分类 第一章 物质及其变化
1.1.1物质的分类学习目标：1.了解物质分类的方法和依据。
2.认识元素可以组成不同种类的物质，根据物质的组成和性质可以对物质进行分类。
3.知道分散系的概念，能说出分散系的分类。
4.认识胶体是一种常见的分散系。
5.能根据胶体的性质解释生活中与之有关的现象。
知识点一同素异形体含义：由同一种元素形成的几种性质不同的单质，叫做这种元素的同素异形体。
举例①金刚石、石墨和C60是碳元素的同素异形体。
②氧气和臭氧(O3)是氧元素的同素异形体。
(1)产生同素异形体的原因①组成分子的原子数目和成键方式不同，如氧气(O2)和臭氧(O3)。
②原子的排列方式不同，如金刚石和石墨。
(2)研究对象①同素异形体是指单质，不是指化合物。
②互为同素异形体的不同单质是由同一种元素组成的，构成它们的原子的核电荷数相同。
(3)同素异形体的“同”“异”的含义①“同”——指元素相同；②“异”——指形成单质不同，结构不同，性质有差异。
(4)同素异形体的“结构决定性质”①同素异形体的结构不同，性质存在差异。
②物理性质不同，化学性质有的相似，有的相差较大。
【典例1】清晨，松树林中的空气特别清新，是因为有极少量的氧气变成了臭氧，反应的方程式为3O2⇋2O3。
下列说法中正确的是( )A．这是一个化合反应B．由氧元素构成的物质是纯净物C．产生的臭氧与氧气是氧元素的同素异形体D．这个反应属于物理变化[思路启迪] 解答该题时一定要注意以下关键点：(1)同素异形体的物理性质不同，化学性质有的相似，有的相差较大，同素异形体间的转化是化学变化。
(2)由同种元素组成的物质可能是纯净物中的单质，也可能是同素异形体组成的混合物。
对同素异形体概念的理解(1)组成元素：只含有一种元素。
(2)物质类别：互为同素异形体的只能是单质。
(3)性质关系：同素异形体之间的物理性质有差异，但化学性质相似。
(4)相互转化：同素异形体之间的转化属于化学变化。
(5)同素异形体之间的转化既有单质参加，又有单质生成，但没有涉及化合价的变化。
同位素 同素异形体 同系物 同分异构体和同种物质的比较概念辨析
同位素同素异形体同系物同分异构体和同种物质的比较概念辨析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：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。
(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。
高一化学同素异形现象
问题2
同素异形体之间性质有何异同？
物理性质有较大差异 化学性质基本相同
金刚石与石墨物理性质比较
金刚石
原子结构 颜色状态 硬度 熔点
+6 2 4
石墨
无色透明，光彩夺目， 黑色，有金属光泽，不 正八面体晶体 透明，细鳞片状固体
天然、硬物质
最软矿物之一
很高 不导电
很高 导电
导电性
金刚石、石墨的用途：
金刚石晶体结构示意图
C原子
正四面体结构单元
富勒烯：固态碳的第三种结构形式，三维空
心球状结构。 （包括C60、C70和纳米碳管等） 其中C60是60个碳原子形成的封闭笼状分子，形 似足球，故称之为“足球烯”）
C60
金刚石
石墨
问题4：同素异形体之间可以相互转 化吗？
• 若可以，那么这种相互转化是物理 变化还是化学变化？
3、据报道，科学家已经成功合成少量O4， 有关O4的说法正确的是（ ） A、O4的摩尔质量是64
C
B、O4与O2性质相同
C、O4与O2互为同素异形体
D、相同质量的O4与O2所含有的原子个数 比为4：3
作业：
课本P24，第 5、7 题
直の着面前近乎忘却咯自我/完全沉浸在这副自由空灵の世界中の马开/叶静云摇摇头/也不知道马开确定什么情况/她们也不打扰马开/就这样在身后跟着马开/也感受着滴地の这片纯净/壹路而去/见识咯太多の虔诚者/它们壹路膜拜而去/有些人已经跪の膝盖流血咯/可它们却依旧面色平静/壹步壹叩 继续跪拜而去/这确定壹种无言の信仰/马开无法想象/这千里多の距离/它们跪拜而去要何其艰难/"人生活到这种地步/真の确定无憾咯/"叶静云喃喃自语道/太过震撼咯/这种虔诚确定它们无法想象の/要确定当年红尘囡圣の岁月还能理
一碳单质的多样性同素异形体的概念由元素组成的讲解
b．弱氧化性：
(2)实验室制取原理 CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O。 (3)用途：灭火、制冷剂、人工降雨、制尿素、 光合作用等。
3．Na2CO3与NaHCO3的比较(反应用离子方程式表示)
1．自然界中碳及其化合物间的转化
2．生产和生活中碳及其化合物间的转化 (1)转化途径 途径Ⅰ： 途径Ⅱ：化工生产。 (2)工业生产中的转化 ①炼钢、炼铁
1．过量的CO2通入下列溶液中，最终出现浑浊的 是( )
A．氯化钙溶液
B．石灰水
C．饱和碳酸钠溶液
D．水玻璃
答案：CD
2．(2009年滨州质检)用1 L 1.0 mol·L－1NaOH 溶液吸收0.8 mol CO2，所得溶液中的CO和HCO的物 质的量浓度之比约是( )
A．1∶3 B．2∶1 C．2∶3 D．3∶2
4．①将0.1 L 1 mol·L－1的纯碱溶液逐滴滴入.25 mol·L－ 1的盐酸逐滴滴入到0.1 L 1 mol·L－1的纯碱溶液中。 这两种操作产生CO2的体积比为( )
A．5∶2 B．2∶5 C．2∶1 D．1∶1
1．(2009年济宁质检)下列关于Na2CO3和NaHCO3说 法中正确的是( )
③Na2CO3与盐酸的反应 a．滴加顺序不同，现象不同。
b．当n(HCl)≥2n(Na2CO3)时，无论如何滴加，产生 的CO2一样多；
当n(HCl)＜2n(Na2CO3)时，把Na2CO3溶液滴加到盐酸 中比把盐酸滴加到Na2CO3溶液中产生的CO2多。
下图中A～F是化合物，G是单质。
写出A、B、E、F、G的化学式： A_____，B_____，E_____，F____，G______。
A．Na2CO3和NaHCO3都易溶于水 B．Na2CO3和NaHCO3都很稳定 C．石灰水和Na2CO3反应不与NaHCO3反应 D．等物质的量的Na2CO3和NaHCO3与盐酸反应，消 耗盐酸的物质的量之比为2∶1 解析：NaHCO3可溶于水，但不易溶，A错；NaHCO3受 热分解不稳定，B错；石灰水与Na2CO3、NaHCO3均反应， C错。
同素异形体同素异形现象
如氧气（O2）、臭氧（O3）等， 它们具有不同的分子组成和性质。
同素异形现象的影响因素
温度和压力
化学反应条件
温度和压力的变化可以影响元素的晶 体结构和原子排列方式，从而形成不 同的同素异形体。
不同的化学反应条件可能导致同一元素形成 不同的同素异形体。例如，碳在高温高压下 形成金刚石，而在低温低压下形成石墨。
元素的电子构型
元素的电子构型决定了其成键方式和 晶体结构，进而影响同素异形体的形 成。
04 同素异形体与同素异形现 象的关系
同素异形体间的转化涉及原子或分子结构的改 变，如碳的同素异形体石墨和金刚石，其结构不 同导致物理性质差异。
能量变化
转化过程中往往伴随着能量的吸收或释放，如氧 气和臭氧之间的转化需要特定的能量条件。
同素异形体同素异形现象
目 录
• 引言 • 同素异形体概述 • 同素异形现象及其表现 • 同素异形体与同素异形现象的关系 • 同素异形体与同素异形现象的应用 • 研究展望与未来挑战
01 引言
定义与背景
01
02
03
同素异形体定义
由相同元素组成，但具有 不同物理或化学性质的单 质。
同素异形体现象
同一种元素可以形成多种 不同的单质，这些单质在 结构、性质等方面存在差 异。
05
06
推动化学、物理、材料科学等多学科的交 叉融合与发展。
02 同素异形体概述
同素异形体的定义
同素异形体是指由相同元素组成，但 具有不同晶体结构或原子排列方式的 物质。
这些物质在化学性质上相似，但由于 结构差异，物理性质（如密度、硬度 、熔点等）可能存在显著差异。
同素异形体的分类
碳的同素异形体
同素异形体
从微观结构看物质的多样性
同素异形现象
感受生活
金刚石
石墨
金刚石
石
墨
性大的绿色钻石 41克拉 （8.2克）
世界最大的有色钻石 407.48克拉（81.50克）
(1克拉=200毫克=0.2克)
金刚石与石墨的比较
金刚石 石墨
无色透明，光彩夺 深灰黑色，有金属光泽， 颜色状态 目，正八面体晶体 不透明，细鳞片状固体
实例(2)氧元素的不同单质
[问题与讨论]
氧气、臭氧
1、你知道全球三大环境问题分别是什么吗？
臭氧破坏 地球气候变暖 生物物种急剧减少
2、臭氧层是如何形成的？为什么臭氧层能够阻挡 紫外线？ 3、臭氧与氧气的性质有何不同？它们之间有什么关 系？它们能否相互转化？
4、保护臭氧层的措施?
[阅读资料]
臭氧是地球的天然保护伞
松树的树脂在氧化过程中产生的。微量的臭氧不但不
臭，反而能使空气变得清新，特别是对呼吸道病人的
呼吸尤为有益。疗养院常常设在松林中，道理就在这
里。
[练 习]
(A) Na和Na+ (C) H2和D2
A. H2O 和D2O
1、下列各组物质中，互为同素异形体的是（ D ） (B) 16O和18O (D) 金刚石和石墨
2、同素异形体： 同一种元素形成的几种不同单质 ，互称为 该元素的同素异形体。 [注意] ①同种元素 ②不同单质 ③结构不同
实例(1)
碳元素的不同单质
金刚石、石墨、无定形碳、 C60（足球烯）、C70 、
纳米碳管等
[相互转化] 金刚石
隔绝空气 1000℃
隔绝空气 高温高压催化剂
石墨
石墨转化为金刚石的条件：
高一第五单元第一节 1.元素、核素、同位素、同素异形体比较
元素、核素、同位素、同素异形体比较一、同位素1．元素、核素、同位素概念的相互关系元素是具有相同核电荷数( 质子数) 的同一类原子的总称。
质子数决定了元素的种类，质子数相同时中子数可以不同。
我们把具有一定数目质子和一定数目中子的原子叫做核素。
这样，同一元素可能存在几种核素，这几种核素之间互称同位素，意思是在元素周期表中占有同一位置。
同位素是同一元素的核素之间的称谓，但习惯上我们常把某核素说成是该元素的同位素，例如12 C是碳的一种同位素。
二、同素异形体同一元素形成性质不同的单质叫这种元素的同素异形体，近20 多年人们对同素异形体的研究进展迅速，制得了意想不到的的同素异形体。
例如C60、N5、碳纳米管、单层石墨片等。
这些同素异形体往往具有优良的理化性质，有的已经成为材料科学新成员，在科研和生产中有着广泛的应用前景。
1．同素异形体的构成同种元素可形成多种单质，其原因是原子间能以多种方式相结合，根据原子的结合方式，可把同素异形体的构成分为3种情况。
⑴分子构成不同，最常见的是O2和O3，N2和新制得的固态的N5、C60和C720等，C60是由60 个碳原子构成的足球状分子，C720则是更大的椭圆球状分子。
⑵晶体类型不同碳有多种同素异形体，金刚石是原子晶体，C60是分子晶体，石墨等都属于过渡型晶体; 白磷是分子晶体，红磷是链状的，黑磷是层状的，都属于过渡性晶体; 灰锡是原子晶体，白锡是金属晶体。
⑶晶格类型不同硫也有多种同素异形体，其中主要是菱形硫和单斜硫，这两种单质都是由S8分子构成，但在晶体中分子的排列方式不同，所以宏观上前者的晶体接近菱形，后者的则呈柱状，它们的性质也略有差异。
三、同位素和同素异形体的比较同位素和同素异形体是两个不同范畴的概念，二者区别在于:1．同位素是同种元素的不同核素; 同素异形体是同一元素的不同单质。
前者针对核素，后者则指向单质。
2．同位素化学性质基本相同，同素异形体的物理性质明显不同。
1.1物质的组成、性质和分类(新课标
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------1.1物质的组成、性质和分类（新课标）2019 版高中化学二轮专题复习学案：1.1 物质的组成、性质和分类（新课标）物质的组成、性质和分类（新课标）专题一基本概念【备考策略】根据近几年高考命题特点和规律，复习本专题时，要注意一下几个方面。
1.要特别注意对国际单位制中七个基本物理量之一的物质的量的理解，不仅知道它是建立宏观与微观连接的重要物理量，更重要的是要了解它的内涵和外延，建构以物质的量为中心的知识网络体系。
比较重要的题型是有关阿伏加德罗常数的问题，涉及的概念很多。
另外，有关物质的量的计算以及物质的量应用于化学方程式的计算等。
2.对氧化还原反应概念的理解，纵观近年高考命题的发展趋势，氧化还原反应除注重考查基本概念外，出现了将氧化还原反应方程式配平和物质的分析推断相结合的趋势，特别是从生活应用入手，设计新的问题背景和思考阶梯。
3.离子反应：该类题目的主要题型有三个：一是考查离子方程式的书写，从高考试题的表现形式来看，除考查中学化学教材中所涉及的典型的离子反应方程式的书写外，越来越注重有关知识迁移应用的考查即信息给予题。
二是判断离子反程式的正误。
1 / 23三是离子共存题，离子共存的条件是：在溶液中离子之间不发生任何化学反应，如复分解反应，氧化还原反应，相互促进的水解反应，络合反应等。
在分析判断过程中，除要熟悉常见离子不能共存时所发生的离子反应外，还要注意题目的要求、限制条件，多种离子间的相互影响。
4.能源是社会生产生活中的热点问题。
复习时要理解燃烧热、中国和热、反应热到呢个概念，明确热化学方程式的书写，加强与电化学、化学平衡的联系与拓展，牢牢抓住盖斯定律的实质，并能熟练应用第 1 讲物质的组成、性质和分类【考纲点击】 1. 理解混合物和纯净物、单质和化合物、金属和非金属的概念。
同素异形体同分异构体
例子
碳的同素异形体包括 石墨、金刚石和富勒 烯等。
磷的同素异形体包括 白磷和红磷等。
氧的同素异形体包括 臭氧和氧气等。
性质
同素异形体通常具有不同的物理性质，如颜色、 熔点、沸点、硬度等。
同素异形体之间可以相互转化，但转化需要一定 的能量或条件。
同素异形体的稳定性取决于其结构，结构越稳定， 其稳定性越高。
乙醇和二甲醚也是同分异构体，它们 的分子式都是C2H6O，但结构不同。
性质
同分异构体的性质可能存在差异，因为它们的原子排列和连接方式不同， 导致分子间的相互作用和化学键的强度不同。
同分异构体的物理性质，如熔点、沸点、密度和溶解度等，可能存在差异。
同分异构体的化学性质也可能存在差异，因为它们在化学反应中的活性和 反应速率可能不同。
同素异形体同分异构体
目录
• 同素异形体 • 同分异构体 • 同素异形体与同分异构体的关系 • 化学中的同素异形体同分异构体 • 同素异形体同分异构体的应用
01 同素异形体
定义
同素异形体是指由同一种元素组成的不同单质。
同素异形体是化学元素的一种同素异形现象，其特点在于结构不同导致性质不同。
同素异形体之间可以通过化学反应相互转化。
03 同素异形体与同分异构体 的关系
区别
1 2 3
形成方式不同
同素异形体是由同一种元素组成的不同单质，而 同分异构体是由同一种化学式组成的不同化合物。
性质差异
同素异形体的物理性质和化学性质往往存在显著 差异，而同分异构体的物理性质和化学性质则可 能较为相似。
转化条件不同
同素异形体之间的转化通常需要外界条件的改变， 如温度、压力等，而同分异构体之间的转化则可 能通过化学反应实现。
高中化学 同素异形体有哪些
同素异形体有哪些
同一元素组成的不同种单质。
元素符号表示相同，分子式可不同，如石墨和金刚石、O2和O3；单质的组成或结构不同；物理性质不同，化学性质相似。
生活中最常见的，有碳的同素异形体：金刚石、石墨、富勒烯、碳纳米管、石墨烯和石墨炔；磷的同素异形体：白磷和红磷；氧的同素异形体：氧气、臭氧、四聚氧和红氧。
同素异形体,是相同元素组成,不同形态的单质.如碳元素就有金刚石、石墨、无定形碳等同素异形体.同素异形体由于结构不同,彼此间物理性质有差异；但由于是同种元素形成的单质,所以化学性质相似.
同素异形体是指由同样的单一化学元素组成，因排列方式不同，而具有不同性质的单质。
同素异形体之间的性质差异主要表现在物理性质上，化学性质上也有着活性的差异。
例如磷的两种同素异形体，红磷和白磷，它们的着火点分别是240和40摄氏度，但是充分燃烧之后的产物都是五氧化二磷；白磷有剧毒，可溶于二硫化碳，红磷无毒，却不溶于二硫化碳。
同素异形体之间在一定条件下可以相互转化，这种转化是一种化学变化。
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碳有三种同素异形体
碳有三种同素异形体，即金刚石、石墨和无定形碳。
无定形碳有炭黑、木炭、焦炭、骨炭、活性炭等。
统称黑碳。
这三种同素异形体的物理性质差别很大。
但在氧气里燃烧后的产物都是二氧化碳。
1.金刚石的晶体结构金刚石是典型的原子晶体，在这种晶体中的基本结构粒子是碳原子。
每个碳原子都以sp3杂化轨道与四个碳原子形成共价单键，键长为1.55×10-10 m，键角为109°28′，构成正四面体。
每个碳原子位于正四面体的中心，周围四个碳原子位于四个顶点上，在空间构成连续的、坚固的骨架结构。
因此，可以把整个晶体看成一个巨大的分子。
由于C—C键的键能大(为347 kJ/mol)，价电子都参与了共价键的形成，使得晶体中没有自由电子，所以金刚石是自然界中最坚硬的固体，熔点高达3 550 ℃，并且不导电。
2.石墨的晶体结构石墨晶体是属于混合键型的晶体。
石墨中的碳原子用sp2杂化轨道与相邻的三个碳原子以σ键结合，形成正六角形蜂巢状的平面层状结构，而每个碳原子还有一个2p轨道，其中有一个2p电子。
这些p轨道又都互相平行，并垂直于碳原子sp2杂化轨道构成的平面，形成了大π键。
因而这些π电子可以在整个碳原子平面上活动，类似金属键的性质。
而平面结构的层与层之间则依靠分子间作用力(范德华力)结合起来，形成石墨晶体.石墨有金属光泽，在层平面方向有很好的导电性质。
由于层间的分子间作用力弱，因此石墨晶体的层与层之间容易滑动，工业上用石墨作固体润滑剂。
3.无定形碳所谓无定形碳是指其内部结构而言。
实际上它们的内部结构并不是真正的无定形体，而是具有和石墨一样结构的晶体，只是由碳原子六角形环状平面形成的层状结构零乱而不规则，晶体形成有缺陷，而且晶粒微小，含有少量杂质。
无定形碳包括：炭黑木炭焦炭活性炭骨炭糖炭无定形碳跟少量砂子、氧化铁催化剂混合，在约3500℃中加热，使产生的碳蒸气凝聚，可得人造石墨。
文案编辑词条B 添加义项?文案，原指放书的桌子，后来指在桌子上写字的人。
【新教材】5.3.1 同素异形现象 同分异构现象练习-苏教版高中化学必修第一册(解析版)
5.3.1同素异形现象同分异构现象1、下列关于碳元素的同素异形体的叙述正确的是()A．碳元素形成的各种单质称为碳元素的同素异形体B．碳元素的同素异形体结构虽然不同，但性质差别不大C．碳元素的同素异形体性质不同，其用途相同D．碳元素的同素异形体只有金刚石、石墨和C60答案 A解析碳元素形成的不同单质原子间的排列方式不同，物理性质差别较大，化学性质相似，用途不同，如金刚石和石墨；金刚石、石墨和C60只是三种主要的碳单质。
2、．O2与O3在一定条件下可以相互转化，这一变化属于()A．物理变化B．化学变化C．氧化还原反应D．以上都不是答案 B3、下列各组物质中，不互为同素异形体的是()A．金刚石和C60B．红磷和P4C．O2和O3D．干冰与冰答案 D4．下列四组物质中互为同素异形体的是()A．纯碱与小苏打B．12CO和14COC．CH3CHO与D．金刚石和富勒烯(C60)答案 D解析A项，纯碱是Na2CO3，小苏打是NaHCO3，两者不是同素异形体，错误；B项，12CO和14CO是化合物，不是单质，故不互为同素异形体，错误；C项，CH3CHO与的分子式相同而结构不同，互为同分异构体，错误；D项，金刚石与富勒烯是由碳元素形成的两种不同单质，互为同素异形体，正确。
5、互为同分异构体的物质一定不可能具有()A．相同的分子式B．相同的结构C．相似的化学性质D．相同的相对分子质量答案 B解析互为同分异构体的物质的分子式相同，其相对分子质量也相同；互为同分异构体的物质结构不同，但其化学性质可能相似。
6、一瓶气体经化验分析只含有一种元素，则该气体是()A．一种单质B．一种化合物C．化合物和单质的混合物D．既可能是一种单质，又可能是几种单质的混合物答案 D解析该气体可能是一种单质，也可能是这种元素组成的几种单质的混合物，不能确定为纯净物或混合物。
7、据报道，碳纳米管是碳原子形成的大分子，其导电性是铜的1万倍；N5可用作烈性炸药。
同素异形体的相同点和不同点
同素异形体的相同点和不同点英文回答：Similarities and Differences of Isomers.Isomers are compounds that have the same molecular formula but different structural arrangements. They can be categorized into two main types: structural isomers and stereoisomers. Structural isomers have differentconnectivity of atoms, while stereoisomers have the same connectivity but differ in the spatial arrangement of atoms. Let's explore the similarities and differences betweenthese isomers.Similarities:1. Molecular Formula: Isomers have the same molecular formula, which means they have the same number and types of atoms. For example, both structural and stereoisomers ofC6H12O6 have six carbon atoms, twelve hydrogen atoms, andsix oxygen atoms.2. Chemical Properties: Isomers generally have similar chemical properties due to the same types and numbers of atoms. They may react similarly with other compounds and undergo similar chemical reactions.3. Physical Properties: Isomers often have comparable physical properties such as boiling point, melting point, and density. This is because these properties are primarily determined by the types and arrangements of atoms within the molecule, which remain the same in isomers.Differences:1. Structural Arrangement: Structural isomers differ in the connectivity of atoms. They have different arrangements of atoms within the molecule, resulting in different chemical properties. For example, n-pentane and isopentane are structural isomers of C5H12, with different arrangements of carbon atoms.2. Spatial Arrangement: Stereoisomers have the same connectivity of atoms but differ in the spatial arrangement. This difference arises due to the presence of chiralcenters or the presence of double bonds that restrict rotation. For example, cis-2-butene and trans-2-butene are stereoisomers of C4H8, with different spatial arrangements around the double bond.3. Isomerism Type: Structural isomers and stereoisomers represent different types of isomerism. Structural isomers arise due to differences in connectivity, while stereoisomers arise due to differences in spatial arrangement. This distinction is crucial in understanding the nature of isomerism.4. Isomerism Examples: Structural isomers can havevastly different chemical properties and reactivity. For example, ethanol and dimethyl ether are structural isomersof C2H6O, with different boiling points and solubilities.On the other hand, stereoisomers often exhibit differencesin biological activity and optical properties. For instance, the enantiomers of ibuprofen have different pharmacologicaleffects.中文回答：同素异形体的相同点和不同点。
同素异形体
同素异形体同素异形体:是指由同样的单一化学元素组成，因排列方式不同，而具有不同性质的单质。
同素异形体之间的性质差异主要表现在物理性质上，性质差异的原因是结构不同。
化学性质上也有着活性的差异。
例如磷的两种同素异形体，红磷和白磷，它们的着火点分别是240和40摄氏度，但是充分燃烧之后的产物都是五氧化二磷；白磷有剧毒，可溶于二硫化碳，红磷无毒，却不溶于二硫化碳。
同素异形体之间在一定条件下可以相互转化，这种转化是一种化学变化，但不属于氧化还原反应。
例如:氧气是没有颜色、没有气味的气体，而臭氧是淡蓝色、有鱼腥味的气体；氧气的沸点为-183℃，而臭氧的沸点为-112.4℃。
同素异形体的存在不是个别的孤立的现象，而是非金属元素（也包括周期表上对角线附近的少数金属）的最外层电子数较多，成键方式多样的宏观反映。
稀有气体元素由于原子结构的稳定性，氢及卤素由于成键方式的单一性，都难以形成同素异形体。
同素异形体的化学性质相似。
以熟知的金刚石与石墨为例，金刚石每个碳原子与相邻的四个碳原子以共价键连接，形成四面体结构，是一种原子晶体。
而石墨中，碳原子呈层状排列，每一层的碳原子以共价键连接形成平面六边形，因此相对稳定，但层与层只见仅依靠微弱的分子间作用力连接，易发生相对滑动，因此石墨的化学性质与金刚石相比更为活泼，物理性质差异更加明显，金刚石是无色透明的晶体，熔点与硬度远大于石墨。
而石墨是深灰色、质软、不透明，易导电的片状固体。
生活中最常见的同素异形体:1\碳的同素异形体：金刚石、石墨、富勒烯、碳纳米管、石墨烯和石墨炔；2\磷的同素异形体：白磷和红磷；3\氧的同素异形体：氧气、臭氧、四聚氧和红氧。
4\硫的同素异形体：有许多同素异形体,最常见的是晶状的单斜硫和斜方硫适用对象-----单质形成方式-----原子排列方式与数目化学式-----元素符号相同，分子式可以不同物理性质-----有差异化学性质-----有差异※※与同分异构体关系※※与同位素关系(一) 形成方式1．组成分子里原子个数不同，如：氧气（O₂）和臭氧（O₃）。
碳的同素异形体
Allotrope of carbon
同素异形体
• 同素异形体是指由同样的单一化学元素组成，但性质却
不相同的单质。同素异形体之间的性质差异主要表现在物 理性质上，化学性质上也有着活性的差异。
例： 物质名称
化学性质
着火点 外观
毒性
白磷 红磷
活泼 不活泼
40℃ 240℃
淡黄色 紫红色
有毒 无毒
拓展：石墨烯
石墨烯是一种二维晶体，最大的特性是其中电子的运动速度达到了光
速的1/300，远远超过了电子在一般导体中的运动速度。常见的石墨是 由一层层以蜂窝状有序排列的平面碳原子堆叠而形成的，石墨的层间作 用力较弱，很容易互相剥离，形成薄薄的石墨片。当把石墨片剥成单层 之后，这种只有一个碳原子厚度的单层就是石墨烯。石墨烯既是最薄的 材料，也是最强韧的材料，断裂强度比最好的钢材还要高200倍。同时 它又有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20%。
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金刚石
金刚石是最为坚固的一种碳结构，成空间网状结构，最终形成了一种
硬度大、活性差的固体。金刚石的熔沸点高，熔点超过3500℃，相当 于某些恒星表面温度。在金刚石分子中，每一个碳原子都被另外四个碳 原子包围着，这些碳原子以很强的结合力连接在一起，形成了一个巨大 的分子，由于钻石中的C-C键很强，所以所有的电子都参与了共价键的 形成，没有自由电子，因此金刚石很坚硬，是绝缘体。用途是作装饰品， 钻头材料等。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ返回
总结
碳的同素异形体它们晶体结构和键型都不同。碳同素异形体系统
横跨完全极端且十分不同的范围。化学性质与物理性质均有差异，以熟 知的金刚石与石墨为例，金刚石每个碳原子与相邻的四个碳原子以共价 键连接，形成四面体结构。而石墨中，碳原子呈层状排列，每一层的碳
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。
(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)。
四同比较
同素异形体
同系物
同分异构体
定义
结构相似，分子组成 质子数相同，中子数不同的 由同一种元素组成的不 相差一个或若干个CH2 原子(核素) 同单质 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
元素符号表示相同，分 元素符号表示不同，如、、 子式可以不同，如O2和 O3
不同
下列各组物质，其中属于同系物的是( )。 (1)乙烯和苯乙烯 (2)丙烯酸和油酸 (3)乙醇和丙二醇 (4)丁二烯与异戊二烯 (5)蔗糖与麦芽糖 A．(1)(2)(3)(4) B．(2)(4) C．(1)(2)(4)(5) D．(1)(2)(4)
同系物是指结构相似，即组成元素相同，官能团种类、个数相同，在分子组 成上相差一个或若干个CH2原子团，即分子组成通式相同的物质。乙烯和苯乙 烯，后者含有苯环而前者没有；丙烯酸和油酸含有的官能团都是双键和羧基， 而且数目相同所以是同系物；乙醇和丙二醇官能团的数目不同；丁二烯与异 戊二烯都是共轭二烯烃，是同系物；蔗糖和麦芽糖是同分异构体而不是同系 物。正确选项为B。
相同
结构
电子层结构相同，原子核结 单质的组成或结构不同 构不同
相似
不同
性质
物理性质不同，化学性质相 物理性质不同，化学性 物理性质不同，化学 同 质相同 性质相似
物理性质不同，化 学性质不一定相同
同位素 氢有三种同位素H氕、D氘、T氚 同一元素的不同原子 其原子质子数相同 中子数不同 质量数不同
同素异形体 氧的同素异形体 氧气O2 臭氧O3 碳的同素异形体：石墨、金刚石以及C60 其实同样的单一化学元素组成，但性质却不相同的单质 甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8)、丁烷(C4H10)等是同系物，可用 CnH2n+2表示。 结构相似、分子组成相差若干个“CH2”原子团的有机化合物互相称为 同系物。同系物必须是同一类物质（含有相同且数量相等的官能团， 羟基例外，酚和醇不能成为同系物，如苯酚和苯甲醇）
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拓展视野
白磷： 白色或浅黄色蜡状固体，剧毒。在空气
中能自燃（着火点是40OC），应保存在 冷水中。
红棕色粉末，无毒，在空气中能稳定存 红磷： 在。（着火点是240℃）。
隔绝空气加热到260℃
红磷
白磷
隔绝空气加热到416℃迅速冷却
拓展视野
白磷：
红磷：
思考：
根据以上同素异形体的学习，请归纳 小结：同素异形体之间，什么性质相同？ 什么性质不同？为什么？
同素异形体的化学性质基本相同
（由同种元素形成的单质）
(1)C O2 点燃 CO2
（2）氧气和臭氧都具有强氧化性， 臭氧的氧化性更强。
(3)4P 5O2 点燃 2P2O5
同素异形体的物理性质不同（空间结构 不同）
同素异形体之间转化
(1)C(石墨) C（金刚石）
(2)3O 2 放电 2O3
（ 3）
其他元素有没有存在 同素异形体？
如：O2和O3，红磷和白磷等。
臭氧与氧气的性质对比
氧气 元素组成 氧元素 O2
无色气体 无味 有氧化性
臭氧 O3
淡蓝色气体 有鱼腥味 氧化性较氧气更强
分子式 通常状态
气味 化学性质 分子结构： 相互转化
3O2
放电
2O3
臭氧层空洞的扩大
臭氧的用途
臭氧可用于漂白和消毒。某些染料受到臭氧
按照碳、氢原子形成共价键的 特征，画出组成为C4H10的有机化 合物的分子结构式。你可以画出 几种不同的分子结构式？
分子式
球棍模型
C4H10
问题思考
随着研究的深入，一系列碳的“笼状”的富勒烯 被科学界发现并制得，其中有C28、C32、C50、C70、 C84 、C240 、C500等。开创了一个全新碳“笼状” 分子应用研究新领域。
科技前沿
“笼状”分子应用研究 （1）空心笼结构“包裹”一些
金属离子，制成超导材料。
（2）空心笼结构“包容”一些
思考：
1、钠原子(Na)和钠离子(Na+)都是同 一种元素－钠元素形成的，它们是 同素异形体吗？ 2、Fe2O3和Fe3O4的组成元素完全相 同，它们是同素异形体吗？ 1 2 3、1H与1H互为什么关系？
同素异形体与同位素的比较
同素异形体 定义
研究对象
同位素
同一种元素形 质子数相同、中 成的不同单质 子数不同的原子 单质 原子 1H、2H、3H 35Cl、37Cl
的强烈氧化作用会褪色，臭氧可以杀死许多细菌，
因此，它是一种很好的脱色剂和消毒剂。
臭氧发生器
臭氧空气除味机
资料
空气中的微量臭氧能刺激中枢神经，加速血 液循环，令人产生爽快和振奋的感觉，但当空气 中臭氧的含量超过10－5 %（体积分数）时，就会 对人体、动植物，以及其他暴露在空气中的物质 造成危害。 高压电机和复印机在工作 时，也会产生臭氧。因此， 这些地方要注意通风，保 持空气流通。
石墨是层状结构，层内为正 六边形的网状结构，层间分 子间作用力弱，所以层与层 间易滑动
金刚石与石墨都是由同种元素(C)所 形成的不同的单质，这种现象称为？ 金刚石和石墨互称为？
一、同素异形现象
1、同素异形现象：
同种元素形成多种不同单质 的现象。
2、同素异形体：
同一种元素形成的不同单质 。
注意： （1）同种元素； （2）不同单质； （3）结构不同。
必修2
专题1
第三单元
从微观结构看物质的多样性
1.3.1 同素异形现象与 同分异构现象
1、同种元素形成的单质一定是 同一种物质吗? 2、种类有限的元素构成数不清的 物质，你们知道哪种元素形成的物 质种类最多吗？
碳－－生命的基础元素 碳在地壳中的含量只占0.087%。但含碳元素的 单质和化合物达到90%以上。它们在国民经济和 我们日常生活里占有非常重要的地位。
石墨
颜色状态 无色透明，有光泽 硬度 熔点 导电性 用途
天然最硬物质 很高 不导电 装饰
思考：金刚石和石墨的物理性质为什么不一样？ （在硬度和导电性方面有很大的差异）
金刚石和石墨物理性质的差异，主要是由于碳原 子排列结构的不同引起的
金刚石晶体中形成空 间网状结构，原子间 的作用力很强。
三维空心球状结构。 （包括C60、C70和纳 碳还有其他的同素异形体吗？ 米碳管等） 其中C60是60个碳原子形成的封闭笼 状分子，形似足球，故称之为“足球 烯”）
拓展视野1
C60的发现 1985年，科学家克鲁托、斯莫利、柯 尔，通过激光照射石墨实验，发现碳新 型单质C60分子。并在建筑设计师富勒设 计球形建筑的启发下，绘制出由20个正 六边形和12个正五边形构成的“笼状” 分子结构，并把它命名为“富勒烯”， 因分子结构形似足球，又称为“足球 烯”。1996年三人因此获诺贝尔化学奖 。 C60结构
有没有可能把廉价的石墨 转变为昂贵的金刚石呢？
3、同素异形体间的转换： 石墨转变为金刚石
• 工业上利用高温（1273K），高压 （5X106~8X106kPa）以Co或Ni为催化 剂，将石墨转变为金刚石，大量生产人 造金刚石。 • 人们还利用爆炸产生的压力由石墨 制得金刚石微晶。
富勒烯：固态碳的第三种结构形式，
世界最大的绿色钻石 41克拉 （8.2克）
世界最大的有色钻石 407.48克拉（81.50克）
(1克拉=200毫克=0.2克)
铅笔（石墨）
钻石（金刚石）
都 是 碳 元 素 的 单 质
碳元素的单质
石墨 金刚石
金刚石与石墨的比较：
金刚石 组成元素 碳元素
灰黑色，不透明 最软矿物之一 很高 导电
常见实例 金刚石、石墨
下图各含碳化合物分子中每个碳原子 和氢原子分别能形成几个共价键?碳原子之 间是怎样连接的?
碳、氢原子的成键方式：
（1）碳原子：能形成四个共价键 氢原子：只能形成一个共价键 （2）碳原子与碳原子能够通过一对、两对 或三对共用电子对相结合，分别构成碳碳 单键、碳碳双键、碳碳叁键，还可以是碳 链、碳环。
治疗癌症放射性元素药物，减
少对人体的伤害。
（3）不损坏结构基础上，吸附
和放出电子，制成高效化学电 池。 （ 4） …
拓展视野2 碳纳米管的发现 1991年，日本科学家饭岛博士 。在对石墨进行电弧 放电实验时，发现了有单层、多层石墨卷曲而成的碳纳 米碳管。纳米碳管的发现也给材料化学的研究带来了新 的变革。