判断有机物熔点沸点的规律

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有机物熔沸点规律
中学的有机化学知识系统性强,用归纳和演绎的方法很容易掌握各类有机物的化学性质。

但对于其物理性质总觉得杂乱无章,无规律可循,其实有机物的熔、沸点高低也是由其结构决定的。

有机物的晶体大多是分子晶体,它们的熔、沸点取决于有机物分子间作用力的大小,而分子间作用力与分子的结构(有无H键、有无极性基团、饱和程度)、分子量等有关。

主要分为下面四个情况:
1.组成和结构相似的物质,分子量越大,其分子间作用力就越大。

所以有机物中的同系物随分子中碳原子个数增加,熔、沸点升高。

在通常状况下分子中含四个碳原子以下的烷烃、烯烃、炔烃是气体,含四个碳原子以上的是液体,含更多碳原子的是固体。

2.分子式相同时,直键分子间的作用力要比带支键分子间的作用力大,支键越多,排列越不规则,分子间作用力越小。

如:
分子间作用力:正戊烷>异戊烷>新戊烷。

沸点: 30.07℃>27.9℃>9.5℃
3.分子中元素种类和碳原子个数相同时,分子中有不饱和键的物质熔、沸点要低些。

如: C2H6 C2H4 硬脂酸油酸
熔点:-88.63℃>-103.7℃ 69.5℃>14.0℃
4.分子量相近时,极性分子间作用力大于非极性分子间的作用力。

分子中极性基团越多,分子间作用力越大。

如:
分子间作用力:C2H5OH>CH3OCH3 C2H5Cl>CH3CH2CH3
沸点: 78.5℃>34.51℃ 12.27℃>0.5℃
苯同系物看取代基位置
相同的取代物,邻位>间位>对位
如:二甲苯有三种同分异构体:邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯。

我们可以这样理解,把这些分子看作一个球体,这三种分子的体积依次增大,分子间的距离也增大,因而分子间作用力减小,熔沸点就降低。

因此它们的沸点依次降低。

分子量相同看分子极性
如果有机物分子是极性分子,由于极性分子具有偶极,而偶极是电性的。

因此,极性分子之间除了具有色散力外,还具有偶极之间的静电引力。

这样,极性分子之间的分子间力比非极性分子要大得多,所以使沸点升高。

例如分子量相同的丁烷和丙酮:
分子量结构沸点(℃)
丙酮 58 CH3COCH3 56.2
丁烷 58 CH3CH2CH2CH3 —0.5
丙酮分子中含有羰基,由于碳氧电负性不同,碳原子上带有部分正电荷,氧原子上带有部分负电荷。

当这样的极性分子相互接近时,势必产生较大的分子间力,从而表现出沸点值较大程度地升高。

不要忘记看氢键
如果有机物分子间能形成氢键,在液态时,分子间就能通过氢键结合形成较大的缔合体。

这样的液体沸腾气化时,不仅要破坏分子间的范德华力,而且还必须消耗较多的能量破坏分子间的氢键,因此,含有氢键的有机物较之分子量相近的其它有机物,应具有反常的高沸点。

例如甲醇和乙烷:
分子量结构沸点(℃)
甲醇 32 CH3OH 64.9
乙烷 30 CH3—CH3 —88.6
醇的沸点反常高就是由于其分子间有较强的氢键而发生缔合。

除了醇之外,酚、羧酸和胺等也含有氢键,其沸点也相应较高。

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