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同分异构体知识

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同分异构体知识

一、同分异构现象和同分异构体的概念
（一）定义
化合物具有相同的分子式，但具有不同结构的现象，叫做同分异构现象；具有相同分子式而结构不同的化合物互为同分异构体。
（二）对同分异构体概念的理解：
（1）内涵：分子式相同；分子结构不同。
（2）外延：同分异构体研究的对象是化合物，包括有机物和无机物。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NH4CNO（氰酸铵）和尿素CO（NH2）2；也可以是无机物之间如[Pu(H2O)4]Cl3和[Pu(H2O)2Cl2]•2H2O•Cl、HOC≡N（氰酸）和HN＝C＝O（异氰酸），还有如无机物Pt(NH3)2Cl2的平面结构有两种：



（3）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。
    （4）同分异构体中的“结构不同“是从较为具体的角度讨论分子结构是否相同，对于分子式相同的分子，其“结构不同”既可以是碳链碳键的不同也可以是官能团的种类不同，还可以是原子或官能团在碳链上的位置不同，原子的连接顺序不同或空间结构不同等，只要有不同，就可以说其结构不同。
注意：同一类物质中碳链骨架即原子联结顺序不同。这要和同系物概念中的结构相似区别开来，同系物中把同一类物质中碳原子连接顺序不同归结为结构相似，但在同分异构体中却把这种情况归为结构不同。
（4）同分异构体可以属于同一类物质，也可以属于不同类物质；可以是有机物，也可以是无机物。
相对分子质量相同，结构不同的化合物不一定是同分异构体，如丙烷和乙醛；相对分子质量相同，组成相同，结构不同的化合物不一定是同分异构体，如萘和壬烷；实验式相同，结构不同的化合物不一定是同分异构体，如甲醛和乙酸；相对分子质量相同，实验式相同，结构不同的化合物一定是同分异构体。
（三）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
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。

属于同位素的原子之间的相同点是质子数相同，但不能是同种原子，这就要求中子数不同。例如氕氘氚。另外还要注意，这里的原子概念是广义的，包括带电的原子，即简单离子。
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。值得注意的是同类物质中分子式相同结构不同的物质，在中学不把它们叫做同系物，只认为它们是同分异构体。
(1)同系物中的“结构相似”是从较为宏观（即从整体结构）的角度对一系列物质的共同的结构特征而言的，如碳骼碳键、官能团的种类和数目等。CH3 CH3如CH3CH2CH3、CH3CH2CH3和 CH3C（CH3）2CH3属于碳架相同，化学键类型相同的整体结构相似，它们都是链状，都是含有C—C和C—H两种共价键。
对结构相似理解要把握3个要点：碳键碳架要相似，如乙烯和环丙烷碳键碳架均不同，所以它们不是同系物；官能团的类别、官能团的数目要相同，如乙醇和乙二醇它们的官能团相同，但数目不相同；官能团与其它原子连接方式均相同，如苯酚与苯甲醇，前者是酚，羟基
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