Причины многообразия веществ
Изомерия, изомеры
Изомерия - это явление существования разных веществ-изомеров, имеющих
одинаковый качественный и количественный состав (т.е. одинаковую молекулярную формулу), но
разное строение и, следовательно, разные свойства.
Например, формуле С2Н6О соответствует два соединения — этанол С2Н5ОН и диметиловый эфир СН3ОСН3, физические и химические свойства которых различны: при обычных условиях этанол — жидкость, диметиловый эфир — газ; этанол неограниченно растворяется в воде, растворимость диметилового эфира значительно меньше; этанол реагирует с натрием с выделением водорода, диметиловый эфир не вступает с ним во взаимодействие. Причина различия свойств этих веществ заключается в различии их химического строения:
СН2-СН3-ОН СН3-О-СН3
Этанол Диметиловый эфир
Виды изомерии
Изомеры — вещества, имеющие одинаковую молекулярную формулу, но разное строение и разные физические и химические свойства.
Различают несколько видов изомерии. Структурная изомерия вызвана разным порядком соединения атомов углерода в молекуле. Структурные изомеры могут отличаться строением углеродного скелета, положением кратной связи и заместителей, также могут также относиться к разным классам органических соединений.
Пространственная изомерия вызвана различным положением атомов в пространстве. Геометрические изомеры имеют одинаковый порядок связи атомов, но различаются их пространственным расположением, что обусловливает их различные свойства. Оптическая изомерия характерна для веществ, содержащих так называемый асимметрический атом углерода (), т. е. атом углерода, соединенный с четырьмя различными заместителями. Оптические изомеры не совпадают со своим зеркальным отражением.
Гомологи, гомологический ряд
Гомологи – вещества, сходные по строению и химическим свойствам, но отличающиеся друг от друга по составу молекул на одну или несколько групп атомов СН2 (это гомологическая разность), называются гомологами и образуют гомологический ряд
Гомология – явление существования гомологов.
Например: гомологический ряд метана: гомологический ряд этена:
Общая формула: СnH2n+2 СnH2n
СН4 метан -
СН3 – СН3 этан СН2= СН2 этен
СН3 – СН2 – СН3 пропан СН2 = СН – СН3 пропен
Если от молекулы предельного углеводорода отнять один атом водорода, то такой
остаток молекулы называется ® радикалом
Например:
СН4 метан R радикал - СН3 метил
С2Н6 этан R радикал – С2Н5 этил
С3Н8 пропан R радикал – С3Н7 пропил
Аллотропия, аллотропные модификации (видоизменения) элементов
Аллотропия - существование двух и более простых веществ одного и того же
химического элемента, различных по строению и свойствам.
Углерод
| Алмаз- SP3 гибридизация | Графит- SP2 гибридизация |
| Фулерен -SP2 гибридизация | Графен-SP2 гибридизация |
| Карбин -SP гибридизация |
| Признаки | Алмаз (С) | Графит (С) |
| Состав молекулы | атомы углерода | атомы углерода |
| Цвет | Прозрачный | Серо-чёрное вещество, с металлическим блеском, жирное на ощупь |
| Агрегатное состояние | Очень твёрдый | Мягкий |
| Теплопроводность и электропроводность | Не проводит тепло и электричество | Проводит тепло и электричество |
| Тип кристаллической решётки | Атомная | Атомная |
Аллотропия углерода обусловлена различным расположением атомов в кристаллической решётке
Алмаз и графит-атомная кристаллическая решётка, Фулерен-молекулярная (С60)
Изотопия, изотопы
Изотопы -это разновидности атомов одного и того же вида, имеющие один и тот же заряд
ядра атома, но разные массы (изотопы (“изос” – равный, одинаковый, “топос” – место), т. е. занимающие одно и то же место. Данное явление получило название изотопия). Также изотопы называются нуклидами элементов, так как в их ядрах одинаковое число протонов и разное — нейтронов.
Различают изотопы устойчивые (стабильные) и радиоактивные. Известно 3437 изотопов всех элементов, из них 252 изотопа стабильные.
Пример изотопов: 816О, 817О, 818О — три стабильных изотопа кислорода.
Тестовая работа
Выберите один правильный ответ.
1. Вещества: СН3СООН и С4Н9СООН – это:
а) изомеры б) гомологи в) изотопы г) аллотропные видоизменения
2. Алмаз и графит –это: а) изомеры б) гомологи в) изотопы г) аллотропные видоизменения
3. Атомы: 135Ва и 137Ва- это а) изомеры б) гомологи в) изотопы г) аллотропные видоизменения
4. Вещества: СН3-О- СН3 и С2Н5ОН – это
а) изомеры б) гомологи в) изотопы г) аллотропные видоизменения
5. Изомерия для указанных соединений CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – OH и CH3 - CH(OH) – CH2 – CH3
относится к:
а) изомерия углеродной цепи в) изомерия положения функциональной группы
б) изомерия положения кратной связи г) пространственная изомерия
6. Гомологом ацетилена является: а) пропин б) этилен в) анилин г) аланин
7. Существование изомеров возможно для: а) CH4 б)С2H2C12 в) C2H6 г) C3H8
8. Изомеры различаются:
а) составом и строением молекул; б) составом молекул и химическими свойствами;
в) физическими свойствами и строением молекул; г) составом молекул и физическими свойствами.
9. Изомерия для cоединений CH2=CH-CH2-CH3 и CH3-CH=CH-CH3 относится к
а) изомерия положения функциональной группы б) пространственная изомерия
в)оптическая изомерия г) изомерия положения кратной связи
10. Озон и кислород –это: а) изомеры б) гомологи в) изотопы г) аллотропные видоизменения