同位素、同素異形體、同系物、同分異構體和同種物質的比較

　　。同位素、同素異形體、同系物和同分異構體的比較

　　化學基本概念反映化學物質的本質屬性，是化學的基礎。明確概念的內涵與外延，是正確把握知識的要素，也是正確判斷和推理的基礎，因此在概念的教學中，讓學生掌握、運用概念，尤為重要。同位素、同素異形體、同系物、同分異構體和同一種物質等化學中幾個經常用到的概念，也是一些同學經常混淆的概念，下面就這幾個概念的區別加以詳細的說明。

　　對于同位素、同素異形體、同系物和同分異構體這四個概念，學習時應著重從其定義、對象、化學式、結構和性質等方面進行比較，抓住各自的不同點，從而理解和掌握。這幾個概念都表明了事物之間的關系，下表列出了比較了它們的異同：

　　同位素    同素異形體    同系物    同分異構體

　　定義    質子數相同，中子數不同的原子(核素)    由同一種元素組成的不同單質    結構相似，分子組成相差一個或若干個CH2基團的物質    分子式相同，結構不同的化合物

　　對象    原子    單質    化合物    化合物

　　化學式    元素符號表示不同，如 、 、

　　元素符號表示相同，分子式可以不同，如O2和O3    不同    相同

　　結構    電子層結構相同，原子核結構不同    單質的組成或結構不同    相似    不同

　　性質    物理性質不同，化學性質相同    物理性質不同，化學性質相同    物理性質不同，化學性質相似    物理性質不同，化學性質不一定相同

　　說明：

　　1、同位素的對象是原子，在元素周期表上占有同一位置,化學性質基本相同,但原子質量或質量數不同,從而其質譜行為、放射性轉變和物理性質(例如在氣態下的擴散本領)有所差異。

　　2、同素異形體的對象是單質，同素異形體的組成元素相同，結構不同，物理性質差異較大，化學性質有相似性，但也有差異。如金剛石和石墨的導電性、硬度均不同，雖都能與氧氣反應生成CO2，由于反應的熱效應不同，二者的穩定性不同（石墨比金剛石能量低，石墨比金剛石穩定）。

　　同素異形體的形成方式有三種：

　　(1)組成分子的原子數目不同，例如： O2和O3 。

　　(2)晶格中原子的排列方式不同，例如：金剛石和石墨。

　　(3)晶格中分子排列的方式不同，例如：正交硫和單斜硫(高中不要求此種)。

　　注意：同素異形體指的是由同種元素形成的結構不同的單質，如H2和D2的結構相同，不屬于同素異形體。

　　3、同系物的對象是有機化合物，屬于同系物的有機物必須結構相似，在有機物的分類中，屬于同一類物質，通式相同，化學性質相似，差異是分子式不同，相對分子質量不同，在組成上相差一個或若干個CH2原子團，相對分子質量相差14的整數倍，如分子中含碳原子數不同的烷烴之間就屬于同系物。

　　(1)結構相似指的是組成元素相同，官能團的類別、官能團的數目及連接方式均相同。結構相似不一定是完全相同，如CH3CH2CH3和(CH3)4C，前者無支鏈，后者有支鏈，但二者仍為同系物。

　　(2)通式相同，但通式相同不一定是同系物。例如：乙醇與乙醚它們的通式都是CnH2n+2O,但他們官能團類別不同,不是同系物。又如：乙烯與環丁烷,它們的通式都是CnH2n,但不是同系物。

　　(3) 在分子組成上必須相差一個或若干個CH2原子團。但分子組成上相差一個或若干個CH2原子團的物質卻不一定是同系物，如CH3CH2Br和CH3CH2CH2Cl都是鹵代烴，且組成相差一個CH2原子團，但二者不是同系物。

　　(4)同系物具有相似的化學性質，物理性質有一定的遞變規律，如隨碳原子個數的增多，同系物的熔、沸點逐漸升高；如果碳原子個數相同，則有支鏈的熔、沸點低，且支鏈越對稱，熔、沸點越低。如沸點：正戊烷＞異戊烷＞新戊烷。同系物的密度一般隨著碳原子個數的增多而增大。