同素异形体和同分异构体

1.3.1同素异形现象与同分异构现象必修2专题1第三单元从微观结构看物质的多样性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。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1772年拉瓦锡证明金刚石可燃，生成CO2，进一步测定后确定金刚石是由碳组成的单质。1779年舍勒证明石墨可燃，也生成CO2，进一步测定后确定石墨是由碳组成的单质。化学性质是相似的金刚石石墨组成元素颜色状态硬度熔点导电性用途无色透明，有光泽灰黑色，不透明天然最硬物质金刚石与石墨的比较：碳元素铅笔芯H.B电极润滑剂装饰品切割玻璃、大理石钻探机钻头导电不导电很高很高最软矿物之一思考：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，主要是由于碳原子的成键方式和排列方式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。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？同一种元素形成的不同单质。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：注意：（1）同种元素；（2）不同单质；（3）结构不同。有没有可能把廉价的石墨转变为昂贵的金刚石呢？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。3、同素异形体间的转换：化学变化其中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”）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）碳还有其他的同素异形体吗？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。拓展视野1C60结构碳纳米管的发现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。拓展视野2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臭氧元素组成分子式通常状态气味化学性质分子结构：相互转化氧元素O2O3无色气体淡蓝色气体无味有鱼腥味氧化性较氧气更强有氧化性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隔绝空气加热到260℃红磷白磷隔绝空气加热到416℃迅速冷却白磷：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，在空气中能稳定存在。（着火点是240℃）。红磷：拓展视野白磷：红磷：拓展视野思考：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）22CO点燃O(1)C（2）氧气和臭氧都具有强氧化性，臭氧的氧化性更强。522O2P点燃5O(3)4P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（金刚石）石墨C)((1)C322O(2)3O放电（3）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？3、1H与1H互为什么关系？21不是不是同位素同种元素形成的单质不一定是同一种物质，那么分子式相同的物质一定是同一种物质吗?思考:根据碳、氢原子形成共价键的特征，我们来预测组成为C4H10可能的分子结构，书写其结构式。分子式C4H10C4H10球棍模型结构式名称沸点正丁烷异丁烷－0.5℃－11.7℃1、同分异构现象:化合物具有相同的分子式，但具有不同结构的现象，叫做分子式相同而结构不同的化合物互称为2、同分异构体:二、同分异构现象同分异构现象。同分异构体。同：分子式相同不同：结构不同、不同化合物、性质不同同分异构体中，分子式相同，相对分子质量？相对分子质量相同的化合物互为同分异构体吗？如：H3PO4和H2SO4、N2和CO相同不是分子式C2H6OC2H6O球棍模型结构式名称乙醇二甲醚沸点78℃－23℃同位素同素异形体同分异构体概念对象相同点不同点举例相近概念的比较质子数相同、中子数不同的原子同一种元素形成的不同单质分子式相同，结构不同的化合物原子单质化合物质子数元素种类分子式中子数结构结构12C、13CO2、O3乙醇和二甲醚D随堂练习1、近年来，科学家发现一种新的由碳元素组成的物质，化学式为C60，下列说法中错误的是()AC60由分子构成BC60和石墨、金刚石都是碳的同素异形体CC60在纯氧中充分燃烧生成CO2DC60的摩尔质量为7202、纳米碳管是一种由碳原子构成的直径为几个纳米的空心管.下列说法错误的是()A.纳米碳管是一种新型的有机化合物B.纳米碳管材料中含离子键C.纳米碳管材料管道多,表面积大,吸附能力强D.纳米碳管在常温下化学性质稳定.AB随堂练习3、判断下面哪些是同素异形体（），哪些是同位素（）A.红磷、白磷B.水、重水C.16O、17O、18OD.金刚石、石墨随堂练习ADC4、据报道，最近科学家在宇宙中发现了H3分子，则H2和H3属于()A同位素B同素异形体C同分异构体D同种物质B下列各组物质属于同位素的是；属于同素异形体的是；属于同分异构体的是。1.O2与O3ClCl.237173517与3.CH3CH3与CH3CH2CH2CH34.氕、氘、氚5.CH3CH2CH2CH2CH3CH3－C－CH3CH3CH3与练习：2、4156.水银与汞蒸气金刚石------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------120º共价键分子间作用力石墨