同素异形现象同分异构现象

第三单元从微观结构看物质的多样性专题5微观结构与物质的多样性物质的多样性同位素同素异形现象同分异构现象不同类型的晶体思考：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。碳－－生命的基础元素

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。

1799年法国科学家摩尔沃将一颗金刚石转变为石墨。

1955年美国科学家霍尔在1650℃、95000个大气压下用石墨合成了金刚石。碳元素我们通常把碳元素形成多种单质的这种现象称为同素异形现象，把金刚石和石墨互称为同素异形体，那么同素异形现象和同素异形体的定义是什么？第三单元从微观结构看物质的多样性专题5微观结构与物质的多样性同素异形现象一、定义同素异形现象：同种元素形成多种不同单质的现象◆同素异形体：同一种元素形成的不同单质

★二要素:同种元素、单质二、常见的几组同素异形体1.碳的同素异形体金刚石世界上最大的钻石——库利南一号世界最大的有色钻石克拉（克）二、常见的几组同素异形体1.碳的同素异形体金刚石石墨C60的发现

1985年，美国得克萨斯州罗斯大学的科学家制造出了碳新型单质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，因分子结构形似足球，又称为“足球烯”。

足球烯分子笼状结构具有向外开放的面，而内部却是空的，这就有可能将其他物质引入到该球体内部。例如科学家已经尝试着在这些中空的物质中加各种各样的金属，使之具有超导性。拓展视野1

随着研究的深入，一系列碳的“笼状”的富勒烯被科学界发现并制得，其中有C28、C32、C50、C70、C84、C240、C500等。开创了一个全新碳“笼状”分子应用研究新领域。拓展视野2C70二、常见的几组同素异形体1.碳的同素异形体金刚石石墨富勒烯（C60、C70等）纳米碳管拓展视野3

纳米碳管的发现

纳米碳管可分单层及多层，是由单层、多层同心轴石墨卷曲而成的中空碳管。前后末端类似半圆形，使整个碳管成为一个封闭的结构，纳米碳管也是碳单质的成员之一。纳米碳管强度高且有韧性，重量轻，比表面积大，性能稳定。制成碳纤维材料和复合材料，强度为钢的100倍，重量则只有钢的1/6，科学家称之为“超级纤维”；可以在较低的气压下存储大量的氢气，用这种方法制成的燃料是一种清洁能源，在汽车工业上将会有广阔的发展前景。二、常见的几组同素异形体1.碳的同素异形体金刚石石墨富勒烯（C60、C70等）纳米碳管石墨烯金刚石石墨硬度天然最硬物质质地较软熔点很高（＞3550℃）很高导电性不导电导电用途装饰品、切割玻璃、大理石、钻探机钻头铅笔芯（2B）电极、润滑剂C60的结构金刚石的结构思考：为什么同种元素组成的不同种单质的性质相差这么大呢？石墨的结构结构决定性质课堂活动：阅读教材135页内容金刚石是正四面体空间网状结构，原子间的作用力很强石墨是层状结构，层间分子间作用力弱，所以层与层间易滑动氧气O2臭氧O32.氧的同素异形体臭氧与氧气的性质对比二、常见的几组同素异形体化学式O3O2通常状态淡蓝色气体无色气体气味鱼腥味无味固态紫黑色雪花状淡蓝色沸点-112.4℃-183℃熔点-251℃-218℃化学性质臭氧比氧气活泼化学史话

1845年瑞士化学家马里纳，对纯净的O2进行放电实验，获得了一种新的气体，并把它叫做臭氧。后来化学家拉登堡确定了臭氧的化学式为O3，并确定了其结构。阅读：课本136页拓展视野臭氧洞的扩大臭氧空洞扩大的危害1、直接危害人体健康，象皮肤癌、白内障、各种传染病患者会大幅度增加；2、对生态环境和农林牧渔业造成破坏，农产品减产、品质下降，渔业产量减少，森林覆盖率减少等等。3.硫的同素异形体斜方硫（S8

在95.5℃以下稳定存在）单斜硫（S8

在95.5℃以上稳定存在）加热硫蒸气（S8、S4、S2）加热弹性硫（S8不能稳定存在）加热逐渐转化二、常见的几组同素异形体4.磷的同素异形体二、常见的几组同素异形体三、同素异形体的形成方式1.分子里原子个数不同2.晶体里原子的排列方式不同3.晶体里分子的排列分式不同有些形成方式是多种混合而成的四、同素异形体的性质特点物理性质差别很大，而化学性质相似1、C+O2==CO2点燃金刚石、石墨2、氧气和臭氧都具有强氧化性，臭氧的氧化性更强。O3常用消毒杀菌剂、漂白剂等。3、4P+5O2===2P2O5点燃白磷、红磷巧记：同种元素，不同单质，结构不同，化性相似，物性不同。隔绝空气加热到260℃3、红磷白磷隔绝空气加热到416℃迅速冷却五、同素异形体之间转化2、3O2==２O3放电2O3===3O2氟氯烃化学变化同素异形体与同位素的比较：同素异形体同位素定义研究对象常见实例同一种元素形成的不同单质质子数相同、质量数（或中子数）不同的原子单质原子1H、2H、3H35Cl、37Cl金刚石、石墨O3、O21、最近，科学家研制得一种新的分子，它具有空心的类似足球状结构，分子式为C60。下列说法正确的是（）60是一种新型的化合物60和石墨都是碳的同素异形体60中含离子键60的相对分子质量是7202、下列叙述中，正确的是(

)A.由碳元素的单质组成的物质一定是纯净物B.金刚石和石墨具有相似的化学性质C.金刚石转化为石墨，有单质生成，该反应属于氧化还原反应60是新发现的一种碳的化合物BD

练习：B3、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.纳米碳管材料如果完全燃烧,生成物是二氧化碳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4、下列说法正确的是（）A.互为同素异形体的物质的性质完全相同B.互为同素异形体的物质之间不可能发生相互转化C.氧气和臭氧之间的转化是物理变化D.氧气和臭氧之间的转化是化学变化AD5、下列关于臭氧性质的叙述中，不正确的是（）A.臭氧比氧气的氧化性更强，常温下能将银、汞等较不活泼的金属氧化B.臭氧是比氯水更好的消毒剂，因为它在消灭细菌后变成O2，无污染C.臭氧和活性炭一样，能够吸附有机色素，是种很好的漂白剂D.臭氧和氧气在一定条件下可以相互转化6、石墨在2000℃、5×106--1×107Kpa并有催化剂条件下可转化变成金刚石，这个事实说明什么？C

说明：金刚石和石墨是由同种元素形成的，只不过结构不同而已。讨论:通过前面的学习我们知道物质世界丰富多彩的一个原因是存在着同素异形体。那么分子式相同的物质一定是同一种物质吗?[基础实验]根据碳、氢原子形成共价键的特征，我们动手制作组成为C4H10的有机化合物的分子结构模型。你能制作出几种不同的分子结构模型？书写其结构式。CCCCHHHHHHHHHHCCCCHHHHHHHHHH

讨论:对比两个模型,找找它们的联系?共同点:不同点:分子式相同结构不同同分异构第三单元从微观结构看物质的多样性专题5微观结构与物质的多样性同分异构现象一、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。分子式相同而结构不同的化合物互称同分异构体。三要素:分子式相同、结构不同、化合物相对分子质量相同相对分子质量相同不一定互为同分异构体乙醇二甲醚【观察思考】乙醇，沸点78℃，二甲醚，沸点-23℃，两者互为同分异构体，观察其分子结构模型，分析两者间有什么差异？乙醇分子和二甲醚分子中的原子的成键方式和连接顺序的不同。分子中的原子的成键方式和连接顺序的不同二、形成原因与是否是同分异构体？CH3—CH2—CH2—CH3物质正丁烷异丁烷熔点/℃-138.4-159.6沸点/℃-0.5-11.7液态密度/g·cm-30.57880.557问题:同分异构体间性质是否相同?物理性质不同，化学性质可能相似或不同。三、同分异构体的性质同位素同素异形体同分异构体异同同：质子数相同异：中子数或质量数不同同：元素相同异：结构不同同：分子式相同异：结构不同研究对象原子单质化合物性质差异化学性质几乎完全相同物理性质差别大，化学性质稍有差别物理性质和化学性质均有较大差别常见实例1H、2H、3H35Cl、37Cl金刚石、石墨O3、O2红磷、白磷正丁烷和异丁烷乙醇和二甲醚同位素、同素异形体与同分异构体的比较（1）碳原子数不确定:有机物中可含一个碳原子,也可含成千上万个碳原子;（2）成键多样化:碳原子之间可有碳碳单键、碳碳双键、碳碳叁键，有链状也可有环状结构;（3）同分异构现象大量存在。有机物种类繁多的原因：（1）同种元素有不同的核素—同位素；（2）同种元素可以形成不同的单质—同素异形现象；（3）同种元素可以和不同的元素形成不同的化合物：氯化钠和氢氧化钠；（4）同种元素可以与其他同种元素形成比例不同的化合物：氧化钠和过氧化钠；（5）分子式相同的化合物存在同分异构现象。物质世界丰富多彩的原因很多：1、关于同分异构体的叙述正确的是（）A.相对分子质量相同而结构不同的化合物互称为同分异构体B.分子式相同而结构不同的化合物互称为同分异构体C.同分异构体之间由于分子组成相同，所以它们的性质相同D.只有少