有机物沸点
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有机物熔沸点
有机物熔沸点主要分为下面四个情况:
1.组成和结构相似的物质,分子量越大,其分子间作用力就越大。
所以有机物中的同系物随分子中碳原子个数增加,熔、沸点升高。
在通常状况下分子中含四个碳原子以下的烷烃、烯烃、炔烃是气体,含四个碳原子以上的是液体,含更多碳原子的是固体。
2.分子式相同时,直键分子间的作用力要比带支键分子间的作用力大,支键越多,排列越不规则,分子间作用力越小。
如:
分子间作用力:正戊烷>异戊烷>新戊烷。
沸点: 30.07℃>27.9℃>9.5℃
3.分子中元素种类和碳原子个数相同时,分子中有不饱和键的物质熔、沸点要低些。
如: C2H6 C2H4 硬脂酸油酸
熔点:-88.63℃>-103.7℃ 69.5℃>14.0℃
4.分子量相近时,极性分子间作用力大于非极性分子间的作用力。
分子中极性基团越多,分子间作用力越大。
如:
分子间作用力:C2H5OH>CH3OCH3 C2H5Cl>CH3CH2CH3
沸点: 78.5℃>34.51℃ 12.27℃>0.5℃。
实验一有机化合物熔点和沸点的测定一、有机化合物熔点的测定:(一)实验目的1.了解有机化合物熔点、沸点的概念、测定的原理及意义。
2.掌握微量法测定熔点、沸点的操作技术。
物质熔点的测定是有机化学工作者经常用的一种技术,所得的数据可用来鉴定晶状的有机化合物,并作为该化合物纯度的一种指标。
测定的意义:可以鉴别未知的固态化合物和判断化合物的纯度。
(二)熔点测定原理什么叫熔点——用物质的蒸气压与温度的关系理解。
熔点的定义:固、液两态在标准大气压下达到平衡状态,即固相蒸气压与液相蒸气压相等时的温度。
固态物质受热后,从开始熔化(初熔)至完全熔化(全熔)的温度范围就是该化合物的熔点(实际上是熔点范围。
称为熔程或熔距。
)测熔点时几个概念:始熔(初熔)、全熔、熔点距、物质纯度与熔点距关系。
始熔(初熔)——密切注意熔点管中样品变化情况。
当样品开始塌落,并有液相产生时(部分透明),表示开始熔化(初熔),即记录为初溶温度t1。
全熔——当固体刚好完全消失时(全部透明),则表示完全熔化(全熔)。
记录温度t2 。
熔距或熔程——从初熔到全熔的温度范围。
t1~t2为熔程。
纯净物一般不超过0.5~10C化合物的熔点是指在常压下该物质的固—液两相达到平衡时的温度。
但通常把晶体物质受热后由固态转化为液态时的温度作为该化合物的熔点。
纯净的固体有机化合物一般都有固定的熔点。
在一定的外压下,固液两态之间的变化是非常敏锐的,自初熔至全熔(称为熔程) 纯净的固体有机化合物转化为液态时的温度不超过0.5-1℃。
若混有杂质则熔点有明确变化,不但熔点距扩大,而且熔点也往往下降。
因此,熔点是晶体化合物纯度的重要标志。
有机化合物熔点一般不超过350℃,较易测定,故可借测定熔点来鉴别未知有机物和判断有机物的纯度。
(三)熔点测定方法:1)显微熔点测定仪《实验化学》第二版书上P1042)数字熔点测定仪《实验化学》第二版书上P1053)双浴式熔点测定器《实验化学》第二版书上P1024)毛细管法测熔点,用b形管测熔点装置(本实验使用)及其它测定方法。
判断有机化合物沸点、熔点高低
一般而言,有机化合物的沸点和熔点是由它的分子结构决定的。
分子结构分为分子结
构和粒子结构两个方面,它们分别决定了有机化合物的沸点和熔点。
(一)分子结构
首先,有机化合物的分子结构对它的沸点和熔点具有较大影响。
随着分子结构的复杂
程度和分子大小的增大,有机化合物的沸点也会增大,熔点也会升高。
这是由于分子结构
复杂的有机化合物比分子结构简单的有机化合物更难分解,分解的激活能也会更高。
分子
的大小也会影响两者的高低,因为随着分子大小的增加,分子表面积随之增大,这就增加
了相互间的作用力,使分解的激活能变大,从而使沸点和熔点升高。
其次,有机化合物的粒子结构也会有一定的影响。
当有机化合物物质,粒子结构会使
分子表面排列更紧密,从而增大相互间的作用力,提高它们的沸点和熔点。
同时,有机物
质的粒子结构还会影响有机化合物的极性等特性,这些特性也会影响沸点和熔点。
由于有
机物质的沸点和熔点是决定其状态的主要因素,因此有机物质的粒子结构也会影响它们的
沸点和熔点。
除了上述分子结构和粒子结构,还有其他因素,如构形和回旋、空间结构、取代基团
结构、复合性等也会影响有机化合物的沸点和熔点。
无论是分子结构还是粒子结构,如果
影响有机化合物的沸点和熔点差异过大,可能会使它们易燃易爆的可能引发工业安全问题。
因此,深入研究有机化合物的沸点和熔点对分子结构和粒子结构的影响,可以作为工业生
产的重要参考,以保证生产过程及其产品的安全性。
有机物的性质有机物是由碳、氢和其他一些元素(如氧、氮、硫等)组成的化合物,在自然界中广泛存在。
它们具有多样的性质,包括物理性质和化学性质。
本文将介绍一些常见的有机物性质,以及它们在日常生活和科学研究中的重要应用。
1. 物理性质(1) 熔点和沸点:有机物的熔点和沸点通常比较低,但也有一些高沸点的有机物存在。
这是因为有机物分子之间的相互作用相对较弱,容易被破坏。
(2) 密度:有机物的密度一般较小,但也有一些例外。
不同有机物的密度可以通过比较分子结构来推测,但并不总是准确可靠。
(3) 颜色:有机物可以呈现各种不同的颜色,这取决于其化学组成和分子结构。
许多有机染料和天然色素都是有机物。
2. 化学性质(1) 燃烧性:大多数有机物可燃,它们能够与氧气反应产生二氧化碳和水。
一些有机物,如石油和天然气,是重要的燃料资源。
(2) 氧化还原:有机物可以参与氧化还原反应,其中它们可以被氧化或还原。
例如,醛类和酮类化合物可以被还原为相应的醇化合物。
(3) 水解性:一些有机物可以与水反应产生新的化合物。
例如,酯可以通过水解成醇和酸。
(4) 聚合性:有机物可以进行聚合反应,即小分子有机物可以结合形成大分子化合物。
这是合成聚合物的基础,如塑料和纤维。
3. 应用(1) 药物:有机合成化学在药物研发中起着重要作用。
许多药物都是有机化合物,通过调节生物分子的活性来治疗疾病。
(2) 化妆品和个人护理产品:许多化妆品和护肤品中含有有机化合物,如香料、防腐剂和增稠剂。
(3) 农药和肥料:有机合成化学也广泛应用于农业领域,用于生产农药和肥料,以提高农业生产效率。
(4) 材料科学:有机化合物在材料科学中有着多种应用,例如合成塑料、橡胶和纤维等。
(5) 能源:某些有机物,如生物质和生物柴油,可以用作可再生能源资源。
总结起来,有机物具有多样的性质,包括物理性质和化学性质。
这些性质使得有机物在各个领域都有着广泛的应用,从药物到材料科学,都离不开有机合成化学的贡献。
醇和醚的沸点醇和醚是常见的有机化合物,它们的沸点是两种不同的物理性质。
本文将详细介绍醇和醚的沸点。
一、醇的沸点醇是一种含有羟基(-OH)官能团的有机化合物。
由于羟基与碳原子之间存在氢键,因此醇分子之间的相互作用力比较强,导致其沸点比相同分子量的烃要高。
另外,随着碳链长度增加,分子量也随之增加,因此其沸点也会随之升高。
例如,甲醇(CH3OH)和乙醇(C2H5OH)是两种常见的低级别醇。
甲醇的分子量为32.04 g/mol,其沸点为64.7℃;而乙醇的分子量为46.07 g/mol,其沸点为78.4℃。
可以看出,乙醇比甲醇分子大,因此其相互作用力更强,在室温下不易挥发。
二、醚的沸点与醛和羧酸等其他含氧官能团的有机化合物不同,由于缺少了氢键作用力,因此醚分子之间的相互作用力比较弱,导致其沸点比相同分子量的醇要低。
例如,二甲醚(CH3OCH3)和二乙醚(C2H5OC2H5)是两种常见的低级别醚。
二甲醚的分子量为46.07 g/mol,其沸点为-24.8℃;而二乙醚的分子量为74.12 g/mol,其沸点为34.6℃。
可以看出,由于缺少了氢键作用力,醚分子更容易挥发,在室温下就可以达到液态。
三、总结综上所述,由于醇和醚之间相互作用力不同,因此其沸点也有很大差异。
在实际应用中,我们可以利用这种差异来进行物质的分离和提纯等操作。
例如,在石油化工行业中,我们可以通过蒸馏等方法将原油中含有的不同碳链长度的烷烃、烯烃、芳香烃、酮类、羧酸等物质进行分离提纯。
总体来说,在化学领域中对于不同物质性质的认识是非常重要的。
对于有机化合物而言,了解其沸点等物理性质可以帮助我们更好地理解其分子结构和相互作用力,为后续的实验研究提供有力的支持。
有机物沸点常用溶剂的沸点、溶解性和毒性溶剂名称沸点(101.3kPa)溶解性毒性液氨 -33.35℃溶解碱金属和碱土金属剧毒性、腐蚀性液态二氧化硫 -10.08 溶解胺、醚、醇苯酚、有机酸、芳香烃、溴、二硫化碳,多数饱和烃不溶剧毒甲胺 -6.3 有机物和无机物的优良溶剂,液态甲胺与水、醚、苯、丙酮、低级醇混溶,其盐酸盐易溶于水,不溶于醇、醚、酮、氯仿、乙酸乙酯中等毒性,易燃二甲胺 7.4 是有机物和无机物的优良溶剂,溶于水、低级醇、醚、低极性溶剂强烈刺激性石油醚 40-60 不溶于水,与丙酮、乙醚、乙酸乙酯、苯、氯仿及甲醇以上高级醇混溶与低级烷相似乙醚 34.6 微溶于水,易溶与盐酸.与醇、醚、石油醚、苯、氯仿等多数有机溶剂混溶麻醉性戊烷 36.1 与乙醇、乙醚等多数有机溶剂混溶低毒性二氯甲烷 39.75 与醇、醚、氯仿、苯、二硫化碳等有机溶剂混溶低毒,麻醉性强二硫化碳 46.23 微溶与水,与多种有机溶剂混溶麻醉性,强刺激性丙酮 56.12 与水、醇、醚、烃混溶低毒,类乙醇1,1-二氯乙烷 57.28 与醇、醚等大多数有机溶剂混溶低毒、局部刺激性氯仿 61.15 与乙醇、乙醚、石油醚、卤代烃、四氯化碳、二硫化碳等混溶中等毒性,强麻醉性甲醇 64.5 与水、乙醚、醇、酯、卤代烃、苯、酮混溶中等毒性,麻醉性四氢呋喃 66 优良溶剂,与水混溶,很好的溶解乙醇、乙醚、脂肪烃、芳香烃、氯化烃吸入微毒经口低毒己烷68.7 甲醇部分溶解,比乙醇高的醇、醚丙酮、氯仿混溶低毒麻醉性,刺激性三氟代乙酸 71.78 与水,乙醇,乙醚,丙酮,苯,四氯化碳,己烷混溶,溶解多种脂肪族,芳香族化合物1,1,1-三氯乙烷 74.0 与丙酮、、甲醇、乙醚、苯、四氯化碳等低毒类溶剂四氯化碳 76.75 与醇、醚、石油醚、石油脑、冰醋酸、二硫化碳、氯代烃混溶氯代甲烷中, 毒性最强乙酸乙酯 77.112 与醇、醚、氯仿、丙酮、苯等大多数有机溶剂溶解,能溶解某些金属盐低毒,麻醉性乙醇 78.3 与水、乙醚、氯仿、酯、烃类衍生物等有机溶剂混溶微毒类麻醉性丁酮 79.64 与丙酮相似,与醇、醚、苯等大多数有机溶剂混溶低毒苯 80.10 难溶于水,与甘油、乙二醇、乙醇、氯仿、乙醚、、四氯化碳、二硫化碳、丙酮、甲苯、二甲苯、冰醋酸、脂肪烃等大多有机物混溶强烈毒性乙睛 81.60 与水、甲醇、乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酮、醚、氯仿、四氯化碳、氯乙烯及各种不饱和烃混溶,但是不与饱和烃混溶中等毒性异丙醇 82.40 与乙醇、乙醚、氯仿、水混溶微毒,类似乙醇1,2-二氯乙烷 83.48 与乙醇、乙醚、氯仿、四氯化碳等多种有机溶剂混溶高毒性致癌乙二醇二甲醚 85.2 溶于水,与多种有机溶剂混溶吸入和经口低毒溶剂名称沸点(101.3kPa)溶解性毒性三氯乙烯 87.19 不溶于水,与乙醇.乙醚、丙酮、苯、乙酸乙酯、脂肪族氯代烃、汽油混溶有机有毒品 _三乙胺 89.6 水:18.7以下混溶,以上微溶。
液氨 -33.35℃特殊溶解性:能溶解碱金属和碱土金属剧毒性、腐蚀性液态二氧化硫 -10.08 溶解胺、醚、醇苯酚、有机酸、芳香烃、溴、二硫化碳,多数饱和烃不溶剧毒甲胺 -6.3 是多数有机物和无机物的优良溶剂,液态甲胺与水、醚、苯、丙酮、低级醇混溶,其盐酸盐易溶于水,不溶于醇、醚、酮、氯仿、乙酸乙酯中等毒性,易燃二甲胺 7.4 是有机物和无机物的优良溶剂,溶于水、低级醇、醚、低极性溶剂强烈刺激性石油醚不溶于水,与丙酮、乙醚、乙酸乙酯、苯、氯仿及甲醇以上高级醇混溶与低级烷相似乙醚 34.6 微溶于水,易溶与盐酸.与醇、醚、石油醚、苯、氯仿等多数有机溶剂混溶麻醉性戊烷 36.1 与乙醇、乙醚等多数有机溶剂混溶低毒性二氯甲烷 39.75 与醇、醚、氯仿、苯、二硫化碳等有机溶剂混溶低毒,麻醉性强二硫化碳 46.23 微溶与水,与多种有机溶剂混溶麻醉性,强刺激性溶剂石油脑与乙醇、丙酮、戊醇混溶较其他石油系溶剂大丙酮 56.12 与水、醇、醚、烃混溶低毒,类乙醇,但较大1,1-二氯乙烷 57.28 与醇、醚等大多数有机溶剂混溶低毒、局部刺激性氯仿 61.15 与乙醇、乙醚、石油醚、卤代烃、四氯化碳、二硫化碳等混溶中等毒性,强麻醉性甲醇 64.5 与水、乙醚、醇、酯、卤代烃、苯、酮混溶中等毒性,麻醉性,四氢呋喃 66 优良溶剂,与水混溶,很好的溶解乙醇、乙醚、脂肪烃、芳香烃、氯化烃吸入微毒,经口低毒己烷 68.7 甲醇部分溶解,比乙醇高的醇、醚丙酮、氯仿混溶低毒。
麻醉性,刺激性三氟代乙酸 71.78 与水,乙醇,乙醚,丙酮,苯,四氯化碳,己烷混溶,溶解多种脂肪族,芳香族化合物1,1,1-三氯乙烷 74.0 与丙酮、、甲醇、乙醚、苯、四氯化碳等有机溶剂混溶低毒类溶剂四氯化碳 76.75 与醇、醚、石油醚、石油脑、冰醋酸、二硫化碳、氯代烃混溶氯代甲烷中,毒性最强乙酸乙酯 77.112 与醇、醚、氯仿、丙酮、苯等大多数有机溶剂溶解,能溶解某些金属盐低毒,麻醉性乙醇 78.3 与水、乙醚、氯仿、酯、烃类衍生物等有机溶剂混溶微毒类,麻醉性丁酮 79.64 与丙酮相似,与醇、醚、苯等大多数有机溶剂混溶低毒,毒性强于丙酮苯 80.10 难溶于水,与甘油、乙二醇、乙醇、氯仿、乙醚、、四氯化碳、二硫化碳、丙酮、甲苯、二甲苯、冰醋酸、脂肪烃等大多有机物混溶强烈毒性环己烷 80.72 与乙醇、高级醇、醚、丙酮、烃、氯代烃、高级脂肪酸、胺类混溶低毒,中枢抑制作用乙睛 81.60 与水、甲醇、乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酮、醚、氯仿、四氯化碳、氯乙烯及各种不饱和烃混溶,但是不与饱和烃混溶中等毒性,大量吸入蒸气,引起急性中毒异丙醇 82.40 与乙醇、乙醚、氯仿、水混溶微毒,类似乙醇1,2-二氯乙烷 83.48 与乙醇、乙醚、氯仿、四氯化碳等多种有机溶剂混溶高毒性、致癌乙二醇二甲醚 85.2 溶于水,与醇、醚、酮、酯、烃、氯代烃等多种有机溶剂混溶。
有机物熔沸点的变化温建辉【摘要】摘要:在比较有机同系物的熔点时,分子间的作用力不仅取决于分子的大小,而且还和分子的几何形状以及晶格中结点的空间排列有关.凡对称性高的分子必然紧密排列,导致分子间的作用力增大.不同有机物的同系列,其熔点的变化情况各有特点,除了饱和一元醇以外,都呈现出锯齿状变化;在同分异构体中,支化可以使熔点降低,但支化的同时如果分子对称性增加则熔点升高;分子内氢键的出现,则使熔点降低.【期刊名称】晋中学院学报【年(卷),期】2010(027)003【总页数】6【关键词】同系物;同分异构体;熔点;沸点在许多教辅资料都有“在有机同系物中,随着C原子数的增加,相对分子质量增大,分子间作用力增大,熔沸点逐渐升高.分子式相同的烃,支链越多,熔沸点越低.同分异构体的芳香烃及其衍生物的熔沸点,一般为邻位>间位>对位”[1-2]等说法,这些说法并不完全正确.它们不仅混淆了熔点与沸点变化规律之间本质的区别,而且没有认识到熔点变化的复杂性.本文以正烷烃、饱和一元醇、饱和一元醛、饱和一元羧酸和脂肪二元酸等典型的有机物为例讨论了有机同系物的熔沸点变化;以戊烷、丁醇、芳香烃及其衍生物的同分异构体讨论了同分异构体的熔、沸点变化.同时,发现并纠正于东北师大等五院校合编的《有机化学》教材中出现的一些错误数据.1 有机同系物的熔、沸点变化1.1 烷烃同系列的熔、沸点变化对于烷烃来讲,由于C4以上的烷烃有同分异构,熔、沸点的变化比较复杂,下面只将正烷烃熔、沸点变化予以讨论.对于沸点来讲,正烷烃的沸点的确是随着相对分子质量的增加而升高.烷烃是非极性分子,非极性分子的沸点与分子间的色散力有关.分子量越大,越容易变形,色散力越大,所以正烷烃中,随着碳原子数的增加,沸点有规律地升高.对于熔点来看,即使是而正烷烃,也并不是有规律地升高,有的甚至是下降.如丙烷的熔点小于乙烷的,虽然分子的质量增加了,但是熔点却下降了.部分正烷烃的熔点[3]见图1所示.正烷烃同系列熔点的变化,头三个并不规则,C3以上基本上是随着碳原子数的增加而升高.不过,含偶数C的升高多一些,以致含奇数C的和含偶数C的正烷烃各构成一条熔点曲线,偶数的在上,奇数的在下,或者说呈锯齿状变化.随着分子量的增加,两条曲线逐渐接近.这是因为固体正烷烃的碳链在晶体中伸长为锯齿状,含奇C原子的齿状链中两端的甲基同处一边,而含偶数碳的齿状链中两端的甲基处于相反的位置,从而使偶数碳链的正烷烃具有较高的对称性,凡对称性高的分子在晶体中的排列比较紧密,分子间的作用力加强,因此,含偶数碳的正烷烃熔点比含奇数的高一些.这种情况不仅在烷烃同系列中出现,在其他有机物的同系列中也有类似现象.1.2 饱和一元醇的熔、沸点变化直链饱和一元醇的沸点基本上是随着C原子数的增加而升高.而熔点变化也不规则,部分饱和一元醇的熔点[3]如图2所示:同烷烃相似,从甲醇到丙醇,熔点也是随着C原子数的增加而下降;从正丙醇往后,熔点随着C原子数的增加而升高,锯齿状变化不太明显.醇分子和水分子相似,可以产生分子间氢键.在分析熔点变化时,既要考虑由于烃基增大而引起分子量的增加,又要考虑由于烃基增大而引起分子间氢键在分子中所占的比例的相应降低.在低级醇如甲醇、乙醇、丙醇中,分子间氢键起主导作用,随着C原子数的增加烃基部分增大,羟基在分子中所占的比例就相应降低,因此熔点随着C原子数的增加而下降;从正丙醇往后,分子量的增加成为主导作用,分子间氢键退居其次,所以熔点随着C原子数的增加而有规律地升高.1.3 饱和一元醛的熔、沸点变化饱和一元醛的沸点随着C原子数的增加而升高,而熔点[4]也随着C原子数的增加出现锯齿状变化,并且增加的幅度不大.如图3所示:1.4 饱和一元羧酸的熔、沸点变化直链饱和一元羧酸的沸点随着C原子数的增加而升高,而熔点变化很不规则.部分直链饱和一元羧酸的熔点[5]如图4所示:从羧酸的结构可以看出,羧酸分子是极性的,并且像醇分子一样,存在分子间氢键.在低级羧酸中,分子间氢键、分子量大小和分子的对称性都在起作用,羟基在分子中所占的比例越大,分子对称性越高,熔点就越高.从甲酸到正戊酸,随着C原子数的增加烃基部分增大,羟基在分子中所占的比例下降,所以熔点总的趋势是下降的,曲线呈锯齿状;从正戊酸往后,分子量的增加成为主导作用,分子间氢键退居其次,曲线仍呈锯齿状.由熔点曲线可见,含偶数碳原子羧酸的熔点比相邻两个奇数碳原子羧酸的熔点高,这是因为在含偶数碳原子的链中,链端甲基和羧基分别在链的两侧;而奇数碳原子的链中,链端甲基和羧基则在碳链的同一侧,前者有较高的对称性,可使羧酸的晶格更紧密地排列,它们之间有较大的吸引力,因此熔点较高.1.5 脂肪二元羧酸的熔点变化最主要的脂肪二元羧酸都是不具有支链的,羧基在链的两端,常温下它们都是固态晶体,熔点比相对分子量相近的一元羧酸高得多.这是由于每个分子含有两个羧基,分子间氢键、分子量大小和分子的对称性都在起作用.具体表现为锯齿状,含偶数碳原子脂肪二元羧酸比相邻两个含奇数碳原子的羧酸熔点高.[4]如图5所示:仔细分析可以发现,从丙二酸开始,奇数碳原子的二元羧酸的熔点构成一条曲线,随着碳原子数的增加,熔点逐渐下降;从丁二酸开始,偶数碳原子的二元羧酸的熔点也可以构成一条曲线,随着碳原子数的增加,熔点逐渐上升;这两条曲线最后趋于接近,高级脂肪族饱和二元羧酸的熔点在125℃左右.2 同分异构体的熔沸点变化2.1 戊烷同分异构体的熔、沸点比较戊烷的同分异构体有三种,它们的熔、沸点数据[4]如下:就沸点来讲,一般支链烷烃的沸点比直链的低,而且支链越多,沸点也越低.这是由于支链的障碍,使得分子间不能像正烷烃那样靠得很近,分子间的作用力减弱,所以沸点较正烷烃低.就熔点来讲,并不是支链越多熔点越低.在C原子数相同的烷烃中,随着支链的出现其熔点也有降低的情况,如正戊烷的熔点比异戊烷的高.但支链继续增加,往往会引起分子由链状向球状过渡,分子对称性增高,进而使熔点升高.如新戊烷为高度对称性的分子,分子间的作用力较大,晶格能更高,故其熔点在同分异构体中最高.丁醇的同分异构体的熔沸点变化也有类似的情况.2.2 丁醇的同分异构体的熔、沸点丁醇的同分异构体有四种,他们的熔沸点数据[4]如表2:同戊烷一样,支链越多,沸点越低.熔点的变化却并非如此,先是由于支化而降低,而后又由于分子对称性的增加而升高,如2-甲基-2-丙醇的对称性较高,所以其熔点最高.2.3 顺反异构体的熔、沸点在顺反异构体中,一般来讲顺式异构体总比反式异构体有较高的沸点和较低的熔点.这是因为顺式异构体极性较大,所以沸点通常较反式高;而反式异构体具有较高的对称性,所以熔点比顺式高.一些顺反异构体的熔、沸点数据[4]如表3:3 芳香烃及其衍生物同分异构体的熔、沸点变化在许多教辅资料都有“同分异构体的芳香烃及其衍生物的熔沸点,一般为邻位>间位>对位”,这种说法也不完全正确.无论是芳香烃还是其衍生物,熔、沸点的变化非常复杂,受到多种因素的支配.一些芳香烃及其衍生物同分异构体的熔、沸点数据[4]如表4:由表可见,在二甲苯的同分异构体中,熔点为对位>邻位>间位,沸点为邻位>间位>对位,对位异构体有较高的对称性,在晶体中分子间的作用力较大,熔点较高.在苯二酚和硝基苯胺的同分异构体中,熔、沸点顺序均为对位>间位>邻位,这是因为邻苯二酚和邻硝基苯胺都可以形成分子内氢键,削弱了分子间的作用力,故其熔、沸点最小;而对苯二酚、对硝基苯胺都能形成分子间氢键,缔合作用的结果,使得其熔、沸点最高;间苯二酚、间硝基苯胺不能形成分子内氢键,可以形成分子间氢键,但是缔合作用没有对苯二酚的大,所以熔、沸点均居中.在硝基苯酚的同分异构体中,也有类似的情况.在二溴苯的同分异构体中,熔点为对位>邻位>间位,沸点为邻位>对位≈间位,在二氯苯的同分异构体中,也有相同的情况(数据略).类似的例子很多,根本不存在所谓“芳香烃及其衍生物的同分异构体的熔沸点,一般为邻位>间位>对位”的规律.4 需要纠正的一些数据东北师大等五院校合编的《有机化学》是师范类院校普遍采用的教材,目前已经用到第四版,使用30年来受到了广大师生的好评.不过,本文在撰写时发现该教材一些数据存在错误.尽管不同的资料来源,熔、沸点数据可能有些区别,但这些错误显然不属于这种情况,并且由于差别较大,所以有必要加以纠正,下面以《有机化学》第四版为例加以说明.上册的表2-4中,乙烷的熔点数据与图2-13中烷烃的熔点曲线是不符的.表2-4中,乙烷的熔点小于甲烷的;而在图2-13中,乙烷的熔点是大于甲烷的,经考证乙烷的熔点数据应为-172℃,而不是-183.3℃.下册的表12-6中,辛二酸的熔点应为144℃,而不是105℃,105℃是庚二酸的熔点;反丁烯二酸的熔点为302℃,而不是287℃,287℃是在封闭毛细管中测得的值,应予注明.具体列表如下:5 讨论在比较有机物的熔、沸点时,首先要明确熔点和沸点的变化趋势并不一定是一致的,有时甚至是相反的.在非极性分子中,主要是色散力;极性分子之间主要是取向力,即偶极—偶极相互作用,结果使得分子量相近的极性分子比非极性分子结合得更牢固.有一种特别强的分子间作用力便是氢键,尽管它比共价键要弱得多,但比其他分子间作用力要强得多,基本上属于静电吸引作用,并且能存在于晶态、液态甚至于气态中.[6]分子间的作用力的差别反映在许多有关的物理性质中.熔点的变化较为复杂.在结晶固体中,作为结构单元的质点以某种非常有规律的、对称的方式,在晶体内部呈多次重复的几何排列.熔融就是晶格中的质点从高度有序的排列转变为较混乱的排列,后者是液体的特征.当温度达某一点时,即质点的热能大到足以克服把它们约束在晶体中的作用力时,熔融就发生了.在晶体中,分子间的作用力不仅取决于分子的大小,而且还和分子的几何形状以及晶格中结点的空间排列有关,凡对称性高的分子必然紧密排列,导致分子间的作用力增大.正烷烃、饱和一元醇、饱和一元醛、饱和一元羧酸、脂肪二元羧酸的同系列的熔点的变化情况各有特点,除了饱和一元醇以外,都呈现出锯齿状变化.在同分异构体中,支化可以使熔点降低,但支化的同时如果分子对称性增加则熔点升高;分子内氢键的出现,则使熔点降低.沸点的变化较为规则.在液体中的质点要比晶体中的质点排列的混乱,行动更自由,但每个质点仍被许多其他质点吸引着.在由共价化合物组成的液体中,沸腾就是个体分子从所组成的液体中脱离的过程,当温度达到某一点时,即质点的热能大到足以克服液体内束缚它们的内聚力时,沸腾就发生了.在同系列中,沸点一般是随着相对分子质量的增加而升高,既没有出现锯齿状的情况,也没有出现随着相对分子质量的增加而降低的情况;在同分异构体中,支化使沸点降低.[参考文献][1]曲一线.五年高考三年模拟(化学)[M].北京:首都师范大学出版社,2008.[2]马德高.全线突破(化学)[M].北京:中国社会出版社,2007.[3][美]R.T.莫里森,R.N.博伊德.有机化学(上册)[M].复旦大学译.北京:科学出版社,1982.[4]曾昭琼.有机化学上册(第四版)[M].北京:高等教育出版社,2004.[5]Andrew L.Contemporary Organic Chemistry(second edition)[M].London:W.B.Saunders company,1979.[6]北京师范大学,华中师范大学,南京师范大学无机教研室编.无机化学(上册)[M].北京:高等教育出版社,1986.book=11,ebook=11(编辑杨乐中)。
有机物熔沸点高低与支链数量的关系
有机物的熔沸点是其物理性质之一,它反映了有机分子内部化学键的强度以及分子间力的大小。
支链数量是有机分子结构的一个重要方面,支链数量的变化对有机分子的性质和熔沸点有着重要的影响。
一般来说,支链越多,有机分子的熔沸点就越低。
这是因为支链的存在会削弱分子内部的化学键强度,同时增加分子间的间隔距离,使分子间力减弱。
支链数量的增加会使有机分子的立体构型更加不规则,减弱分子内部的稳定性,从而导致熔沸点的降低。
以正构烷烃为例,正构烷烃是一类无色、无味、易燃的烷烃类物质,其分子结构中没有支链。
正构烷烃的熔沸点随着分子量的增加而逐渐升高,这是由于分子内部的化学键强度增加,分子间的力也变得更加强烈。
而异构烷烃则是一类带有支链的烷烃,其分子结构更为不规则。
与正构烷烃相比,异构烷烃的熔沸点要低得多。
这是因为支链的存在会使得分子内部的化学键强度减弱,同时分子间的间隔距离也增加,导致分子间力变弱。
需要注意的是,当支链数量较少时,支链的存在会让分子内部的化学键强度变得更加强烈,从而提高熔沸点。
但是随着支链数量的继续增加,这种情况逐渐发生逆转,支链的存在开始削弱分子内部的化学键强度,导致熔沸点的降低。
有机物的熔沸点与支链数量之间存在着明显的关系。
支链数量的增
加会使得有机分子的立体构型更加不规则,从而减弱分子内部的稳定性,导致熔沸点的降低。
因此,在有机合成和有机化学研究中,支链数量的变化应该被充分考虑,以便合理设计和选择有机分子。
常用溶剂的沸点、溶解性和毒性
溶剂名称沸点()溶解性毒性
液氨℃溶解碱金属和碱土金属剧毒性、腐蚀性
液态二氧化硫溶解胺、醚、醇苯酚、有机酸、芳香烃、溴、
二硫化碳,多数饱和烃不溶剧毒
甲胺有机物和无机物的优良溶剂,液态甲胺与水、
醚、苯、丙酮、低级醇混溶,其盐酸盐易溶于
水,不溶于醇、醚、酮、氯仿、乙酸乙酯中等毒性,易燃
二甲胺是有机物和无机物的优良溶剂,溶于水、
低级醇、醚、低极性溶剂强烈刺激性
石油醚 40-60 不溶于水,与丙酮、乙醚、乙酸乙酯、苯、
氯仿及甲醇以上高级醇混溶与低级烷相似
乙醚微溶于水,易溶与盐酸.与醇、醚、石油醚、
苯、氯仿等多数有机溶剂混溶麻醉性
戊烷与乙醇、乙醚等多数有机溶剂混溶低毒性
二氯甲烷与醇、醚、氯仿、苯、二硫化碳等有机溶剂混溶低毒,麻醉性强
二硫化碳微溶与水,与多种有机溶剂混溶麻醉性,强刺激性丙酮与水、醇、醚、烃混溶低毒,类乙醇
1,1-二氯乙烷与醇、醚等大多数有机溶剂混溶低毒、局部刺激性
氯仿与乙醇、乙醚、石油醚、卤代烃、
四氯化碳、二硫化碳等混溶中等毒性,强麻醉性
甲醇与水、乙醚、醇、酯、卤代烃、苯、酮混溶中等毒性,麻醉性
四氢呋喃 66 优良溶剂,与水混溶,很好的溶解乙醇、
乙醚、脂肪烃、芳香烃、氯化烃吸入微毒经口低毒己烷甲醇部分溶解,比乙醇高的醇、醚丙酮、
氯仿混溶低毒麻醉性,刺激性
三氟代乙酸与水,乙醇,乙醚,丙酮,苯,四氯化碳,己烷混溶,
溶解多种脂肪族,芳香族化合物
1,1,1-三氯乙烷与丙酮、、甲醇、乙醚、苯、四氯化碳等低毒类溶剂
四氯化碳与醇、醚、石油醚、石油脑、冰醋酸、
二硫化碳、氯代烃混溶氯代甲烷中, 毒性最强
乙酸乙酯与醇、醚、氯仿、丙酮、苯等大多数有机
溶剂溶解,能溶解某些金属盐低毒,麻醉性
乙醇与水、乙醚、氯仿、酯、烃类衍生物等有机溶剂混溶微毒类麻醉性
丁酮与丙酮相似,与醇、醚、苯等大多数有机溶剂混溶低毒
苯难溶于水,与甘油、乙二醇、乙醇、氯仿、
乙醚、、四氯化碳、二硫化碳、丙酮、甲苯、
二甲苯、冰醋酸、脂肪烃等大多有机物混溶强烈毒性
乙睛与水、甲醇、乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酮、
醚、氯仿、四氯化碳、氯乙烯及各种不饱
和烃混溶,但是不与饱和烃混溶中等毒性
异丙醇与乙醇、乙醚、氯仿、水混溶微毒,类似乙醇
1,2-二氯乙烷与乙醇、乙醚、氯仿、四氯化碳等多种有机溶剂混溶高毒性致癌
乙二醇二甲醚溶于水,与多种有机溶剂混溶吸入和经口低毒
溶剂名称沸点()溶解性毒性
三氯乙烯不溶于水,与乙醇.乙醚、丙酮、苯、乙酸乙酯、
脂肪族氯代烃、汽油混溶有机有毒品 _
三乙胺水:以下混溶,以上微溶。
易溶于氯仿、
丙酮,溶于乙醇、乙醚易爆, 皮肤黏膜刺激性强
丙睛溶解醇、醚、DMF、乙二胺等有机物,
与多种金属盐形成加成有机物
庚烷与己烷类似低毒,刺激性、麻醉性
硝基甲烷与醇、醚、四氯化碳、DMF、等混溶麻醉性,刺激性
1,4-二氧六环能与水及多数有机溶剂混溶,仍溶解能力很强微毒
甲苯不溶于水,与甲醇、乙醇、氯仿、丙酮、乙醚、
冰醋酸、苯等有机溶剂混溶低毒类,麻醉作用
硝基乙烷与醇、醚、氯仿混溶,溶解多种树脂纤维素衍生物局部刺激性较强
吡啶与水、醇、醚、石油醚、苯、油类混溶。
能溶多种有机物和无机物低毒,皮肤黏膜刺激性
4-甲基-2-戊酮能与乙醇、乙醚、苯等大多数有机溶剂相混溶毒性局部刺激性较强
乙二胺溶于水、乙醇、苯和乙醚,微溶于庚烷刺激皮肤、眼睛丁醇与醇、醚、苯混溶
低毒,大于乙醇
乙酸与水、乙醇、乙醚、四氯化碳混溶,
不溶于二硫化碳及C12以上高级脂肪烃低毒浓溶液毒性强
乙二醇一甲醚与水、醛、醚、苯、乙二醇、丙酮、
四氯化碳、DMF等混溶低毒类
辛烷几乎不溶于水,微溶于乙醇,与醚、丙酮、
石油醚、苯、氯仿、汽油混溶低毒性,麻醉性乙酸丁酯优良有机溶剂,还可以用做萃取剂毒性不大
吗啉溶解能力强
氯苯能与醇、醚、脂肪烃、芳香烃、和
有机氯化物等多种有机溶剂混溶损害中枢系统,
乙二醇一乙醚与乙二醇一甲醚相似,但是极性小,
与水、醇、醚、四氯化碳、丙酮混溶低毒类二级易燃液体
对二甲苯不溶于水,与醇、醚和其他有机溶剂混溶一级易燃液体
二甲苯 ~ 不溶于水,与乙醇、乙醚、苯、烃等有机
溶剂混溶,乙二醇、甲醇、2-氯乙醇
等极性溶剂部分溶解低毒类
间二甲苯不溶于水,与醇、醚、氯仿混溶,
室温下溶解乙睛、DMF等一级易燃液体
邻二甲苯不溶于水,与乙醇、乙醚、氯仿等混溶一级易燃液体
N,N-二甲基甲酰胺与水、醇、醚、酮、不饱和烃、芳香烃烃等混溶
溶解能力强低毒
环己酮与多种有机溶剂混溶低毒类
溶剂名称沸点()溶解性毒性
环己醇 161 与醇、醚、二硫化碳、丙酮、氯仿、苯、
脂肪烃、芳香烃、卤代烃混溶低毒
N,N-二甲基乙酰胺溶解不饱和脂肪烃,与水、醚、酯、酮、
芳香族化合物混溶微毒类
糠醛与醇、醚、氯仿、丙酮、苯等混溶,部分
溶解低沸点脂肪烃,无机物一般不溶有毒品,刺激眼睛
N-甲基甲酰胺 180~185 与苯混溶,溶于水和醇,不溶于醚一级易燃液体
苯酚(石炭酸)溶于乙醇、乙醚、乙酸、甘油、氯仿、
二硫化碳和苯等,难溶于烃类溶剂,℃
以上与水混溶,65.3℃以下分层高毒类
1,2-丙二醇与水、乙醇、乙醚、氯仿、丙酮等多种有机溶剂混溶低毒
二甲亚砜与水、甲醇、乙醇、乙二醇、甘油、乙醛、
丙酮乙酸乙酯吡啶、芳烃混溶微毒,对眼有刺激
邻甲酚微溶于水,能与乙醇、乙醚、苯、氯仿、
乙二醇、甘油等混溶参照甲酚
N,N-二甲基苯胺193 微溶于水,能随水蒸气挥发,与醇、醚、
氯仿、苯等混溶,能溶解多种有机物
乙二醇与水、乙醇、丙酮、乙酸、甘油、吡啶混溶,
与氯仿、乙醚、苯、二硫化碳等男溶,
对烃类、卤代烃不溶,溶解食盐、氯化锌等无机物低毒类
对甲酚参照甲酚参照甲酚
N-甲基吡咯烷酮 202 与水混溶,除低级脂肪烃可以溶解大多无机,
有机物,极性气体,高分子化合物毒性低不可内
服
间甲酚参照甲酚
参照甲酚
苄醇与乙醇、乙醚、氯仿混溶,20℃在水中溶解低毒
甲酚 210 微溶于水,能于乙醇、乙醚、苯、氯仿、
乙二醇、甘油等混溶低毒类
甲酰胺与水、醇、乙二醇、丙酮、乙酸、二氧六环、
甘油、苯酚混溶,几乎不溶于脂肪烃、
芳香烃、醚、卤代烃、氯苯、硝基苯等皮肤、黏膜刺激性、
硝基苯几乎不溶于水,与醇、醚、苯等有机物混溶,
对有机物溶解能力强剧毒乙酰胺溶于水、醇、吡啶、氯仿、甘油、热苯、
丁酮、丁醇、苄醇,微溶于乙醚毒性较低
六甲基磷酸三酰胺 233(HMTA)与水混溶,与氯仿络合,溶于醇、醚、酯、
苯、酮、烃、卤代烃等较大毒性
喹啉溶于热水、稀酸、乙醇、乙醚、丙酮、
苯、氯仿、二硫化碳等中等毒性。