有机化合物: (1)
概念:通常人们将含有碳元素的化合物称为有机化合物,简称有机物,如甲烷、乙醇、葡萄糖、淀粉等。
(2)
组成和结构:有机物都含碳元素,多数含有氢元素,可能还含有氧、氮、氯、硫、磷等元素。有机物中碳原子不仅可以和H,O,Cl,,N等原子直接结合,而且碳原子之间也可以互相连接成链状或环状。原子的排列方式不同,形成有机物的结构就不同,所表现出来的性质也不同。
(3)
特点:大多数有机化合物都难溶于水,易溶于有机溶剂,大多数有机化合物受热易分解,且容易燃烧,燃烧产物有CO
2和水;绝大多数有机化合物不易导电、熔点低。
(4)
分类: ①有机物小分子:相对分了质量较小,如乙醇,甲烷、葡萄糖等。
②有机高分子化合物:简称有机高分子,其相对分子质量比较大,从几万到几十万,甚至高达几百万或更高,如淀粉、蛋白质等。
无机化合物:(1)
概念:无机化合物简称无机物,通常指不含碳元素的化合物,但少数含碳元素的化合物,如CO,CO
2, H
2CO
3,CaCO
3等,不具有有机化合物的特点,归在无机化合物中。
(2)
分类:无机化合物根据元素组成及在水中离解成的粒子特点分为氧化物、酸、碱,盐。
氧化物,酸,碱,盐的比较:
物质类别 |
概念 |
分类 |
氧化物 |
由两种元素组成,期中一种是氧元素 |
金属氧化物:由金属元素与氧元素组成,如MgO,Fe2O3等 非金属氧化物:由非金属元素与氧元素组成,如CO2、SO2、H2O等 |
酸 |
能离解成氢离子和酸根离子的化合物 |
含氧酸:如H2SO4、H2CO3、HNO3等无氧酸:如HCl,H2S等 |
碱 |
由金属离子和氢氧根离子构成的化合物 |
可溶性碱:如NaOH,Ca(OH)2等不溶性碱:如Mg(OH)2、 Fe(OH)3等 |
盐 |
由金属离子(或铵根离子)和酸根离子构成的化合物 |
正盐:如NaCl、NH4Cl、Na2CO3,仅由金属离子或钱根离子和酸根离子两部分组成酸式盐:如NaHCO3、NH4HCO3,由金属离子或铵根离子、酸式酸根离子构成碱式盐;如Cu2(OH)2CO3,由金属离子、酸根离子和氢氧根离子构成 |
有机化合物与无机化合物的主要区别:
|
有机化合物 |
无机化合物 |
溶解性 |
多数不溶于水。易溶于有机溶剂 |
有些溶于水而不溶于有机溶剂 |
耐热性 |
多数不耐热。熔点较低,一般在400℃ 以下 |
多数耐热,难熔化,熔点一般比较高 |
可燃性 |
多数可以燃烧 |
多数不能燃烧 |
概念的理解:
像NaCl、H
2SO
4和NaOH等不含碳元素的化合物称为无机化合物,而少数含碳元素的化合物,如CO,CO
2和CaCO
3等虽然含有碳元素,但具有无机化合物的特点,也把它们看作无机化合物。有机物一定含有碳元素,但含有碳元素的化合物不一定是有机物。含有碳元素但不属于有机物的化合物主要包括: 碳的氧化物、碳酸、碳酸盐和碳酸氢盐。
地壳中的元素分布: 地壳是由沙、黏土、岩石等组成的,其中含量最多的是氧元素,含量排在第二位至第五位的元素依次是硅、铝、铁、钙等。地壳中含量最高的非金属元素是氧元素;地壳中含量最高的金属元素是铝元素。(关键记清地壳中含量最高的前四位元素)
海水中元素分布:海水中的元素分布海洋约占地球表面的70%左右,海水中的元素含量分布如下表所示。其中含量最多的是氧元素。其次是氢元素,这两种元素约占总量的96.5%。
元素 |
O |
H |
Cl |
Na、Mg |
质量分数/% |
85.5 |
10.7 |
2.0 |
1.5 |
人体中元素分布:
水占人体体重的70%左右。组成人体的元素中含最最多的是氧元索,其次是碳、氢、氮元素。碳,氢、氮三种元素在地壳中的含量较少,但却是生命的必需元素。
元素 |
O |
C |
H |
N |
Ca |
P |
S、K |
质量分数/% |
65 |
18 |
10 |
3 |
1.5 |
1.0 |
1.5 |
金刚石:
金刚石俗称“金刚钻”。也就是我们常说的钻石,它是一种由纯碳组成的矿物。金刚石是自然界中最坚硬的物质。金刚石的用途非常广泛,例如:工艺品、工业中的切割工具。碳可以在高温、高压下形成金刚石。
石墨: 石墨是元素碳的一种同素异形体,每个碳原子的周边连结著另外三个碳原子(排列方式呈蜂巢式的多个六边形)以共价键结合,构成共价分子。由于每个碳原子均会放出一个电子,那些电子能够自由移动,因此石墨属于导电体。石墨是其中一种最软的矿物,它的用途包括制造铅笔芯和润滑剂。
C60:
C60分子是一种由60个碳原子构成的分子,它形似足球,因此又名足球烯。(C60这种物质是由C60分子组成的,而不是由原子构成的。) C60是单纯由碳原子结合形成的稳定分子,它具有60个顶点和32个面,其中12个为正五边形,20个为正六边形。其相对分子质量约为720。
金刚石,石墨,碳60性质及用途比较
名称 |
金刚石 |
石墨 |
碳60 |
外观 |
纯净无色透明,正八 面体形状的晶体 |
深灰色,有金属光泽,不 透明的细鳞片状的固体, 质软,有滑腻感 |
分子型似足球状, 有金属光泽,其微晶 粉末呈黄色 |
结构模型 |
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导电性 |
几乎不导电 |
良好 |
几乎不导电 |
硬度 |
天然存在的最硬物质 |
质软 |
质脆 |
导热性 |
很差 |
良好 |
很差 |
熔点 |
很高 |
很高 |
较低 |
用途 |
钻头,刻刀,装饰品 |
电极,铅笔芯,润滑剂 |
制备新材料,新配 件,医学应用 |
区别与联系 |
金刚石、石墨,C60,,的物理性质有很大差异,原因是这些单质中碳原子的排列方式不同,但由于它们都是由碳元素组成的单质,故化学性质相同。金刚石与石墨通过化学反应可以相互转变。 |
人造金刚石:
20世纪80年代,人们发现人造金刚石在半导体制造行业具有广泛的应用前景。因为计算机芯片的基体材料—硅的导热性不好,这成为进一步提高芯片性能的难题。而金刚石在导热性方而远远超过硅(甚至超过铜和银),于是它成了芯片基体材料的最佳选择。正是这种需求推动了人造金刚石的研究。
碳纤维:
碳纤维是一种纤维状碳材料,它是将有机纤维与塑料树脂结合在一起,放在惰性气氛中,在一定压强下加强热、炭化而成的。碳纤维是一种强度比钢大,密度比铝小,比不锈钢还耐腐蚀,比耐热钢还耐高温,又能如铜那样导电,具有电学、热学和力学性能的新型材料。用碳纤维与塑料制成的复合材料,可以代替铝合金来制造飞机。制成的飞机,不仅轻巧,而且消耗动力少、推力大、噪音小。用碳纤维制电子计算机的磁盘,能提高计算机的贮存量和运算速率。用碳纤维增强塑料来制造卫星和火箭等宇宙飞行器,机械强度高,质量小,可节省大量的燃料。总之,用碳纤维或碳纤维增强的塑料、玻璃、陶瓷和金属等材料来代替钢材和合金等,在化工、机电、造船,特别是飞机制造、宇航器材等领域中有广泛的应用。