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有机化合物的溶度分组有机化合物在七种溶剂中溶解时需要依靠溶质分子与溶剂分子之间的引力,这种引力可以属于物理的、化学的或介于二者之间的,因此溶解的过程有以下几种:物理溶解 溶质与溶剂的分子之间依靠静电引力而溶解。通常,极性的溶质易溶在极性溶剂中,非极性溶质易溶在非极性溶剂中,即遵守有名的“相似相溶原则”。水是极性溶剂,乙醚是非极性溶剂,非极性的烃易溶于乙醚,不溶于水。如果在烃的分子中引入一个官能团,将使取代物的分子显出极性,因而增加在水中的溶解度。当官能团在分子中所占的比例适中时,此物在水和乙醚中都能溶解,就是S1组化合物。官能团增多,极性加强,在水中的溶解度大而在乙醚中的溶解度小。当达到不溶于乙醚的程度时,就是S2组化合物。固体在惰性溶剂中的溶解度除了决定于溶剂的本性外,与固体内部的结晶引力也有关,它的大小也决定了熔点,因此,成分和结构相似的固体物在同一种溶剂中通常以熔点低的溶解度较大。两种熔化热接近的固体也以熔点较低的具有较大的溶解度。同样,两种熔点相近的固体以熔化热小的溶解度大。各种同质异晶物中也以熔点最低的一种的溶解度最大。支链及其位置或官能团的位置对水中的溶解度影响很大,支链多而官能团又靠近分子中部时,在水中的溶解度显著增大。分子量对溶解度的影响可以表现为:①在同系物中,随着次甲基数目的增多,分子量增大,分子的性质趋向于与烃的相近,因此在水中的溶解度减小,在乙醚中的溶解度变大;②分子中代入卤原子后,卤代物的分子量增大,在水中的溶解度减小,因此S1组和S2组化合物的卤代物常不属于这两组;③有时代入卤素原子后能够改变分子的性质,这比由于分子量增大的影响要大得多,例如三氯乙酸的分子量虽然与壬酸相近,但由于氯原子的诱导效应使它在水中的溶解度很大,而壬酸却不溶于水。物理-化学溶解 溶剂对溶质的引力已经超出物理的溶解,但它们之间没有明显的化学反应,这种引力的影响通常可表现在以下的几个方面:①氢键的形成;②螯形结构的形成;③缔合作用;④盐的形成。其中以氢键最为重要。极性化合物在水中的溶解度的大小决定于分子中能够形成氢键的官能团的数目与烃基在分子中所占的比例。虽然通常极性越强的有机物在水中的溶解度越大,但有时也会被其他的因素所抵消,例如硝基苯的极性比苯酚大,但在水中的溶解度却比苯酚小,这是由于苯酚能与水形成氢键,它的影响大于极性所产生的效应。在苯酚的邻位引入羰基或硝基后,虽然增加了一个官能团,但羰基或硝基与羟基间通过氢键形成螯形结构,因而大大地削弱了与水分子形成氢键的能力,使它们在水中的溶解度减小。溶质的分子之间缔合后使有效的极性部分减少,在水中的溶解度也减小,在乙醚中的溶解度增大。醚与浓酸能形成不稳定的盐,用水稀释后又析出原来的醚;同理醛、酮和酯等中性含氧物溶解在浓硫酸或85%磷酸中时,可能也形成了盐。化学溶解 溶质与反应性溶剂起化学反应,称为化学溶解,分以下几种情况:酸性有机化合物在5%氢氧化钠溶液或5%碳酸氢钠 溶液中的溶解 酸性比碳酸强的有机化合物在这两种溶液中都能溶解,而酸性比碳酸弱的只能溶在5%氢氧化钠溶液中。磺酸、亚磺酸和某些卤代羧酸是酸性很强的有机酸,一般的羧酸是弱酸,但还能溶在5%碳酸氢钠溶液中。酚类的酸性通常很弱,属A2组,但在邻位或对位引入电负性基团后,能明显地增强酸性;当酸性超过碳酸后,就属A1组化合物。同一个碳原子上连有两个羰基的化合物,可以形成烯醇式结构,具有与酚类相近的酸性。但有的烯醇化反应很慢,因而在5%氢氧化钠溶液中溶解也非常慢,以致看不出溶解的现象。伯硝基物和仲硝基物有很显著的酸性,它们能形成酸式的互变异构物。碱性有机化合物在5%盐酸中的溶解 分子量较大的胺不溶于水,但能溶于5%盐酸中,用烃基或酰基取代氮原子上的氢原子后,通常根据取代基的电负性的大小按照以下的顺序使碱性增强:烷基<芳香基<脂肪酰基<芳香酰基<磺酰基烷基的效应与氢原子类似,因此RNH2、R2NH和R3N的碱性与NH3相近。芳香基的电负性远比脂肪基强,因此芳香胺的碱性要比脂肪胺弱得多。但苯环的邻位或对位引入电负性基团后,碱性减弱。胺的氮原子上连有两个或三个芳香基后,使碱性消失,成为中性化合物。一个脂肪酰基所产生的效应大约与三个芳香基相当,即脂肪酰胺也是中性化合物。芳香酰胺略有酸性,而芳香磺酰胺肯定已成为酸性化合物。由两个脂肪酰基或芳香酰基所形成的酰亚胺都有酸性,以二元酸衍生的酰亚胺最常见。N-取代酰胺是酸性还是中性化合物,要根据取代基的电负性才能决定。例如,乙酰-对硝基苯胺属A2组,而乙酰苯胺则是M组化合物。空间效应对酸性和碱性的影响 在酚的羟基的邻位引入取代基后,由于空间效应,能使它在5%氢氧化钠溶液中的溶度显著地减小。如果取代基很大,就不溶解。2,4,6-三叔丁苯胺也有类似的现象,它的碱性非常弱,2,6-二叔丁基吡啶的碱性比2,6-二甲基吡啶要弱得多。空间效应对羧酸也有影响,有的能降低酸性,例如2-甲基-2′-二甲基-2-乙基-4-二甲基戊酸-1的酸性大约只相当于乙酸的1/25,主要是空间效应的影响。另一方面,空间效应有时反而能增强酸性,如邻位取代苯甲酸的酸性通常比对位取代苯甲酸强,可能是取代基使羧基处于苯环的平面以外,因而羧酸的稳定性变差,倾向于离解为羧酸根离子。在取代酚中,3,5-二甲基-4-硝基苯酚的酸性比对硝基苯酚弱,可能是由于两个甲基对硝基起了空间阻碍作用。两性化合物 分子中兼有酸性和碱性基团的是两性化合物。分子量小的氨基酸极性较强,属S2组。不溶于水的两性化合物应该根据氨基的碱性强弱列入A1(B)或A2(B)组中。分子量较大的在氮原子上只连有烷基或氢原子的氨基酸属A2(B)组。此外,还有许多A2(B)组的有机物,例如不溶于水的氨基酚、氨基硫酚和氨基磺酰胺等,氨基的氮原子上取代芳基后,碱性变弱,酸性加强,例如图中a、b、c都是A1(B)组化合物。如果氨基上取代两个芳基,则碱性消失,变成A1组化合物,如图中d。
有机化合物(德语:Organische Verbindung;英语:organic compound、organic chemical),简称有机物,是含碳化合物,但是碳氧化物(如、二氧化碳)、碳酸、...
有机物即。含碳化合物(、二氧化碳、、金属碳化物等少数简单含碳化合物除外)或碳氢化合物及其衍生物的总称。有机物是生命产生的物质基础。 有机物的特点: 多数主要含有碳、氢两种元素,此外也常含有氧、氮、硫、...
一、有机化合物的定义:1、狭义上的有机化合物主要是由碳元素、氢元素组成,是一定含碳的化合物,但是不包括碳的氧化物(、二氧化碳)、碳酸,碳酸盐、氰化物、硫氰化物、氰酸盐、金属碳化物、部分简单含碳化合物(...
有机化合物的分类习题(含答案)
1 高二化学 《有机化合物的分类》 一、单项选择题 1.下列说法中错误的是( ) ①有机物都是从有机体中分离出来的物质 ②有机物都是含碳的共价化合物 ③有机物都不溶于水,易溶于有机溶剂 ④有机物不具备无机物的性质,都是非电解质 A.①③④ B.③④ C.②③④ D.①②③④ 2.下面的原子或原子团不属于官能团的是( ) 3.下列物质与 CH 3CH 2OH 互为同系物的是( ) A.CH 2=CHCH 2OH B.CH3OH C. D.C2H 5OCH 2OH 4.下列物质属于同系物的是( ) ①CH 3CH 2Cl ②CH 2═CHCl ③CH3CH2CH2Cl ④CH 2ClCH 2Cl ⑤CH 3CH2CH 2CH 3 ⑥CH3CH(CH 3)2 A.①② B.①④ C.①③ D.⑤⑥ 5.按碳骨架分类,下列说法正确的是( ) A.CH 3CH(CH 3)2属于链状化合物 B.
室内可吸入颗粒物中的部分有机化合物
室内环境问题越来越引起关注,但是室内可吸入颗粒物中的有机化合物研究较少,尤其是其中的酯类物质,更是被研究者忽略。主要采用气相色谱法及色质联用法对采集的室内可吸入颗粒物样品进行分析,得出了颗粒物中的脂肪烃、芳香烃和酯类物质的种类及浓度,并且分析了这些有害物质的来源。
间隙式固溶体的固溶度(即非金属溶质的极限溶解度)都是很有限的,而置换式固溶体的固溶度则随合金系的不同而有很大差别------从几个ppm(mg/kg)到100%。为了预计置换式初级固溶体的固溶度,Hume-Rothery提出了以下经验规则:
(1)如果形成合金的元素的原子半径之差超过了14%~15%,则固溶度极为有限。这一规则有时称为15%规则。
(2)如果合金组元的负电性相差很大,例如当Gordy定义的负电性差值相差0.4以上时,固溶度就极小,因为此时A、B二组元易形成稳定的中间相------正常价化合物。这一规则也称负电(原子)价效应。
(3)两个给定元素的相互固溶度是与它们各自的原子价有关的,且高价元素在低价元素中的固溶度大于低价元素在高价元素中的固溶度。这一规则称为相对价效应。
(4)如果用价电子浓度表示合金的成分,那么IIB~VB族溶质元素在IB族溶剂元素中的固溶度都相同------约为e/a=1.36,而与具体的元素种类无关。这表明在这种情形下,价电子浓度e/a是决定固溶度的一个重要因素。以Cu作溶剂为例,Zn,Ga,Ge,As等2~5价元素在Cu中的初级固溶度分别为38%,20%,12%和7.0%(见图2-44),相应的极限电子浓度分别为1.38,1.40,1.36和1.28。
(5)两组元形成无限(或连续)固溶体的必要条件是他们具有相同的晶体结构。例如前面列举的Cu-Ni,Cr-Mo,Mo-W,Ti-Zr等形成无限固溶体的合金系都符合此条件。
对于上述Hume-Rothery规则还需要作以下几点说明:
(1)在上述5条规则中,只有第1,2两条是普遍规则,其余3条都限于特定情况。例如,相对价效应仅当低价组元为Cu,Ag,Au等IB族金属时才成立;又如电子浓度虽然是影响固溶度的一个因素,但并非任意两个具有相同结构的初级固溶体的固溶度都对应着相同的电子浓度;至于第5条规则,虽然它是普遍成立的,但并不是用来确定初级固溶度的规则。由于这些原因,在不同的书中看到的Hume-Rothery规则,内容可能不尽相同。例如有的只包括1~4,1~3甚至1~2条规则。但无论如何,第1,2两条规则都是共同的,是Hume-Rothery规则的最基本内容。
(2)Hume-Rothery的第1、第2规则都是否定的规则,即它们只指出了在什么条件下不可能有显著的固溶度,而没有指出在什么条件下就肯定有显著的固溶度。
(3)上述两条规则还只是定性或半定量的规则。例如,所谓显著的固溶度并没有确切的规定。作为近似估算,人们通常认为,图
基于Hume-Rothery第1,2两条规则,Darken-Gurry提出了用作图法预计某溶质组元在给定的溶剂组元中的溶解度,这就是所谓的Darken-Gurry图。它是一个以Goldschmid原子半径为横坐标,以哥弟定义的负电性为纵坐标的图形。为了预计在给定的溶剂组元中,哪些溶质组元的固溶度可能比较大,哪些肯定很小,只需将溶剂组元和所有待分析的溶质组元的代表点按其原子半径和负电性值标在上述图中,然后以溶剂组元的代表点为中心作一椭圆,椭圆的长轴和短轴各平行于一个坐标轴,在横坐标轴方向的轴长为0.3rA,在纵坐标轴方向的轴长是0.8,这里rA是溶剂组元的Goldschmid原子半径。于是,根据溶质组元代表点相对于椭圆的位置就可以预计该组元在给定溶剂中的固溶度:若代表点在椭圆外,则固溶度必然很小,若在椭圆内则固溶度可能较大,且溶质的代表点越靠近溶剂的代表点(即椭圆中心),则固溶度可能越大。作为一个例子,图2-45分析了各种溶质组元在Ta(溶剂)中的固溶度。
利用Darken-Gurry作图方法分析大量的初级固溶体(约60种溶剂、1500种固溶体)后发现,在预计固溶度较小的固溶体中,80%~90%符合实际,即可靠性为80%~90%,而在预计固溶度较大的固溶体中只有60%符合实际,即可靠性为60%,因此在全部固溶体中用Darken-Gurry图预计固溶度的平均可靠性约为75%。
为了进一步提高预计的可靠性,Geschneider提出了进一步的修正。他首先将元素分为两类,一类是d壳层部分地被原子填充的d元素,即周期表上的IIIA-B族元素;另一类是d壳层完全未被电子填充或已完全填满的sp元素,即周期表上的IA,IIA以及IIB-VIB族元素。其次,他提出,在以下三种情形下固溶度必然很小,不必用Darken-Gurry图进行分析:
(1)溶剂和溶质二组元都是sp元素,且二者具有不同的晶体结构。
(2)溶剂为d元素,溶质为不具有常见金属结构的sp元素。
(3)溶剂为sp元素,溶质为d元素。
若仅对除以上三种情形之外的固溶体进行Darken-Gurry作图分析,则预计的可靠性将显著提高。
固溶度是指固溶体中溶质的最大含量,也就是溶质在溶剂中的极限溶解度。
固溶度可以由实验测定,也可按热力学原理进行计算。研究固溶度不仅有理论意义,而且具有很大的实际意义,因为固溶度的大小及其随温度的变化直接关系到合金的性能和热处理行为。