有机化学(第二版)
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1.2 有机化合物的特点

绝大多数有机化合物只是由碳、氢、氧、氮、卤素、硫和磷等少数元素组成,而且一个有机化合物分子中只含有其中少数元素。但是,有机化合物的数量却极其庞大,目前已知的有机化合物已达几千万种,远远超过周期表中其他一百多种元素形成的无机化合物的总和,且每年又有数以万计的新的有机化合物出现。有机化合物不仅数量庞大,而且在结构和性能方面与一般无机化合物不同,所以完全有必要把有机化学单独作为一门学科来研究。

1.2.1 有机化合物结构上的特点

有机化合物数量如此之庞大,首先是因为碳原子相互结合的能力很强。碳原子可以相互结合成具有不同碳原子数目的链或环。一个有机分子中的碳原子数目少则一两个,多则可以成千上万。此外,即使是碳原子数目相同的分子,由于碳原子间的连接方式可以多种多样,因而又可以组成结构不同的许多化合物。分子式相同而结构相异因而其性质也各异的化合物,称为同分异构体(isomer),这种现象叫做同分异构现象(isomerism)。例如,分子式C2H6O可以代表乙醇和(二)甲醚两种结构不同因而性质也不同的有机化合物,它们互为同分异构体。

同分异构现象在有机化合物中普遍存在。显然,一个有机分子中的碳原子数和原子种类越多,原子间排列方式也越多,其同分异构体数量也会越多。因此,同分异构现象的存在是有机化合物数目如此庞大的主要原因。同分异构现象包括构造异构(constitutional isomerism)、构型异构(configurational isomerism)和构象异构(conformational isomerism)等,概括如下:

1.2.2 有机化合物性质上的特点

与无机化合物相比较,有机化合物一般有以下特点:

(1)易燃 大多数有机化合物可以燃烧,有些有机化合物像沼气、汽油、蜡烛等易于燃烧。

(2)对热不稳定 一般有机化合物热稳定性较差,易受热分解,许多有机化合物在加热到200~300℃时就逐渐分解。

(3)熔点、沸点低,易挥发 许多有机化合物在常温下为气体或液体。常温下为固体的有机化合物,其熔点也很少超过300℃。因为有机化合物多以共价键结合,它的结构单元往往是分子,其分子间的作用力较弱。

(4)难溶于水 一般有机化合物的极性较弱或没有极性,而水是强极性物质,根据“相似相溶”原理,一般有机物难溶或不溶于水,而易溶于某些有机溶剂(如苯、丙酮、石油醚等)。

(5)反应速率慢 有机化合物的反应,多数不是离子型反应,而是分子间的反应,靠分子间的有效碰撞,经历旧共价键断裂和新共价键形成的过程来完成,所以有机反应一般比较缓慢。为加速反应,往往需要加热、加催化剂或光照等手段来增加分子动能、降低活化能或改变反应历程。

(6)反应生成产物复杂 有机分子大多是由多个原子通过共价键构成,结构复杂,常常可以在几个部位同时发生化学反应,得到多种产物。所以,有机反应一般比较复杂,除了主反应外,常伴有副反应。因此,有机反应产物常为比较复杂的混合物,需要分离纯化。