俺曾经叫仔仔
物质的一些物理性质(如溶解性、熔沸点等)与分子 的极性相关。
{eg
水是极性化合物。
由于氧原子强烈的电负性,电子对明显偏向氧一侧, 因此氧周围聚集负电荷 (红色部分) , 氢原子周围聚集 正电荷(蓝色部分) 。 }
共价键的极性
共价键的极性是因为成键的两个原子电负性不相同而 产生的。电负性高的原子,如氟、氧及氮,比电负性 低的原子更能吸引电子,即把电子 “ 拉 ” 向它那一方, 而电子接近电负性高的原子的时间也较多,使得电荷 不均匀分布。这样形成了一组偶极,这样的键就是极 性键。电负性高的原子是负偶极,记作 δ-;电负性低 的原子是正偶极, 记作 δ+。 键可以堕入两个极端 —— 极性和非极性。当构成共价键的不同离子的电负性完
全相同,便会产生完全非极性的键。相反,当两者的 电负性相差值大得足以令其中一种离子完全取走了另 一方的一粒电子, 就会产生极性键 —— 或更贴切而言, 是离子键。 “ 极性 ” 和 “ 非极性 ” 二词多用于形容共价键 上。 键的极性程度可以用两个原子电负性之差来衡 量。 差值在 0.5到 1.7之间的是典型的极性共价键。 两 个原子完全相同(当然电负性也完全相同)时,差值 为 0, 例如单质气体等等, 这时原子间成非极性键。
分子的极性
一个共价分子是极性的,是说这个分子内电荷分布不 均匀,或者说,正负电荷中心没有重合。分子的极性 取决于分子内各个键的极性以及它们的排列方式。在 大多数情况下,极性分子中含有极性键,非极性分子 中含有非极性键。然而,非极性分子也可以全部由极 性键构成。只要分子高度对称,各个极性键的正、负 电荷中心就都集中在了分子的几何中心上,这样便消 去了分子的极性。这样的分子一般是直线形、三角形 或四面体形。
{eg
三角形的三氟化硼分子。
尽管 3根键都是极性键,但分子是非极性分子。因为 分子对称,正负电荷中心重合了。 }
分子极性的推测
附加内容:分子极性对性质的影响
溶解性
分子的极性对物质溶解性有很大影响。极性分子易溶 于极性溶剂, 非极性分子易溶剂非极性溶剂, 也即 “ 相 似相溶 ” 。 蔗糖、 氨等极性分子和氯化钠等离子化合物 易溶于水。具有长碳链的有机物,如油脂、石油的成 分多不溶于水,而溶于非极性的有机溶剂。
熔沸点
在分子量相同的情况下,极性分子比非极性分子有更 高的沸点。这是因为极性分子之间的取向力比非极性 分子之间的色散力大。
有机物物理常数表
借助手册或网络资源，查询下列化合物的物理常数(以表格形式列出):
S density 化折光mp bp 分子量 (g/cm3合英文名 结构式 性状 率 aetacbMol.W. (?) (?) w ) nD 物 l h e z 环无色 cyclohexano0.96201.46100.16 23 161 3.620 s s s ? 己针状固OH l 4 4120 醇 体
己白色结Adipic acid 146.14 153 332.7 1.36 sl s s s i 二晶体 酸
9.1
mL/1
00 正0.80981.39澄清液1-Butanol 74.12 ?89.5 117.73 mL s 丁? ? 204 9320 体 H2O醇
(25
?C) 1
-1-bromobutCH3CH2CH1.44无色液137.03 -112.4 101.6 1.27 i s s 溴ane;butyl 2CH2Br 01 体 bromide 丁
烷
正1.39无色透Butyl ether 130.23 -98 142.4 0.7694 i ? ? bs 丁92 明液体 醚
1
-1.393b无色气1-butylene 56.11 -185.3 -6.3 0.67 i bs sl 1 s 丁体 烯
无色液1.049 体 ，有(l) 1.37乙acetic acid 60.05 16 .6 117 .9 s s s s 强烈刺1.266 16 酸 激性气(s) 味
Butyl 0.7 乙Acetate ，g/100 酸无色有n-Butyl 1.39116.16 -74 126 0.88 ml ? ? ? 正果香液 51 acetate， (20.0 丁体 Acetic acid ?C) 酯 butyl ester
<>
bromobenze0.1g/溴状液 1.55157.02 -30.8 156 1.495 s s s s ne 97 100 苯 体，具 mL 有苯的
(17 气味
?)
苯
甲methyl 无色液136.15 -12.3 198 1.09 i s s s 酸benzoate 体 甲
酯
无色或
淡黄
色、片联biphenyl 154.21 69.71 254.25 1.04 i s s 状晶 苯 体, 略
带甜嗅
味。
Triphenylme三thanol, 苯片状晶Triphenylcar260.33 164.2 380 1.199 i s s s s 甲体 binol, Trityl 醇 alcohol
苯Benzaldehy1.54无色液106.12 ?26 178.1 1.0415 sl ? ? ? 甲de 55 体 醛
苯白色针Benzoin 212.12 137 344 1.31 i s sl 偶状结晶 姻
二
苯1,2-diphenyl 210.22黄色针94.87 347 1.084 i s s s s 乙ethanedione 8 状晶体 二
酮
二
1.41 苯
Benzilic 149-15g/L 基白色结180(分228.24 s s acid 1 (25 乙晶粉末 解)
oC) 醇
酸
无色至呋黄色液Furfural、 C4H3OCH喃体，有2-furaldehy sl s s s 96.09 -36.5 161.1 1.16 O 甲杏仁样de 醛 的气
味。
Furfuryl C4H3CH2O98.10 -31 171 1.296 :1.48s ? ? ? 呋无色易
H 68 alcohol 喃流动液甲体 醇
2-furoic 呋白色单29-133230-23b喃acid;112.08 bs 斜长梭2-carboxyfu2 s 甲? 形结晶 酸 ran;
三
乙
基
Benzyltrieth苄白色晶185(分227.78 1.08 s s i ylammoniu基状粉末 解)
m chloride 氯
化
铵
Trichlorome1.44氯无色透119.38 -63.5 1.4840 i ? ? ? 61,62 thane 76 仿 明液体
1.35乙无色透Ether 74.12 -116.3 34.6 0.7134 sl s s 555 醚 明液体
s
158.7 30.扁白色结Mandelic 118-12g/L .152.14 1.30 77 桃晶性粉acid 1 (20?C5M 酸 末 ) 4
M
1.36乙无色透Ethanol 46.07 -114.3 78.4 0.789 ? ? ? ? ? 14 醇 明液体
无嗅，咖白色针Caffeine 194.19 237 178 1.2 sl s sl s sl 啡状或粉碱 状固体
β211.5 -D-fructofurg/100 342.291.342蔗anosyl-(2?白色固186 1.587 ml i i 648 1 糖 1)-α体 (20 ?-D-glucopyrC) anoside
83 Dextrose，白色结葡Cornsugar，晶或颗无结晶 180 1.54 s sl i 萄Grapesugar，粒状粉水熔点 糖 Bloodsugar 末 146?
有机物换算成COD表
表 2 工业中常见有机化合物的一些有关参数
水中某一种有机物的理论需氧量。 通常是指将有机物中的碳元素和氢元素完全氧化为二氧化碳和水所 需氧量的理论值 (即按完全氧化反应式计算出的需氧量,单位为 g/g)。在严格意义上也包括有机物中 氮、 磷、 硫等元素完全氧化所需氧量的理论值 (当计入这些元素完全氧化的需氧量时应在数据后注明 ) 。 理论需氧量通常用于进行需氧量的估算; 用于与化学需氧量对比, 以研究与检验化学需氧量测定方法 的适用性和测定数据的可靠性; 也用于与生化需氧量对比, 研究水中污染物的生物降解特性及废水生 化处理方法的适用性。
2003‐ 6‐ 30实施 第 1 页 共 35 页
有机物极性及溶解性
有机物极性及溶解性的教学讨论
有机化合物大多难溶于水，易溶于汽油、苯、酒精等有机溶剂。原因何在？
中学课本、大学课本均对此进行了解释。尽管措词不同，但中心内容不外乎是：有机化合物一般是非极性或弱极性的，它们难溶于极性较强的水，易溶于非极性的汽油或弱极性的酒精等有机溶剂。汽油的极性在课本中均未做详细说明，故而在教学中常常做如下解释：所有的烷烃，由于其中的O键的极性极小，以及结构是对称的，所以其分子的偶极矩为零，它是一非极性分子。烷烃易溶于非极性溶剂，如碳氢化合物、四氯化碳等。以烷烃为主要成分的汽油也就不具有极性了。
确切而言，上述说法是不够严格的。
我们知道，分子的极性（永久烷极）是由其中正、负电荷的“重心”是否重合所引起的。根据其分子在空间是否绝对对称来判定极性，化学键极性的向量和——弱极矩μ则是其极性大小的客观标度. 常见烷烃中,CH4、C2H6分子无极性,C3H8是折线型分子,键的极性不能相互完全抵消,其μ≠为0.084D。至于其它不含支链的烷烃,分子中碳原子数为奇数时,一定不完全对称而具有极性;分子中碳原子数为偶数时,仅当碳原子为处于同一平面的锯齿状排布的反交叉式时,分子中键的极性才能相互完全抵消,偶极矩为零,但由于分子中C—C键可以旋转，烷烃分子（除CH4）具有许多构象，而上述极规则的锯齿状反交叉式仅是其无数构象“平衡混合物”中的一种，所以，从整体来说，除CH4、C2H6外，不带支链的烷烃均有极性。带有支链的烷烃，也仅有CH4、C2H6等分子中H原子被—CH3完全取代后的产物尽其用，2—二甲基丙烷、2，2，3，3—四甲基丁烷等少数分子不显极性，余者绝大多数都有一定的极性。由于烷烃中碳原子均以SP3杂化方式成键,键的极性很小,加上其分子中化学键的键角均接近于109°28′,有较好的对称性(但非绝对对称)故分子的极性很弱,其偶极矩一般小于0.1D. 烷烃中,乙烯分子无极性,丙烯分子,1—丁烯分子均不以双键对称，μ分别为0.336D、0.34D。2—丁烷，顺—2—丁烯的μ=0.33D，反—2—丁烯的偶极矩为零，即仅以C=C对称的反式烯烃分子偶极矩为零（当分子中C原子数≥6时，由于C-CO键旋转，产生不同的构象，有可能引起μ的变化），含奇数碳原子的烯径不可能以C=C绝对对称，故分子均有极性。
二烯烃中，丙二烯（通常不能稳定存在）、1、3一丁二烯分子无极性，1、2一丁二烯分子μ为0.408D，2—甲基一1，3—丁二烯（异戊二烯）分子也为极性分子。炔烃中，乙炔、2—丁炔中C原子均在一条直线上，分子以C—C对称，无极性，但丙炔、1—丁炔分子不对称，其极性较大，μ分
别为0.78D和0.80D。
芳香烃中，苯无极性，甲苯、乙苯有极性，μ分别为0.36D、0.59D；二甲苯中除对一二甲苯外的另两种同分异构体分子不对称，为极性分子，显而易见，三甲苯中之间一三甲苯分子的μ为零，联苯、萘的分子也无极性。 综上所述，烃的分子有无极性仍是取决于各自的对称程度是否将键的极性完全抵消。当某分子并不因其中C—CO键的旋转而引起碳干排布不同的构象时，构型则绝对对称，分子无极性。将其分子中H原子全部用——CH3所替代，分子的偶极矩仍为零。作为以烷烃为主要成分的汽油、石蜡，其中可能含有非极性的分子构象，但从整体来说，同绝大多数烃的分子一样，它们也是具有极性的，只是由于其中C—H键的极性极弱，其偶极矩极小。烃类的偶极矩一般小于1D，在不饱和烃中尚有以Sp2、Sp杂化方式成键的碳原子，键的极性及分子的极性均较相应的饱和烃强，炔烃的极性较烯烃强。 至于烃的衍生物，常见的除四卤化碳，六卤乙烷、四卤乙烷、对一二卤苯、对一二硝基苯、间一三卤苯等非极性的烃分子中氢原子或—CH3被其它原子或原子团全部或部分以完全对称的方式所取代的产物等少数物质外，多数都具有极性，分子的偶极矩较相应的烃大，一般大于1D。
由此可见，有机物的分子除少数为非极性分子外，大多数是具有极性的。其偶极矩不小还比水大，如一氯甲烷为1.87D、一氯乙烷为2.05D、溴苯为
1.70D、乙醛为2.69D、丙酮为2.88D、硝基酸为4.22D、乙醇为16.9D，有机物的极性并不都很弱。当然，与无机物相比较，有机物是弱极性，作为常见的有机物之一的汽油，尽管其主要成分的偶极矩不大，在教学中往往将汽油及烷烃等视为非极性的。但烷烃等有无极性是个是非问题，在教学中尤其在师范除校化学专业的教学中，不宜进行如此处理而不加任何说明。否则，容易引起学生错觉，往往不加考虑地认为烷及烃的分子都绝对对称的、均无极性，而将问题简单化、绝对化、对本身的业务进修及今后的教学工作都会带来一些不必要的麻烦。所以，不管因为什么原因在教学中至少都必须明确说明有机物的弱极性与非极性的前提是与无机物整体相比较，汽油等物质因主要成分的极性很弱，通常视为非极性。
CH3CI、硝基苯等极性较强，为何它们不溶于水？有些教科书上将相似相溶规律中的相似仅提及溶质、溶剂的极性是很不够的。尽管溶质溶剂极性的相似是其能否相互溶解的一个重要因素，但并不是唯一的。物质的溶解性还取决于它们分子结构、分子间作用力的类型与大小的相似。例如，水和乙醇可以无限制的相互混溶、煤油与乙醇只是有限度地相互溶解，而水和煤油几乎完全不相溶。对于这些事实，如果只从分子极性的角度来考虑是难以令人满意的，但我们可以从分子结构上得到解释。水和乙醇的分子都是由一个一OH与一个小的原子或原子团结合而成，其结构很相似，分子间都能形成氢键，因此能无限制地相互相混。无疑，随着醇分子中烃基的增大，它与水
分子结构上的相似程度将降低，醇在水中的溶解度也将随之减小。煤油主要是分子中含有8—16个碳原子的烷烃的混和物，因乙醇分子中含有一个烷烃的烃基，结构上有相似之处，它们能互溶，但乙醇分子中含有一个跟烃基毫不相干的—OH。因此，它们的相互溶解是有一个的限度的。水的分子结构与煤油毫无相似之处，煤油不溶于水、极性较强的CH3CI、溴苯、硝基苯不溶于水也就不奇怪了。至于低分子量的羧、酸、醇、醛、酮等易溶于水，则可以从其分子的极性及其分子与水分子能形成氢键得到解释。由此可见，对于相似相溶这条经验规则的应用，我们应从溶质、溶剂的分子结构、分子间作用力的类型和大小及其偶极矩等多个方面来考虑，忽视哪一点，都可能带来一些不必要的疑惑，这无论在中学还是大学的教学中都应引起足够的重视。
附：有机物在水中的溶解性规律
一、相似相溶原理
1．极性溶剂（如水）易溶解极性物质（离子晶体、分子晶体中的极性物质如强酸等）；
2．非极性溶剂（如苯、汽油、四氯化碳、酒精等）能溶解非极性物质（大多数有机物、Br2、I2等）；
3．含有相同官能团的物质互溶，如水中含羟基（—OH）能溶解含有羟基的醇、酚、羧酸。
二、有机物的溶解性与官能团的溶解性
1．官能团的溶解性：
（1）易溶于水的官能团（即亲水基团）有—OH、—CHO、—COOH、—NH2。
（2）难溶于水的官能团（即憎水基团）有：所有的烃基(—CnH2n+1、—CH=CH2、—C6H5等)、卤原子（—X）、硝基（—NO2）等。
2．分子中亲水基团与憎水基团的比例影响物质的溶解性：
（1）当官能团的个数相同时，随着烃基（憎水基团）碳原子数目的增大，溶解性逐渐降低；
例如，溶解性：CH3OH>C2H5OH>C3H7OH>??，一般地，碳原子个数大于5的醇难溶于水。
（2）当烃基中碳原子数相同时，亲水基团的个数越多，物质的溶解性越大；
例如，溶解性：CH3CH2CH2OH
（3）当亲水基团与憎水基团对溶解性的影响大致相同时，物质微溶于
水；
例如，常见的微溶于水的物质有：苯酚 C6H5—OH、苯胺 C6H5—NH2、苯甲酸 C6H5—COOH、正戊醇
CH3CH2CH2CH2CH2—OH（上述物质的结构简式中“—”左边的为憎水基团，右边的为亲水基团）；乙酸乙酯
CH3COOCH2CH3（其中—CH3和—CH2CH3为憎水基团，—COO—为亲水基团）。
（4）由两种憎水基团组成的物质，一定难溶于水。
例如，卤代烃 R-X、硝基化合物R-NO2 ，由于其中的烃基R—、卤原子—X和硝基—NO2均为憎水基团，故均难溶于水。
三、液态有机物的密度
1.难溶于水，且密度小于水的有机物
例如，液态烃（乙烷、乙烯、苯、苯的同系物??），液态酯（除乙酸乙酯和甲酸甲酯是可以溶于水外如硬脂酸甘油酯??），一氯卤代烷烃（1-氯乙烷??），石油产品（汽油、煤油、油脂??）
注：汽油产品分为直馏汽油和裂化汽油（含不饱和烃）。
2.难溶于水，且密度大于水的有机物
例如：四氯化碳、氯仿、溴苯、二硫化碳
有机物的极性判断[练习]
在化学中，极性指一根共价键或一个共价分子中电荷分布的不均匀性。如果电荷分布得不均匀，则称该键或分子为极性;如果均匀，则称为非极性。
物质的一些物理性质(如溶解性、熔沸点等)与分子的极性相关。
{eg
水是极性化合物。
由于氧原子强烈的电负性，电子对明显偏向氧一侧，因此氧周围聚集负电荷(红色部分)，氢原子周围聚集正电荷(蓝色部分)。}
共价键的极性
共价键的极性是因为成键的两个原子电负性不相同而产生的。电负性高的原子，如氟、氧及氮，比电负性低的原子更能吸引电子，即把电子“拉”向它那一方，而电子接近电负性高的原子的时间也较多，使得电荷不均匀分布。这样形成了一组偶极，这样的键就是极性键。电负性高的原子是负偶极，记作δ-;电负性低的原子是正偶极，记作δ+。键可以堕入两个极端——极性和非极性。当构成共价键的不同离子的电负性完
全相同，便会产生完全非极性的键。相反，当两者的电负性相差值大得足以令其中一种离子完全取走了另一方的一粒电子，就会产生极性键——或更贴切而言，是离子键。“极性”和“非极性”二词多用于形容共价键上。 键的极性程度可以用两个原子电负性之差来衡量。差值在0.5到1.7之间的是典型的极性共价键。两个原子完全相同(当然电负性也完全相同)时，差值为0，例如单质气体等等，这时原子间成非极性键。
分子的极性
一个共价分子是极性的，是说这个分子内电荷分布不均匀，或者说，正负电荷中心没有重合。分子的极性取决于分子内各个键的极性以及它们的排列方式。在大多数情况下，极性分子中含有极性键，非极性分子中含有非极性键。然而，非极性分子也可以全部由极性键构成。只要分子高度对称，各个极性键的正、负电荷中心就都集中在了分子的几何中心上，这样便消去了分子的极性。这样的分子一般是直线形、三角形或四面体形。
{eg
三角形的三氟化硼分子。
尽管3根键都是极性键，但分子是非极性分子。因为分子对称，正负电荷中心重合了。}
分子极性的推测
附加内容:分子极性对性质的影响
溶解性
分子的极性对物质溶解性有很大影响。极性分子易溶于极性溶剂，非极性分子易溶剂非极性溶剂，也即“相似相溶”。蔗糖、氨等极性分子和氯化钠等离子化合物易溶于水。具有长碳链的有机物，如油脂、石油的成分多不溶于水，而溶于非极性的有机溶剂。
熔沸点
在分子量相同的情况下，极性分子比非极性分子有更高的沸点。这是因为极性分子之间的取向力比非极性分子之间的色散力大。
