1.2 有机化合物的特性
有机化学作为一门独立的学科,其研究的对象(有机化合物与无机化合物)在性质上存在着一定的差异。有机化合物一般具有如下特性。
(1)种类繁多
据有关资料统计,世界上有机化合物的数量有几千万种,且新合成的化合物中大部分是有机化合物。而无机物总共不超过几十万种。正因为如此,把有机化学作为一门独立的学科来研究很有必要。
同分异构现象是有机化学中极为普遍而又很重要的问题,也是造成有机化合物数目繁多的主要原因之一。同分异构是指物质具有相同分子式,但结构不同,从而性质各异的现象。例如,乙醇和甲醚,分子式均为C2H6O,但它们的结构不同,因而物理性质和化学性质也不相同。乙醇和甲醚互为同分异构体。
由于在有机化学中普遍存在同分异构现象,故在有机化学中不能只用分子式来表示某一有机化合物,必须使用构造式或结构式。
(2)易燃烧
一般有机化合物都含有碳和氢两种元素,容易燃烧生成二氧化碳和水,同时放出大量的热量。大多数无机化合物,如酸、碱、盐、氧化物等都不能燃烧。因而有时采用灼烧试验可以区别有机物和无机物。
(3)熔点、沸点低
在室温下,绝大多数无机化合物都是高熔点的固体,而有机化合物通常为气体、液体或低熔点的固体。例如,氯化钠和丙酮的分子量均约为58,但二者的熔点、沸点相差很大。氯化钠的熔点和沸点分别为801℃和1413℃,丙酮的熔点和沸点分别为-95℃和56℃。
大多数有机化合物的熔点在400℃以下,而且它们的熔点、沸点随着分子量的增加而逐渐增加。一般地说,纯粹的有机化合物都有固定的熔点和沸点。因此,熔点和沸点是有机化合物的重要物理常数,人们常利用熔点和沸点的测定来鉴定有机化合物。有些有机化合物在高温时会发生分解而不是熔化。
(4)难溶于水,易溶于有机溶剂
水是一种强极性物质,所以以离子键结合的无机化合物大多易溶于水,不易溶于有机溶剂。而有机化合物一般都是共价键型化合物,极性很小或无极性,所以大多数有机化合物在水中的溶解度都很小,但易溶于极性小的或非极性的有机溶剂(如乙醚、苯、石油醚、丙酮等)中,这就是“相似相溶”的经验规律。正因为如此,有机反应常在有机溶剂中进行。
(5)有机反应速率慢
无机反应一般是离子型反应,反应速率较快。如H+与OH-的反应,Ag+与Cl-生成AgCl沉淀的反应等都是在瞬间完成的。
有机反应大部分是分子间的反应,反应过程中包括共价键旧键的断裂和新键的形成,所以反应速率常比较慢。一般需要几小时,甚至几十小时才能完成。为了加速有机反应的进行,常采用加热、光照、搅拌或加催化剂等措施。随着新的合成方法的出现,改善反应条件,促使有机反应速率的加快也很有希望。
(6)有机反应副反应多,产物复杂
有机化合物的分子大多是由多个原子结合而成的复杂分子,所以在有机反应中,反应中心往往不局限于分子的某一固定部位,常常可以在不同部位同时发生反应,得到多种产物。反应生成的初级产物还可继续发生反应,得到进一步的产物。因此在有机反应中,除了生成主要产物以外,还常常有副产物生成。正因为如此,书写有机反应方程式时常用“”,而不用“”,一般只写出主要反应及其产物,不配平,但应注明反应条件。
为了提高主产物的收率,控制好反应条件是十分必要的。由于得到的产物是混合物,故需要经分离、提纯等步骤,以获得较纯净的物质。
但是必须指出,上述有机化合物的性质是对于大多数的有机物而言的,不是绝对的。例如,四氯化碳不但不易燃烧而且还可以作为灭火剂使用,甘油可以与水以任意比例互溶等,聚乙炔可以导电等。