有机化合物的物理性质，该怎么用？！

锐意（高中）化学

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01

有机物的溶解性

      有机物一般不易溶于水，而易溶于有机溶剂，这是因为有机物分子大多数是非极性分子或弱极性分子，含有憎水基。根据 “相似相溶”原理，水是极性分子，只有当某有机物分子中含有亲水基团时，则该有机物就可能溶于水。

亲水基一般包括：－OH、－CHO、COOH等；憎水基一般包括：－R、－NO2、－X、－COOR等。

     1. 能溶于水的有机物：

    易溶于水的有：低级的[一般指N(C)≤4]醇、（醚）、醛、（酮）、羧酸及盐、氨基酸及盐、单糖、二糖。（它们都能与水形成氢键）。

    ① 小分子醇：CH3OH、C2H5OH、CH2OHCH2OH、甘油等；

     ② 小分子醛：HCHO、CH3CHO、CH3CH2CHO等；

    ③ 小分子羧酸：HCOOH、CH3COOH、CH3CH2COOH等；

     ④ 低糖：葡萄糖（C6H12O6）、果糖（C6H12O6）、蔗糖（C12H22O11）；

     ⑤ 氨基酸：CH3CH(NH2)COOH等。

      一般来说，低级醇、低级醛、低级酸，单糖和二糖水溶性好，即亲水基占得比重相对较大，憎水基占得比重相对较小，故能溶于水。

     2. 不易溶于水的有机物：

    难溶于水的有：各类烃、卤代烃、硝基化合物、酯、绝大多数高聚物、高级的（指分子中碳原子数目较多的，下同）醇、醛、羧酸等。

     ① 烷、稀、炔、芳香烃等烃类均不溶于水，因为其分子内不含极性基团；

    ② 卤代烃：CH3Cl、CHCl3、CCl4、CH3CH2Br、  等均不溶于水；

    ③ 硝基化合物：硝基苯、TNT等；

    ④ 酯：CH3COOC2H5、油脂等；

    ⑤ 醚：CH3OCH3、C2H5OC2H5等；

    ⑥ 大分子化合物或高分子化合物：如高级脂肪酸、塑料、橡胶、纤维等。

    一般来说，液态烃、一氯代烃、苯及其同系物、酯类物质不溶于水且密度比水小；硝基苯、溴苯、四氯化碳、氯仿、溴代烃、碘代烃不溶于水且密度比水大。

     3. 有机物在汽油、苯、四氯化碳等有机溶剂中的溶解性与在水中的相反：

     如乙醇是由较小憎水基团-C2H5和亲水基团－OH构成，所以乙醇易溶于水，同时因含有憎水基团，所以必定也溶于四氯化碳等有机溶剂中。其它醇类物质由于都含有亲水基团－OH，小分子都溶于水，但在水中的溶解度随着憎水基团的不断增大而逐渐减小，在四氯化碳等有机溶剂中的溶解度则逐渐增大。

      4.具有特殊溶解性的：

       ① 乙醇是一种很好的溶剂，既能溶解许多无机物，又能溶解许多有机物，所以常用乙醇来溶解植物色素或其中的药用成分，也常用乙醇作为反应的溶剂，使参加反应的有机物和无机物均能溶解，增大接触面积，提高反应速率。例如，在油脂的皂化反应中，加入乙醇既能溶解NaOH，又能溶解油脂，让它们在均相（同一溶剂的溶液）中充分接触，加快反应速率，提高反应限度。

      ② 苯酚：室温下，在水中的溶解度是9.3g（属可溶），易溶于乙醇等有机溶剂，当温度高于65℃时，能与水混溶，冷却后分层，上层为苯酚的水溶液，下层为水的苯酚溶液，振荡后形成乳浊液。苯酚易溶于碱溶液和纯碱溶液，这是因为生成了易溶性的钠盐。

      ③ 乙酸乙酯在饱和碳酸钠溶液中更加难溶，同时饱和碳酸钠溶液还能通过反应吸收挥发出的乙酸，溶解吸收挥发出的乙醇，便于闻到乙酸乙酯的香味。

      ④ 有的淀粉、蛋白质可溶于水形成胶体。蛋白质在浓轻金属盐（包括铵盐）溶液中溶解度减小，会析出（即盐析，皂化反应中也有此操作）。但在稀轻金属盐（包括铵盐）溶液中，蛋白质的溶解度反而增大。

      ⑤ 线型和部分支链型高聚物可溶于某些有机溶剂，而体型则难溶于有机溶剂。

      ⑥ 氢氧化铜悬浊液可溶于多羟基化合物的溶液中，如甘油、葡萄糖溶液等，形成绛蓝色溶液。

02

有机物的密度

      一般来说，有机物的密度与分子中相对原子质量大的原子所占质量分数成正比。例如，烷、烯、炔及苯的同系物等物质的密度均小于水的密度，并且它们的密度均随分子中碳原子数的增加和碳元素的质量分数的增大而增大；而一卤代烷、饱和一元醇随分子中碳原子数的增加，氯元素、氧元素的质量分数降低，密度逐渐减小。

    （1）小于水的密度，且与水（溶液）分层的有：各类烃、一氯代烃、酯（包括油脂）；

  （2）大于水的密度，且与水（溶液）分层的有：多氯代烃、溴代烃（溴苯等）、碘代烃、硝基苯。

03

有机物的状态

[常温常压（1个大气压、20℃左右）]

（1）气态：

① 烃类：一般N(C)≤4的各类烃                   

注意：新戊烷[C(CH₃)₄]亦为气态

② 衍生物类：

 一氯甲烷（CH₃Cl，沸点为-24.2℃）               

氟里昂（CCl₂F₂，沸点为-29.8℃）

 氯乙烯（CH₂==CHCl，沸点为-13.9℃）          

 甲醛（HCHO，沸点为-21℃）

 氯乙烷（CH₃CH₂Cl，沸点为12.3℃）              

一溴甲烷（CH₃Br，沸点为3.6℃）  

 四氟乙烯（CF₂==CF₂，沸点为-76.3℃）          

 甲醚（CH₃OCH₃，沸点为-23℃）

 甲乙醚（CH₃OC₂H₅，沸点为10.8℃）            

 环氧乙烷（沸点为13.5℃）

（2）液态：一般N(C)在5～16的烃及绝大多数低级衍生物。如，己烷CH₃(CH₂)₄CH₃、环己烷、甲醇CH₃OH 、甲酸HCOOH、溴乙烷C₂H₅Br、乙醛CH₃CHO、溴苯C₆H₅Br、硝基苯C₆H₅NO₂  

★特殊：不饱和程度高的高级脂肪酸甘油酯，如植物油脂等在常温下也为液态

（3）固态：一般N(C)在17或17以上的链烃及高级衍生物。如，石蜡、C₁₂以上的烃、饱和程度高的高级脂肪酸甘油酯，如动物油脂在常温下为固态

★特殊：苯酚（C₆H₅OH）、苯甲酸（C₆H₅COOH）、氨基酸等在常温下亦为固态

04

有机物的颜色

  绝大多数有机物为无色气体或无色液体或无色晶体，少数有特殊颜色，常见的如下所示：

三硝基甲苯（俗称梯恩梯TNT）为淡黄色晶体；

部分被空气中氧气所氧化变质的苯酚为粉红色；

2，4，6—三溴苯酚为白色、难溶于水的固体（但易溶于苯等有机溶剂）；

苯酚溶液与Fe³⁺(aq)作用形成紫色[H₃Fe(OC₆H₅)₆]溶液；

多羟基有机物如甘油、葡萄糖等能使新制的氢氧化铜悬浊液溶解生成绛蓝色溶液；

淀粉溶液（胶）遇碘（I₂）变蓝色溶液；

含有苯环的蛋白质溶胶遇浓硝酸会有白色沉淀产生，加热或较长时间后，沉淀变黄色。

05

有机物的气味

  许多有机物具有特殊的气味，但在中学阶段只需要了解下列有机物的气味：

   甲烷     无味

   乙烯      稍有甜味(植物生长的调节剂)

    液态烯烃   汽油的气味

   乙炔     无味

   苯及其同系物 芳香气味，有一定的毒性，尽量少吸入。

   一卤代烷   不愉快的气味，有毒，应尽量避免吸入。

   二氟二氯甲烷（氟里昂）  无味气体，不燃烧。

    C₄以下的一元醇      有酒味的流动液体

    C₅～C₁₁的一元醇     不愉快气味的油状液体

    C₁₂以上的一元醇     无嗅无味的蜡状固体

    乙醇           特殊香味

    乙二醇          甜味（无色黏稠液体）

    丙三醇（甘油）      甜味（无色黏稠液体）

    苯酚           特殊气味

    乙醛           刺激性气味

  ☆ 乙酸           强烈刺激性气味（酸味）

  ☆ 低级酯          芳香气味

  ☆ 丙酮           令人愉快的气味

  

06

如何判断有机物熔、沸点的高低?

     有机物的晶体大多是分子晶体，它们的熔、沸点取决于有机物分子间作用力的大小，而分子间作用力与分子的结构(有无支键、有无极性基团、饱和程度)、分子量等有关。主要分为下面四个情况：

  1.组成和结构相似的物质，分子量越大，其分子间作用力就越大。所以有机物中的同系物随分子中碳原子个数增加，熔、沸点升高。在通常状况下分子中含四个碳原子以下的烷烃、烯烃、炔烃是气体，含四个碳原子以上的是液体，含更多碳原子的是固体。

   2.分子式相同时，直键分子间的作用力要比带支链分子间的作用力大，支链越多，排列越不规则，分子间作用力越小。如：

分子间作用力：正戊烷>异戊烷>新戊烷。

    沸点：30.07℃>27.9℃>9.5℃

   3.分子中元素种类和碳原子个数相同时，分子中有不饱和键的物质熔、沸点要低些。

 如：C₂H₆  C₂H₄    硬脂酸  油酸

熔点：-88.63℃>-103.7℃  69.5℃>14.0℃

  4.分子量相近时，极性分子间作用力大于非极性分子间的作用力。分子中极性基团越多，分子间作用力越大。

如：分子间作用力：C₂H₅OH>CH₃OCH₃  C₂H₅Cl>CH₃CH₂CH₃

     沸点：  78.5℃>34.51℃  12.27℃>0.5℃

另外，分子间形成氢键，分子内形成氢键的物质的熔、沸点也有一定的规律。