含重水的水是纯净物还是混和物？相信大部分同学会回答,是纯净物.蒸馏多次所得的高纯水,也是含有重水的.
但是,如果另有一些同学提出:按照纯净物的定义,"由一种物质组成的物质叫纯净物.",水和重水是同一种物质吗?...如何回答他们的质疑呢?
纯净物是中学化学中最基本的概念之一.可是,正如我在前几讲中提到的,由于中学化学所处的学习的阶段性限制,它的定义不可能非常明确清晰严格.在它的定义中,物质又如何定义呢?...所以,这样的概念仍然需要在后续的学习中,根据它被使用的场合进行领悟.
理解这个概念的关键,在于这里的"同种物质"中的"同",是同到哪个层次.
如果把这个同,理解为基本粒子的层次,是错的.这样就会得出氧气是混和物的结论,因为氧气中含有电子,质子,中子.
如果把这个同,理解为宏观物质的层次,也是错的.这样就会得出纯水做出的一碗冰块是混和物的结论,因为各个冰块大小肯定是不一样的.
当然,以上两种错误,都不大会有人犯.但这里写出来,可以帮助大家理解.
因为在这个问题上引起困惑的,通常是那些由分子组成的物质.所以,这里只分析这种情况.由分子组成的物质,纯净物的定义可以是:"由同种分子组成的物质".那么,这个同,同到哪种层次呢?
那么,"同种分子"在这个概念中究竟是同到哪个层次呢?
元素的种类(不是原子的种类)相同,同种元素的原子个数分别相同,各种原子成键方式分别相同.
这样再来看水与重水:含有氢元素和氧元素,一个分子中含有一个氧原子和两个氢原子(氢原子有氕氘氚三种),分子中氧原子与两个氢原子以共价键相结合.是同种分子.所以,含有重水的水是纯净物。
同样再分析红磷与白磷混在一起的情况:都只含有磷元素,但一个白磷分子中有四个磷原子,一个红磷分子中有多少磷原子我们不知道,但我们知道它的分子结构"比白磷复杂得多".两者是不同的分子.所以,红磷白磷混 在一起是混和物.
请大家再思考这样一个问题:
2--甲基丙烷和正戊烷是同系物吗?
相信绝大部分人会回答是.可是,有人提出:“同系物结构相似，所以既使是同是烷烃，那么碳原子数不同的直链烷烃和有支链的烷烃也不是同系物。因为它们的结构不相似”,你如何说明他错在哪里呢?
前一个问题是相同到哪一层次.这一个问题是相似到哪一层次.
同系物的相似,是相似到含有同样类型同样数量的官能团(碳碳双键,环,苯环能也看作官能团),除此外只有烷烃骨架.
因此,烷烃都互为同系物.这里还是举一些没把握好相似的层次的例子来帮助大家理解:甲醇和乙醚,都只含有一个氧原子,其余部分是烷基,所以是同系物......相似的程度要求不够乙烯和2-丁烯,前者双键在端上,后者在链中,所以不是同系物......相似的程度要求过高，所以,前面的那种说法的错误于在,把同系物的"相似"要求过高.
从同系物这个概念的形成过程来说,历史上是先有了甲烷,乙烷,2--甲基丙烷,正戊烷...等等一系列烷烃,然后发现它们性质相似结构相似,再后才有同系物这个概念的.现在,用这个概念来套这些实物,反而说2-甲基丙烷和正戊烷不是同系物,这是本末倒置.