高中化学教学中同分异构体的书写方法

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  在高中化学教学中,同分异构体是重点内容,不仅是考试热点,更是学习难点.同分异构体的命题方式多种多样,既可以单独命题,也可以结合其他知识考查综合内容;既考查了知识,也兼顾考查了考生的联想能力和推理能力.在高中阶段,有机物的分类,简单分为官能团异构、位置异构和碳链异构.同分异构体有很大的相似性和规律性.在书写同分异物体时,注意不要多写、漏写.准确掌握同分异构体的书写方法,有助于学生理解和掌握知识,为学生在此基础上学习新知识做好充足的准备工作.对于同分异构体的分析与推导,课本上的篇幅较少,却是一个不可忽视的重点、难点.它是全面综合地考查学生能力的一个知识体系,也与其他知识紧密相连.对于同分异构体的知识,学生如果掌握得不够扎实全面,对于接下来的高中化学学习将会是一个障碍.所以,学生掌握同分异构体的书写方法是有必要的.
  一、同分异构体的概念
  同分异构体主要是指拥有相同化学式,但组成结构相异的化学物质.因为空间结构组合的不同,所以组成的有机物种类繁多,相应的不同的结构有不同的化学性质,相互之间也有很多相似性.例如,甲醚和乙醇就属于同分异构体,有时也简称为异构体,甲醚和乙醇的化学式都是C2H5OH,因为组合结构的不同,甲醚的结构为CH3OCH3,但是乙醇的结构为CH3CH2OH.
  我们要明确有一类物质只有氢元素和碳元素组成,即为碳氢化合物,就是我们常说的“烃”.根据排列组合的方式不同,我们把“烃”进一步分类为“饱和烃”和“不饱和烃”.饱和度是我们区分“烃”的重要依据,也是进一步书写化合物的重要依据.在分析书写化合物过程中要充分考虑到同分异构体之间的关系.
  二、常见同分异构体的书写方法
  1.等效氢法
  等效氢法就是指把同分异构体分类成不同的氢类,根据不同的氢类型组成来判断书写方法.通常我们会根据有机物的化学式辨认该物质的等效氢共有几种,相应的同分异构体也就有几种.也就是说,通过这种方法,我们可以很快得出所求异构体的个数和同分异构体的总量.我们知道,同碳原子上的氢等效,在同碳原子上的甲基氢等效,在对称位置的相同原子团上的氢等效.可用对称轴法判断氢等效种类.
  例如,CH3CH2CH3,3个C连一条线段作该线段的垂直平分线,则该分子两端的甲基关于这条直线对称,该分子有2种等效氢.同理,CH3CH2CH2CH3中两个CH3对称,两个CH2对称,该分子有2种等效氢.依次类推,CH3CH2CH2CH2CH3中两个CH3对称,处在2,4位的两个CH2对称,处在3位的CH2不对称,该分子有3种等效氢.
  2.减碳法
  对于烃的同分异构体的书写,我们要先判断此烃属于哪种烃类.如果通过碳原子比对,该烃属于饱和烃,就可使用减碳法.将该物质主链上集中放碳原子,然后通过减少一个碳原子的方式形成新的支链,支链上的碳移动会与其他碳链进行新的连接,从而产生新的异构体.那么,主链上的碳多于支链.以此类推,主链上的碳不断往支链上移动.比如,C5H11这个化学物质,它是满足饱和烃.依照之前所说的方法,我们先取主链上的1个碳,使之移动,可以得到一个同分异构体,之后再去1个碳,在剩下的主链上还有3个碳,可以得到另一个同分异构体,用同种方式继续往下分类.
  3. 烃基转化法
  烃基转化法是先找出组成有机物的烃基种类,然后写出它的同分异构体,这种方法适合于烃的衍生物.如根据丙基有2种结构,丁基有4种结构,戊基有8种结构,就可以快速地判断短链烃的衍生物的同分异构体种类.
  4.不饱和度法
  如果有机物属于不饱和化合物时,可以利用氢原子的多少与其饱和烃相比较.也就是说,如果该有机物中含有双碳键,这种连接自然就会少2个氢原子,含环状也是同类型情况.同理,如果含有一个三键则少4个氢原子.通过这种方式,可以判断该化合物含有的同分异构体数量.
  5.控一移二法
  一个化合物含有2个及以上的同分异构体时,因为含有较多数量的官能团,在书写同分异物体时容易发生错误.因此,我们可以保留主链,将所包含的取代基去除,计算出主链唯一存在一种形式官能团时的同分异构体形式.然后以此为镜面,计算其对称模式.在这个过程中,我们要保证第一顺位取代基不动,而移动第二位.运用这种方式,使全部的取代基依次进入主链之中.
  总之,在教学过程中发现,同分异构体方面的知识,对于学生来说还是有一定难度的.针对难点,教师要不断探索新的方法规律来帮助学生理解学习.同时,难点也有它的技巧规律,学生在学习过程中要善于自我总结.在这个过程中,学生会感受到分析能力、理解能力的进步,感受到化学学习带来的无穷乐趣.
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