同學們 當你走進百貨公司的香水區 是不是會被那些香味撲鼻的氣味所吸引呢？ 香水 作為日常生活中的一部分 背後其實隱藏著精彩的化學世界 你知道嗎？ 許多香水中的香味來源 實際上是由某些特定的有機化合物提供 例如橙花醇和香葉醇 它們都擁有相同的分子式 是許多香水中不可或缺的成分 雖然它們的分子式一模一樣 但橙花醇給人的是一種清新的玫瑰檸檬香 而香葉醇則散發著甜美的玫瑰香氣 為什麼分子式相同的物質 卻有不同的氣味呢？ 這正是我們今天要探討的主題 同分異構物 同分異構物聽起來和已經學過的同素異形體很像 二者之間有什麼不同呢？ 正如我們剛才提到的 同分異構物 指的是那些具有相同分子式 但原子排列方式不同的化合物 這種差異導致了它們性質的不同 就像剛才提到的橙花醇和香葉醇 因為結構不同而有不同的香氣 至於同素異形體 讓我們複習一下 是指由相同種類的原子所組成 但是原子之間的鍵結方式或原子間的排列不同 而形成不同的物質 這些不同的物質彼此互稱為同素異形體 同分異構物則至少是由兩種以上的原子 構成分子式相同但排列不同的物質 而同素異形體則是同一種元素的不同形式 最經典的例子就是碳的同素異形體 鑽石、石墨和富勒烯 雖然它們都是由碳原子組成 但它們的化學性質大相徑庭 這全是由於碳原子間的鍵結方式 和空間排列不同所導致 現在我們已經瞭解了同分異構物的定義 接著我們可以把它分為結構異構物與立體異構物兩大類 我們先聚焦在結構異構物上 我們可將結構異構物再細分為碳鏈異構物、 官能基異構物以及位置異構物三類 碳鏈異構物主要是指有機化合物中 當碳原子所形成的主鏈長度不同時 所形成的異構物 回顧前面單元教過的命名規則 即使有機分子的分子式相同 當主鏈的碳數不同時 就會有不同命名方式 例如 正戊烷、異戊烷、新戊烷三者分子式均相同 碳數都是五個 但主鏈的碳數則各不相同 官能基異構物 則是依據官能基種類不同而做的分類 例如醇與醚 醛與酮 酸與酯 當兩個物質的分子式相同時 表示這兩個分子中原子的種類與個數均相同 但可能因原子排列方式不同 而具有不同的官能基 例如乙醇和甲醚的分子式相同 但乙醇有著代表醇類的羥基 而甲醚有象徵醚類的醚基 位置異構物則是指在分子式、 碳鏈骨架與官能基均相同的前提下 當官能基或取代基所在的位置不同時 而產生的異構物 例如正丙醇與異丙醇 差別在於羥基連接主鏈上的碳原子位置不同 已知下列各組化合物的分子式均相同 則彼此間的關係分別屬於何種異構物？ 1-戊炔和2-戊炔、 1-丁烯和環丁烷、 2,4-二甲基戊烷和正庚烷、 乙醇和二甲醚 接下來看看立體異構物 立體異構物可以再細分為幾何異構物與光學異構物 其中光學異構物在高中階段暫時先不討論 幾何異構物常發生在烯類化合物以及環烷系列中 我們將烯類雙鍵上的碳向外接的四個位置 分別以a、b、p、q表示 若a 不等於 b 且 p 不等於 q 時 該分子就具有幾何異構物 這是因為碳碳雙鍵無法自由旋轉 所以碳碳雙鍵上的四個原子或原子團 在空間中可能會有不同的排列對應情形 例如 2-丁烯 存在著兩種可能的結構 兩個取代基在雙鍵同邊之異構物稱為「順式」異構物 英文稱為「cis」 兩個取代基在雙鍵不同邊之異構物則稱為「反式」異構物 英文稱為「trans」 在環狀分子如環烷系列中 碳原子間的單鍵不像單鍵時的鏈狀結構一樣可以自由旋轉 因此 環上鄰近的碳原子上的取代基或原子團 可能會呈現出空間上的不同排列形式 從而產生幾何異構現象 例如 在1,2-二甲基環丙烷中 我們可以觀察到兩種主要的結構 當兩個甲基取代基位於環狀結構的同側時 這樣的結構被稱為順式 相反地 當它們分別位於環的上下兩側時 則形成了反式 下列化合物中 哪些存在順反異構物？ 2-戊烯、 丙烯、 1,3-二甲基環己烷、 2-甲基-2-丁烯 回到影片開頭提到的例子 橙花醇與香葉醇的分子式相同 但它們原子間的空間排列方式不同 導致了化學性質的變化 這些微妙的結構上的變化 會如何影響分子與我們鼻子中的嗅覺受體結合？ 人體的鼻腔中有著嗅覺受器 嗅覺受器可以接收空氣中的氣味分子 並產生神經訊息傳遞到大腦產生嗅覺 讓我們來總結一下這支影片的學習內容 在今天的影片中介紹了同分異構物 同分異構物指是具有相同分子式 但原子排列方式不同的化合物 進而造成性質的不同 此外 同分異構物還可以分為結構異構物和立體異構物 前者又可再細分為碳鏈異構物、 官能基異構物以及位置異構物 後者則可再分為光學異構物以及幾何異構物 看完影片的介紹 同學們是不是學會了呢？ 試著透過學到的概念去思考 橙花醇與香葉醇這兩個分子是異構物分類中的哪一種呢？ 生活中是否還有著許多與同分異構物有關的例子？ 歡迎在影片下方留言區告訴我們你的答案 我們下次見