為何有機物種類繁多、存在眾多的同分異構現象？

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和 C 類似， Si 也是成四鍵的啊。而且，無機物也可以有很多原子構成，所以原子數多應該不是產生同分異構的根本原因吧。那為什麼有機物數目遠遠多於無機物、且存在眾多的同分異構現象呢？

因為分子式這種表達方式先天不足，缺失了大量結構信息。

你看到了共性，但是正是由於碳原子畢竟不是硅原子，亦不是其他原子，也就是說碳元素作為元素之一是有其特性的，比如碳原子比硅原子小，且本身又是四價，與氫原子成鍵體系能量較硅原子低等等。這些都是硅原子不具有的，另外至於同分異構現象比較多也不是只存在於有機化合物，前面有人回答過，在許多無機化合物中也存在同分異構現象，如果問有機化合物為何具有較大量的同分異構現象，不如問為什麼化學世界中為什麼化合物的結構如此多樣？我覺得可以這麼回答，化學結構的複雜性正是微觀化學運動多樣性複雜性的體現，記得原來看過一本書，關於宇宙和科學的一本書，裡面有個論斷，體系的複雜性與體系的穩定性密切相關，個人愚見這裡涉及到熵增的問題。如此說來碳原子能有如此豐富的結合方式不僅反映了我們生存世界的性質也說明了碳原子確實有過人的特性。

問題的話題里特別加了一個「高中化學」。我覺得化學就是化學，現在不是討論考試，沒有考綱，於是沒有必要區分高中人化學。如果現在就是討論考試，討論高考常見題，那麼知乎似乎也不允許這種討論。總而言之沒必要存在一個叫「高中化學」的話題。不可能1+1本來等於2的，但是高中數學說1+1=3，高考必須這麼寫，只有等你們讀到大學了就等於2了。

但既然問題加了「高中化學」這個標籤，我又喜歡亂猜測亂貼標籤，搞出個大新聞，然後批判一番了。之所以產生這個疑問，就是從高中化學常見問題來的。高中是有這麼一題，就是問為什麼有機物種類繁多，答案大致上就是需要先擺出有機物的定義，然後就談到碳原子的幾種雜化sp sp2 sp3，然後談共價鍵的特點。我的記憶中基本上這樣就拿到分了。

然後愛思考的高中生就不滿意了，所以問題補充當頭第一句就是：硅也是四鍵啊！

我從小就覺得我語文差，有歷史課之後，歷史也差。我從小也都知道原因，那就是這些科目需要死背，而我懶得背。但是我政治學得好，因為我喜歡背那些政治。為什麼呢？因為政治的那些好歹是有因果的，有一個邏輯體系，我背的是因果，因此答題也比較能答到點子上，不像有的人羅列了很多，但得不了分。上了高中之後我突然喜歡上了歷史，原因是我閱讀了大學教材，或者說是非高中教材。我看了正常的書才知道原來歷史研究是正常人思維做出來的。歷史學是有道理的。我當時覺得奇怪，我問我的歷史老師，為什麼那些書這麼好看？為什麼我已經對那些書感興趣了，但是對高中歷史課本還是不感興趣？歷史老師說：因為那些書內容比較豐富，故事講得比較完整。我想，「高中化學」——如果存在這麼一個概念的話——那無非就是故事沒講完整。這讓很多高中生感到失望，原來學到吐，學完了故事還不完整。本來以為世界萬物的規律我都知道了，力學的，電磁學的等等，剛想躍躍欲試地解釋一下萬物，結果發現全是「故事不完整」！

我也許能這麼解釋。高中的知識是正確的，但高中的考題未必。寫在高中課本上的句子，真是千錘百鍊。但考卷上的題目，是考官想出來的。其目的不是告訴你什麼新知識新理論，而是考察你對知識的掌握程度。我問得對不對你是不能去批判了，反正你只須顯示出來你懂有機物含碳，你懂碳原子有幾種雜化成鍵，你懂共價鍵的特點。考官們無非就是想文藝一下，不想直接把題目寫成：默寫有機物定義、碳原子雜化成鍵、共價鍵特點，因為時代不一樣了，現在要講究素質教育，要講究發散思維，講究靈活運用書本知識分析解決問題，而且考綱考點也是分級的，有「了解、理解、掌握」等等（大概是這些），就好像當官要有廳長處長科長，級別不一樣享受待遇必須體現區別！重要的知識，哪怕是再簡單一句話，那也必須享有「熟練掌握」這種待遇，那怎麼辦？只能繞個大圈讓你寫出來，以體現你是多麼熟練地掌握。直接讓你默寫就太Low了。懂不？

就你這個問題，本來是很無聊的。當然，必須指出，為什麼有機物數量多不是個中國特色問題，全球的中學化學都愛問這個，是個經典問題，答案也是全球性的，就是搬出什麼sp3雜化那些扯一扯就得分了。為什麼還說它無聊，是因為高中化學還認為，聚乙烯[-CH2-CH2-]n是混合物（也對，因為分子式不一樣的不能算同一種物質）！這不坑爹嗎？那你光一個聚乙烯就多少種有機物了？

無機物有多少種類，跟有機物有多少種類是沒有可比性的。無機物很多就不是共價鍵，寫出來的分子式是它的某晶型的原子比例。討論同分異構就略無聊——只要比例一樣就行了！那如果不這麼干，那是否不同晶型又要算作不同種類？粘土物質有一件事情叫做isomorphous substitution中文我不知道叫啥，就是例如硬把本來2價的原子從晶格中抽掉，塞進一個1價的原子，使得整索東西失去電中性。這種現象在自然界的粘土礦中非常常見，但是到底抽換掉多少是隨環境而定的。粘土化學中一般只是分族，但是分子式確實不一樣了，這又算不算不同種類的化合物呢？以上這些事情，是有機化學中不存在的，而且我只舉出了很少部分因為畢竟我不是無機化學專業。

或者我們可以討論一些可以好好討論的問題，例如給定一個碳水化合物的分子式CxHyOz，寫出其同分異構體的數量（用x、y、z表示）。但這是個純數學問題。而且再說一說，這問題就又無聊了。有一些特殊結構能夠發生很坑爹的重排……

簡單點說1000個碳組成的單鏈和1001個碳組成的單鏈是不同的有機物，雖然他們在性質上幾乎完全相同。

現在，在這1000一千個碳上隨機加長度隨機的支鏈，例如在500號碳上加長度為25的碳鏈，除掉大量重複的情況，仍然是個天文數字。

硅原子較大，強配對，不幸福。

至於軌道雜化咱們就不要多提了，不同的有機物像不同的人，不同的無機物像不同的物種。

首先是碳鏈結構，碳原子數越多，碳鏈結構越複雜。

其次是官能團，官能團種類、數目，

這兩個因素就會導致有很多的同分異構現象

有機中的主要元素是C,H ,O,N,有些含有P,S,金屬等等，C,H,O,N只是元素周期表的很小一部分，而且位置比較接近，原子半徑，電負性，鹼性，可極化性比較接近，你可以把它們當成四個方的積木，他們可以隨意組合而成一個穩定的結構，而無機化學包含所有元素，他們是形狀大小差別很大的積木，難以「隨便」組合

碳的原子體積比較小，位阻效應相應的比較小，原子之間成鍵的可能位置也就更多，po主問題是自問自答么，同分異構多正是有機物種類繁多的原因啊

從理論上來講，只要不把碳原子最外層四個電子都用完，你可以無限制往上面添加別的官能團……