甲烷及烷烃及其命名

【要点分析】

绪言

一、有机物：

有机物是指含碳元素的化合物。但下列几类含碳元素的化合物的组成和性质跟无机物很相近，一般把它们作为无机物。

1、CO、CO2等碳的氧化物；

2、碳酸及其盐（碳酸盐、碳酸氢盐）；

3、Fe3C、CaC2等金属碳化物；

4、HCN、HSCN、HCNO等酸及其盐。

二、有机物的特点：

1、元素组成：

C、H、O、N、P、S、卤素等；

2、分子结构：

由于碳原子最外层为４个电子，因此碳原子跟其它原子经常是以共价键相结合。致使有机物种类极多，已有上千万种。

3、晶体类型：

有机物大多分子的极性很弱，有机物通常为分子晶体。

4、物理性质：

有机物具有与典型无机物不同的共同特性。

大多数有机物难溶于水，易溶于有机溶剂；

绝大多数有机物不易导电，熔点低。

5、化学性质：

绝大多数有机物受热易分解，易燃；

有机反应通常比较复杂，比较慢，常伴有副反应发生。

在认识有机物的这些特点的过程中，注意一定不能把这些特点绝对化，这是相对的。一般性质中有特殊性存在。不粘锅的不粘层——聚四氟乙烯的熔点就比较高，而且受热不易分解，不易燃。

甲烷烷烃

一、甲烷

（一）烃的概念：

仅由碳和氢两种元素组成的有机物总称为烃，也叫碳氢化合物。

把握的要点是“仅由”俩字，这给我们建立了一个判断烃的标准。不论是链状还是环状，还是其他的什么结构，只要“仅由碳和氢两种元素组成”，就应该属于烃。

（二）甲烷的组成结构：

在甲烷分子里，１个碳原子和４个氢原子形成共价键，键长

1.19×10-10m；键能413kJ/mol；化学键比较牢固，键角为109°28'，甲烷分子为空间正四面体结构。

分子式CH4电子式结构式

（三）甲烷的性质：

1、物理性质：

甲烷是无色无味的气体，标准状况下的密度为0.717g/L，极难溶解于水。

2、化学性质：

1）稳定性：

通常情况下，甲烷与强酸、强碱、强氧化剂一般都不发生反应，也不能使酸性KMnO4溶液和溴水褪色。但在特定的条件下，也会发生某些反应。

2）取代反应：

有机物分子里的某些原子或原子团被其它原子或原子团所代替的反应叫取代反应。

对甲烷发生的取代反应应注意以下几点：

①反应的条件：反应需在光照条件下进行，光亮处反应，强光则发生爆炸。参加反应的物质必须是氯气不能是氯水。

②反应产物中，常温下只有CH3Cl为气态，其余三种均为液体。四种产物均不溶于水。四氯甲烷也叫四氯化碳，是一种效率较高的灭火剂。

③在取代反应中，甲烷的四个氢原子可以依次逐步被取代，最终完全被取代，四级反应同时发生，无先后的次序，产物是混合物，通常不能用于制取某卤代烃。但控制反应物的比例可以得到某一种主要产物。

3）氧化反应：

甲烷易燃，燃烧时发出蓝色火焰。

反应放出大量的热

(1mol CH4气体完全燃烧，能够放出890kJ的热量)

4）加热分解：

隔绝空气加热到1000℃以上，甲烷发生分解：

CH4C+2H2（可以用来制取炭黑）

二、烷烃

（一）定义：

在烃的分子里，碳原子之间都以碳碳单键结合成链状，碳原子剩余的价键全部跟氢原子相结合，使每个碳原子的化合价都已充分利用，都达到“饱和”。这样的烃叫做饱和烃，又叫烷烃。

特点：

1、碳碳单键

2、“饱和”—每个碳原子都形成四个单键

3、链状烃

4、通式：C n H2n+2(n≥1)。

所以，对于烷烃只要知道碳原子个数或H原子个数，即可求出其分子式和相对分子质量。

〈练一练〉：

下列物质中属于烷烃的是：

CH2＝CH2、CH3－CH2－CH2－CH2－CH3、

答：

CH3－CH2－CH2－CH2－CH3属于烷烃，注意烷烃定义。

（二）同系物

1、定义：

结构相似，在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质互称为同系物。

注意：

必须同时满足“结构、组成”两个条件的要求。同系物必然具有相同的通式，但具有相同通式的不一定是同系物。

2、烃基：

烃分子失去一个或几个氢原子后所剩余的部分，一般用“R—”表示。

烷烃失去一个氢原子后所剩余的原子团叫烷基，常见的有—CH3叫甲基，—C2H5叫乙基等。烷基的通式为——C n H2n+1。(要注意“基”与“根”的区别) 。烃基是构成烃的基本单元。(无论在主链还是在支链上。)

〈练一练〉：

下列物质中属于同系物的是：

CH2=CH－CH3、CH4、C2H2、CH3(CH2)5CH3

答：CH4和CH3(CH2)5CH3

（三）烷烃的性质：

1、物理性质

相似性：熔沸点较低，密度都小于水的密度（1g/cm3）

递变性：随着分子里碳原子数的递增，常温下：C1～C4为气态，C5～C16为液态，C17以上为固态；密度也都逐渐增大。

其原因是烷烃是分子晶体，随着碳原子数增多，相对分子质量逐渐增大，分子间作用力增大，因而熔沸点逐渐升高。当相对分子质量相同时，烷烃支链越多，熔沸点越低。

2、化学性质

烷烃的化学性质与其代表物甲烷的相似。一般比较稳定，在通常情况下跟酸、碱和酸性高锰酸钾等氧化剂都不起反应，也不跟其它物质化合。但在特定条件下也能发生下列反应：

①在光照条件下均可与氯气发生取代反应；

②氧化反应：均可点燃；

③分解反应（裂解反应）。

烷烃燃烧的通式为：

C n H2n+2+ O2nCO2+(n+1)H2O。

三、同分异构现象

1、概念：

化合物具有相同的分子式，但具有不同结构的现象，叫做同分异构现象。具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体。

因此，同分异构体必须是分子式相同而结构不同的物质。它们可以是同一类（系列）物质，如：丁烷和异丁烷，也可以是不同类（非同系物）的物质，如：丙烯和环丙烷。同分异构体可以是无机物和无机物，可以是有机物和有机物，还可以是无机物和有机物之间构成。如：NH4CNO和CO(NH2)2。