从能量和信息理论视角理解单取代烷烃的异构化
高中化学第3章简单的有机化合物第1节第2课时烷烃的取代反应、官能团和同分异构现象教案高中化学教案
第2课时 烷烃的取代反应、官能团和同分异构现象发 展 目 标体 系 构 建1.通过甲烷的取代反应探究，利用同系物的概念预测烷烃的性质。
2.从宏观和微观角度认识官能团与有机物简单分类间的关系，知道同分异构现象是有机物种类繁多的原因。
1．反应原理CH 4＋Cl 2――→光照CH 3Cl ＋HCl CH 3Cl ＋Cl 2――→光照CH 2Cl 2＋HCl CH 2Cl 2＋Cl 2――→光照CHCl 3＋HCl CHCl 3＋Cl 2――→光照CCl 4＋HCl每一步化学反应断裂C —H 键和Cl —Cl 键，形成C —Cl 键和H —Cl 键，实质上是有机物中氢原子被氯原子取代的反应。
2．取代反应定义：有机化合物分子里的某些原子(或原子团)被其他原子(或原子团)代替的反应。
微点拨：(1)CH 3Cl 为气体、CH 2Cl 2、CHCl 3、CCl 4均为油状液体，不溶于水。
(2)甲烷不能使氯水、溴水、酸性KMnO 4溶液褪色。
(3)所有烷烃都发生和甲烷类似的取代反应。
二、有机化合物中的官能团 1．官能团(1)定义：比较活泼、容易发生反应并决定着某类有机化合物共同特性的原子或原子团。
(2)常见的官能团名称 碳碳双键羟基羧基酯基结构—O—H2.烃的衍生物烃分子中的氢原子被其他原子或原子团代替后的产物称为烃的衍生物。
如醇、羧酸、酯等。
三、同分异构现象和同分异构体1．定义(1)同分异构现象：两种或多种化合物具有相同的分子式却具有不同分子结构的现象。
(2)同分异构体：分子式相同而分子结构不同的化合物互称为同分异构体。
2．实例(1)根据正丁烷和异丁烷的结构式，填写下表空格：物质正丁烷异丁烷结构式结构简式CH3—CH2—CH2—CH3分子式C4H10C4H10沸点－0.5 ℃－11.7 ℃差异分析原子的结合顺序不同，化学键类型相同，物质类别相同(2)写出戊烷的三种同分异构体的结构简式：正戊烷：CH3CH2CH2CH2CH3，异戊烷：，新戊烷：。
烷烃和自由基取代反应同系列及同分异构现象(共101张精选PPT)
•
三，系统命名法
直链烷烃和普通命名法基本相同，但不写 “正”字。 支链烷烃，看作直链烷 烃的烷 基取代衍生物。
CH3 CH2 CH CH2 CH2 CH3
CH3
3
-Leabharlann 甲基已烷取代基位次 位次和基间短线 取代基名称 母体名称
支链烷烃的命名法步骤
支链烷 烃的命名法步骤
1，选取生链
2，生链碳原子的位次编号 3，含有几个不同的取代基时，小的在前，大的在后；几个
或，2-甲基5，5-二-1’，1’-二甲基丙基癸烷
命名法按英文名称的第一
字母的次序来命名。如：
甲基（methyl）
乙基（ethyl） 丙基（propyl） 丁基（butyl）
第三节 烷 烃的构型
• 碳原子的四面体概念及分子模型； 碳原子的sp3杂化；
• 烷 烃分子的形成
1999.7
一，碳原子的四面体概念及分子模型
1999.7
一，乙烷的构象
• 构象：指在有一定构造成的分子通过 • 单键的旋转，形成各原子或原子团的 • 空间排布。 • 乙烷 的许多构象中有两种极限有构象：
交叉式（反叠式）构象 重叠式（顺叠式）构象
纽曼（Newman）投影式
• 纽曼投影式中，以 代表前面碳 原子及 其键，以 代表后面的碳 原子及其键。
旋转时，情况更复杂, 有四种典型的构象。
• 对位交叉式
邻位交叉式
• 部分重叠式
全重叠式
• 扭转张力：在重叠式中，重叠的碳氢键 之间的相互排斥作用产生的一种张力。
绕C-2和C-3之间的σ键旋转，形成的四种典型构象
CH3
H
H
CH3
H
CH3
H3CCH3
烷烃(alkane)的构造和同分异构现象汇总
二、烷烃的命名
1. 普通命名法:
1) 用甲、乙、丙、丁戊、己、庚、辛、壬、癸等表示10碳以 下的碳原子数目，十个以上就用十一、十二…..等表示；
2) 用“正”代表无支链, “异”代表侧链, “新”代表四个碳原 子相连的化合物。如
CH4 甲烷, C11H24 正十一烷
(CH3)4C 新戊烷
但此法仅适用于简单和碳原子较少的化合物。
Methane 的正四面体
Kekulé模型
H
0.109nm
H H
C
109。28'
H
甲烷比例模型 甲烷球棒模型
丁烷的Kekulé 模型（球棒模型）
丁 烷 的 斯 陶 特 模 型
If you have not a stereo-concept of
Organic compounds,
you will not learn organic chemistry better.
H C C C C o o o o 1 2 2 1 C o 4 C C C C
C
H 3o H C C C C C C
1o：伯；2o：仲；3o：叔；4o：季。
3）有机化合物的异构现象有多种形式，这种直链、 支链异构仅是其中的一种，称为碳链异构。
碳架异构 构造异构 同分异构 立体异构 构型异构 位置异构 官能团异构 构象异构
(1) 烷烃对卤代反应的相对活牲
(2) 自由基的稳定性:
各种游离基的相对稳定性顺序排列：
CH 3
RCH 2 C .
>
RCH2 C H CH 3
.
>
RCH 2
CH 2
.
CH 3
>
H 3C .
有机化学--第一章烷烃PPT课件
CH3 H
H
H
H
邻位交叉式
H3CCH3
H
H
H
H
全重叠式
部分重叠式
部分重叠式
邻位交叉式
正丁正烷丁C烷2-CC23-旋C3转旋时转各时种各构种象构的象能的量能曲量线曲线
稳定性： 对位交叉式>邻位交叉式>部分重叠式>全重叠式
（２） 正丁烷的构象分布和能量计算
分子总是倾 向于以稳定 的构象形式
存在
CH 3
20.12.2020
22
B 取代基按“次序规则”小的基团优先列出烷基的 大小次序： 甲基<乙基<丙基<丁基<戊基<己基<异戊基<异丁基 <异丙基。 C 相同基团合并写出，位置用2，3……标出, 取代 基数目用二,三……标出。 D 表示位置的数字间要用逗号隔开，位次和取代基 名称之间要用“半字线”隔开。 烷烃的命名归纳为十六个字：最长碳链，最小定位， 同基合并，由简到繁。
称为烷基。
3. 常见的烷基 -ane
-yl
CH3CH3CH2CH3CH2CH2-
methyl Me ethyl Et
n-propyl n-Pr
甲基 乙基 (正) 丙基
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15
CH3 CH CH3
CH3CH2CH2CH2-
isopropyl iso-Pr 异丙基 n-butyl n-Bu (正)丁基
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19
2. 碳原子的编号 (1)从最接近取代基的一端开始，将主链碳原子 用1、2、3……编号。
编号错误
编号正确
编号正确 编号错误
（2）从碳链任何一端开始，第一个支链的位 置都相同时，则从较简单的一端开始编号。
烷烃的同分异构现象
氯代反应：
甲烷的氯代反应较难停留在一氯代甲烷阶段
但控制一定的反应条件和原料的用量比，可以使其中一 种氯代烷为主要产品。碳链较长的烷烃氯代时，反应可 以在分子中不同的碳原子上取代不同的氢，得到各种氯 代烃。
在丙烷分子中伯氢有六个，仲氢有两个，如果只考虑碰
撞频率和推测概率因子，我们预计丙烷的氯代将按3:1 生成,每个氢原子的相对活性为:仲氢/伯氢=（57/2）/ （43/6）=4,这就是说仲氢和伯氢的相对活性为4:1。
我国参考这个命名法的原则结合汉字的特点制定了我国 的系统命名法（1960）。1980年进行增补和修订，公 布了《有机化学命名原则》。
在系统命名法中，对于直链烷烃的命名和普通命名法是 基本相同的，仅不写上"正"字。
支链烷烃的命名法的步骤： 选取主链（母体）。
选一个含碳原子数最多的碳链作为主链。
（写出相当于这个主链的直链烷烃的名称） 含多取代基时，编号采用“最低次序”原则。
第三节 烷烃的构型
1.碳原子的四面体概念及分子模型
构型是指只有一定构造的分子中原子在空间的排列状 况。Van't Hoff和Le Bet同时提出碳正四面体的概念。 认为碳原子相连的四个原子或原子团，不是在一个平面 上，而是在空间分布成四面体。碳原子位于四面体的中 心，四个原子或原子团在四面体的顶点上。甲烷分子的 构型是正四面体。
烷烃异构化的研究进展
烷烃异构化的研究进展[摘要] 对目前烷烃异构化催化剂进行了概述。
随着世界环境保护意识的提高，降低污染、改善燃料油品性能已成为全球性关注的问题。
近几年，出现了许多新的烷烃异构化生产技术，其中固体超强酸、钨基催化剂及分子筛催化剂的研究进展较快。
重点概述了各类催化剂的性能及优缺点。
对烷烃异构化催化剂的发展进行了展望。
[关键词] 异构化催化剂进展烷烃烷烃异构化是将低辛烷值的直链烷烃转化为高辛烷值的支链烷烃，其反应为可逆平衡反应，其中异构烷烃的总键能低于正构烷烃，因此异构化过程的△H 为负值，平衡常数KP 随温度的升高而降低，降低温度有利于生成多支链异构烷烃，产物的辛烷值也较高[1]。
从动力学看，尽管烷烃异构化的反应速率相对较快，可以说基本上处于平衡，但就提高其转化速度而言，异构化反应仍需在相当高的温度下进行，但温度升高，副反应(裂化)随之加剧，这就产生了异构化目的产物与转化速度的矛盾。
要维持低温反应而获得较多高辛烷值的异构化产物，同时又有较大的处理量(高转化速度)，必须借助催化剂抑制副反应，使反应向有利于异构化反应的方向进行。
因此，烷烃异构化催化剂的研究在油品性能改进方面就显得尤为重要。
1、传统烷烃异构化催化剂简介烷烃异构化催化剂按反应温度的不同可分为：高温型，低温型和中温型催化剂[1]。
1.1 高温型催化剂早期开发的高温型催化剂有Pt/SiO2-Al2O3 等，其操作温度均为400℃。
这类催化剂具有较强的抗毒物能力，但由于高温对异构产物热力学平衡浓度不利，而对加氢裂解反应有利，其结果是单收率和产品辛烷值较低，因此这类催化剂实际上已被淘汰。
对这方面的报道主要集中在反应机理的研究。
1.2 中温型催化剂中温型催化剂一般为含沸石的双功能催化剂（如Pt/氢型丝光沸石）。
目前，国外采用的Pt/HM 催化剂，如UOP 公司的I-7 和Hysomer 异构化催化剂等中温型催化剂，操作温度为210℃～280℃，可以再生。
烷烃的同分异构现象 概述及解释说明
烷烃的同分异构现象概述及解释说明1. 引言1.1 概述烷烃是碳原子连结成直链或支链的简单有机化合物，其分子结构中只包含碳和氢原子。
在许多有机化学反应中，烷烃的同分异构现象备受关注。
同分异构指的是具有相同分子式但结构不同的化合物现象。
例如，甲烷和乙烷具有相同的分子式CH4和C2H6，但它们的分子结构不同。
1.2 文章结构本文将系统介绍烷烃的同分异构现象及其解释说明。
首先，在"2. 烷烃的同分异构现象"部分我们将定义并背景介绍同分异构，并探讨导致此现象发生的原因以及对其进行分类。
接着，在"3. 同分异构的解释说明"部分，我们将探究键长、键键能力、空间取向与排列方式等因素对于同分异构现象产生重要影响，并引入量子力学解释和分子轨道理论以加深我们对此现象的理解。
然后，在"4. 案例分析"部分，我们将通过具体案例来进一步阐述甲烷与乙烷、支链烷烃与直链烷烃以及环状烷烃与链式烷烃的同分异构现象。
最后，在"5. 结论"部分，我们将对同分异构现象及其解释说明进行总结，并探讨其在化学反应和材料设计中的启示和应用前景。
1.3 目的本文的目的是全面介绍烷烃同分异构现象，并解释说明其原因和机制。
通过深入理解同分异构现象，我们可以更好地把握化学反应中不同分子结构之间的差异，并为材料设计提供新思路和方法。
这对于促进有机化学领域的发展以及相关工业领域的创新具有重要意义。
2. 烷烃的同分异构现象2.1 定义和背景烷烃是一类碳氢化合物，由于其分子结构简单，主要由碳原子和氢原子组成，因此存在着同分异构的现象。
同分异构是指具有相同分子式但结构不同的化合物之间的关系。
2.2 同分异构的原因导致烷烃发生同分异构的主要原因包括碳原子键长和键键能力的影响、空间取向与排列方式的影响以及量子力学解释和分子轨道理论等。
2.3 同分异构的分类根据烷烃同分异构的特点，可以将其分类为以下几种形式：a) 结构异构体：指在碳骨架上某些原子或基团位置发生变化，如链式异构体和环状异构体等。
有机化学学习笔记烷烃详细版2024新版
02
烷烃可在空气中燃烧生成二氧化碳和水，同时放出大量热量。
此外，烷烃还可被酸性高锰酸钾等强氧化剂氧化。
裂化反应
03
在高温和催化剂的作用下，烷烃可发生裂化反应，生成较小分
子的烯烃和烷烃。
02
烷烃反应机理及类型
自由基取代反应机理
引发
在光照或加热条件下，烷烃中的C-H键均裂产生氢自由基 和烷基自由基。
04
支链作为取代基，其名称由取代基的名称和它所连接的碳原子的位置 编号组成。
物理性质与化学性质概述
01
物理性质
02
随着分子量的增加，烷烃的熔沸点逐渐升高，密度 逐渐增大。
03
烷烃不溶于水，易溶于有机溶剂。
物理性质与化学性质概述
取代反应
01
在光照或加热条件下，烷烃可与卤素发生自由基取代反应。
氧化反应
乙烯、丙烯等烯烃
通过石油裂解或天然气转化得到，是合成塑料、 橡胶等高分子材料的重要原料。
苯、甲苯等芳香烃
由烷烃经过芳构化反应得到，用于合成染料、香 料等。
3
醇、醛、酮等含氧衍生物
通过烷烃的氧化反应得到，用于合成洗涤剂、增 塑剂等。
医药、农药等精细化学品制备
麻醉剂
如异丙酚等，由相应的烷烃经过氧化等反应 得到。
VS
反应条件的优化
针对关键步骤，优化反应条件，如温度、 压力、催化剂种类和用量、溶剂选择等， 以提高反应效率和产物收率。
产物分离纯化和结构鉴定
产物的分离纯化
通过蒸馏、萃取、结晶等分离技术，将目标 产物从反应混合物中分离出来，并进行必要 的纯化操作，以获得高纯度的目标产物。
结构鉴定
利用红外光谱（IR）、核磁共振（NMR） 、质谱（MS）等现代分析手段，对目标产 物的结构进行鉴定和确认。同时，通过与已 知化合物的谱图对比和解析，进一步验证合 成路线的正确性和产物的结构。
烷烃性质详细讲解
• 若将氯气照射后，在黑暗中放一段时间，然后与甲烷混合，反应不发生。
• 每吸收一个光子，就可生成几千个氯甲烷分子。
结果：1 甲烷与氯气在光照或加热时，才能反应。且反应复杂。
2 反应条件直接作用于氯气，由此引起反应。 3 只需少量的能量，就能发生大量的反应。
一 卤代反应机理： 游离基（自由基）链反应
一 根据键的离解能数据估计反应热
（一）甲烷氯代反应的反应热：
CH3-H + Cl - Cl
键能(kJ/mol) 435 243
→
Cl - CH3 + H - Cl
349 431
断裂键需吸收的能量：435 + 243 = 678 kJ/mol (ΔH ＞ 0)
形成键放出的能量：-（431.0 + 349 = -780 kJ/mol (ΔH ＜ 0) 反应热 ΔH = 678 - 780 = -102 kJ/mol
异丁烷的一元氯化反应：
取代伯氢 CH 3
CH3 CH3
64%
CH2Cl C H CH3
光 C H + Cl2 25℃ CH3
CH3
取代叔氢 36%
CH3
C Cl
CH3 叔氢与伯氢活性之比为： 叔氢 = 36/1 = 36 ≈ 64/9 7.1 伯氢
5 1
氢原子被卤化的次序（由易到难）为：
叔氢＞仲氢＞伯氢
（一）反应机理（反应历程）：描述反应物如何逐步变成产 物的过程。 （二）链反应：一般来说，分为链引发、链增长和链终止 三个阶段。 烷烃的氯代是一个链反应，也叫连锁反应。
二 甲烷卤代反应机理
生成自由基，可见光波足以
引发
消耗旧自由基，生成 新自由基，反复循环
烷烃有同分异构体区别
烷烃同分异构体的应用
烷烃的同分异构体在化学工业中具有广泛的 应用。例如，可以利用烷烃的碳链异构体来 生产不同性质的塑料和橡胶，以满足不同的 工业需求。此外，位置异构体和官能团异构 体也可以用于合成不同的有机化合物，如药
物、农药和染料等。
在石油工业中的应用
烷烃的同分异构体
石油工业中，烷烃的同分异构体也是非常重要的。例如，正烷烃和支链烷烃的同分异构体在石油的组成和性质上 具有显著差异。正烷烃是石油的主要成分之一，其含量和性质对石油的加工和使用具有重要影响。支链烷烃则是 石油中的杂质，会影响石油的质量和加工性能。
对石油化工的贡献
提高石油资源的利用率
烷烃同分异构体的研究有助于石油化工企业更有效地利用石油资源，通过优化烷烃的分离和加工过程，提高产品的质 量和产量。
开发新型石油化学品
烷烃同分异构体的研究有助于发现和开发新型石油化学品，如高辛烷值汽油、柴油等，满足市场需求并推动石油化工 行业的发展。
促进石油化工技术的进步
烷烃的同分异构体及其区别
目录
• 烷烃的同分异构体 • 同分异构体的定义与分类 • 烷烃同分异构体的鉴别方法 • 同分异构体的应用 • 同分异构体的研究意义
01 烷烃的同分异构体
正烷烃
1 2
定义
正烷烃是指所有碳原子都以单键直接相连，形成 直链的烷烃。
结构特点
碳原子之间形成单键，没有支链，碳原子呈直线 排列。
烷烃同分异构体的应用
在石油工业中，可以利用烷烃的同分异构体来改善石油的性质和加工性能。例如，通过调整石油中正烷烃和支链 烷烃的比例，可以改善石油的流动性和燃烧性能。此外，烷烃的同分异构体还可以用于生产不同的石油化学品， 如汽油、柴油和润滑油等。
烷烃的异构现象和构象
烷烃的异构现象和构象
⼀、碳胳异构 (isomerism):
由于碳原⼦连接⽅式不同所产⽣的同分异构现象称为碳胳异构（或碳链异构）。
分⼦中原⼦相互连接的⽅式和次序叫构造(constitution)。
（具体见表3-1，教材P56）。
⼆、烷烃的构象 (conformation)：
由于单键的旋转产⽣的分⼦在空间的不同排列⽅式叫做构象。
构型相对稳定，构象瞬息万变。
例1：⼄烷的构象（CH3-CH3）
1. 透视式（锯架式）：
2. 纽曼投影式：
规则：
①画⼀个圆圈表⽰离眼睛较远的碳原⼦，圆圈上三等份圆周的短线表⽰这个碳原
⼦上的三根σ键；
②圆⼼表⽰离光源较近的碳原⼦，由圆⼼到圆周三等份的延长线表⽰这个碳上的
三根σ键。
例2：⼆溴⼄烷的构象（CH2Br-CH2Br ）
3. 优势构象：
关于构象的研究是以能量为基点的。
能量最低的构象最稳定，最稳定的构象称为优势构象。
⼤基团错开距离有利于分⼦能量降低，构象稳定。
优势构象不是所有分⼦的唯⼀构象，⽽是所占⽐例最多的构象。
练习：画出正丁烷的优势构象。
看⼀看：
分⼦在不停运动，它们互相碰撞时，发⽣能量交换，得到能量的分⼦就可能围绕单键旋
转，发⽣构象的转换。
据计算，在25℃下，这种转换每秒钟内发⽣的次数⾼达10E11次，
或者说10E-11秒内就发⽣⼀次。
温度越⾼，单键旋转速度越快。
但⼤部分时间内⼄烷分⼦
为交叉式构象，即优势构象。
有机化学-烷烃全面剖析-文档资料
1s C原子基态电子排布：
2
1 、 2s 2、 2p1 、 2p x y
有2个未成对电子，应该是二价的，但碳原子实际上是四价的.
2s 1s 2
2
1 2p1 2p x y 2pz
激发
2s 1s 2
1
1 1 2p1 2p x y 2p z
1 1 2p 2s1 2p1 x y 2p z
杂化
1s 2
2s轨道的能量与2p较接 激发态的碳原子 杂化形成4个能量 近,2s上的1个电子可以 有4个单电子，但 相等的新轨道sp3 激发到2pz空轨道上。 轨道能量不等。 轨道
2. 编号：从离取代基最近的一端编号，并满足最低 系列原则。
1 2 3 4 5 6 7 8 9
CH3-CH-CH2-CH-CH2-CH2-CH2-CH-CH3 CH3
9 8
取代基位次：2,4,8
CH2-CH3
7 6 5
4 3
CH3
2
1
取代基位次：2,6,8
3.书写
1 2 3 4 5 6 7 8 9
1.物质状态： 1-4个C原子的烷烃为气体；
5-16个C的烷烃为液体； 17以上C原子的烷烃为固体
2. 沸点 (b.p.) ：
沸点的高低与分子间引力有关，引力 ，则沸点 。
① 直链烷烃：随着分子量的增加，而有规律地升高。
② 支链烷烃：相同 C原子的烷烃，支链愈多沸点愈 低。(支链多，分子不易接近)
3. 熔点 (m.p.) ：
异己烷(i-hexane)
CH3 CH3-C-CH2-CH3 CH3
新己烷(neohexane)
二、烷基
1. 烷基的命名
烷基：烷烃从形式上消除一个氢原子而余下的基团。 “基”-- “一价” 烷基的通式：CnH2n+1-，也可用R常见的烷基 英文中把词尾“-ane”改为“-yl”
《烷烃的取代反应》 讲义
《烷烃的取代反应》讲义一、烷烃的基本概念在化学的世界里，烷烃是一类非常重要的有机化合物。
烷烃是只含有碳（C）和氢（H）两种元素，且碳原子之间都以单键相连的烃类化合物。
简单来说，烷烃的分子结构就像是一条“碳链”，上面挂满了氢原子。
常见的烷烃有甲烷（CH₄）、乙烷（C₂H₆）、丙烷（C₃H₈）等等。
烷烃的通式可以表示为 CₙH₂ₙ₊₂（n 为碳原子数，n≥1）。
由于它们的结构相对简单，性质也比较稳定，但在一定条件下，依然能够发生各种各样有趣的化学反应，其中取代反应就是烷烃的重要反应之一。
二、取代反应的定义与特点取代反应是指有机化合物分子中的某个原子或原子团被其他原子或原子团所替代的反应。
对于烷烃而言，最常见的取代反应就是卤代反应，也就是烷烃中的氢原子被卤素原子（如氯、溴等）所取代。
取代反应的特点主要有以下几点：1、逐步进行：取代反应通常不是一步完成的，而是逐步取代烷烃中的氢原子。
2、多取代产物：由于烷烃中的氢原子位置不同，所以可能会产生多种不同的取代产物。
3、反应条件：一般需要光照或者加热等条件来引发反应。
三、烷烃取代反应的常见类型1、氯代反应以甲烷与氯气的反应为例，在光照条件下，甲烷分子中的氢原子会逐步被氯原子取代，生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷（氯仿）和四氯化碳等产物。
CH₄＋ Cl₂ → CH₃Cl ＋ HClCH₃Cl ＋ Cl₂ → CH₂Cl₂＋ HClCH₂Cl₂＋ Cl₂ → CHCl₃＋ HClCHCl₃＋ Cl₂ → CCl₄＋ HCl2、溴代反应原理与氯代反应类似，但反应活性相对较低，需要更强烈的条件。
四、取代反应的机理烷烃的取代反应通常是通过自由基机理进行的。
以甲烷的氯代反应为例，首先，在光照条件下，氯气分子会吸收能量而裂解为氯原子：Cl₂ → 2Cl·这些氯原子非常活泼，它们会与甲烷分子碰撞，夺取甲烷分子中的一个氢原子，形成甲基自由基和氯化氢：CH₄＋Cl· → CH₃·＋ HCl甲基自由基又会与氯气分子反应，生成一氯甲烷和新的氯原子：CH₃·＋ Cl₂ → CH₃Cl ＋ Cl·新产生的氯原子继续参与反应，如此循环，使得反应不断进行下去。
《烷烃的取代反应》 讲义
《烷烃的取代反应》讲义一、什么是烷烃在深入探讨烷烃的取代反应之前，咱们先来搞清楚啥是烷烃。
烷烃呀，是一类只含有碳（C）和氢（H）两种元素，并且碳与碳之间都以单键相连，其余的价键都被氢原子所饱和的烃类化合物。
简单来说，烷烃的分子结构就像是一条链子，每个链节就是一个碳，然后周围挂满了氢原子。
常见的烷烃有甲烷（CH₄）、乙烷（C₂H₆）、丙烷（C₃H₈）等等。
烷烃的通式可以表示为 CₙH₂ₙ₊₂（n 为整数，n≥1）。
这个通式很重要哦，通过它咱们能快速判断一个烃是不是烷烃。
二、取代反应的概念那啥是取代反应呢？取代反应就是指有机化合物分子中的某些原子或原子团被其他原子或原子团所替代的反应。
打个比方，就好像是在一个班级里，原本坐在某个座位上的同学被另外一个同学给替换了，座位还是那个座位，但是坐的人变了。
在有机化学中，取代反应是非常常见和重要的一类反应。
三、烷烃取代反应的条件烷烃发生取代反应通常需要一定的条件。
首先，得有反应物，也就是烷烃和取代试剂。
常见的取代试剂有卤素单质，比如氯气（Cl₂）、溴气（Br₂）等。
其次，反应往往需要光照或者加热来提供能量，促使反应的进行。
以甲烷和氯气的取代反应为例，在光照的条件下，甲烷分子中的氢原子会逐步被氯原子所取代。
四、烷烃取代反应的历程接下来咱们详细讲讲烷烃取代反应的历程。
还是以甲烷和氯气的反应为例。
当光照提供能量时，氯气分子会先吸收能量而发生均裂，也就是一个氯气分子分裂成两个氯原子。
然后，活泼的氯原子会进攻甲烷分子，夺取其中的一个氢原子，形成氯化氢和一个甲基自由基。
这个甲基自由基很不稳定，它会继续和氯原子结合，生成一氯甲烷。
随着反应的进行，一氯甲烷中的氢原子又可以被氯原子逐步取代，生成二氯甲烷、三氯甲烷（氯仿）和四氯甲烷（四氯化碳）。
整个反应是逐步进行的，每一步的反应速率和产物的比例都受到多种因素的影响。
五、烷烃取代反应的特点烷烃的取代反应有几个比较明显的特点。
其一，反应是逐步进行的，也就是说，氢原子是一个一个被取代的，而不是一下子全都被取代掉。
《烷烃》碳链异构揭秘
《烷烃》碳链异构揭秘在化学的奇妙世界里，烷烃的碳链异构现象就像一个神秘的谜题，等待着我们去揭开它的面纱。
对于初学者来说，这可能是一个令人困惑的概念，但只要我们深入探究，就会发现其中的规律和乐趣。
首先，让我们来明确一下什么是烷烃。
烷烃是一类只含有碳和氢两种元素，且碳与碳之间都以单键相连的有机化合物。
简单来说，它们就是由碳和氢组成的“链条”，但这些“链条”的排列方式却可以千变万化。
碳链异构，指的是由于碳原子的连接顺序不同而导致的同分异构体现象。
为了更好地理解这一概念，我们不妨从最简单的烷烃——甲烷（CH₄）开始说起。
甲烷只有一个碳原子，不存在碳链异构。
但当碳原子数量增加到两个时，乙烷（C₂H₆）也只有一种结构。
然而，当碳原子数增加到三个时，情况就变得有趣了。
我们有了丙烷（C₃H₈），它也只有一种结构。
但当碳原子数为四个时，正丁烷（CH₃CH₂CH₂CH₃）和异丁烷（（CH₃)₃CH）就出现了，这就是碳链异构的典型例子。
那么，为什么会出现碳链异构呢？这其实与碳原子的成键特点有关。
碳原子可以形成四个共价键，当碳原子数量较多时，它们就有了多种连接方式，从而形成不同的碳链结构。
为了找出烷烃的碳链异构体，我们可以采用逐步推导的方法。
以戊烷（C₅H₁₂）为例，我们先写出直链的结构，即正戊烷。
然后，我们可以从直链中间去掉一个碳原子，将其作为支链连接在主链上，这样就得到了异戊烷。
如果再从直链中间去掉两个碳原子作为支链连接在主链上，就得到了新戊烷。
在书写碳链异构体时，需要注意遵循一定的规则。
首先，要选择最长的碳链作为主链，然后依次写出支链的位置和名称。
支链的位置要用阿拉伯数字表示，数字与支链名称之间要用短线“”隔开。
碳链异构现象不仅在理论上具有重要意义，在实际应用中也有着广泛的影响。
例如，在石油化工领域，不同碳链长度的烷烃具有不同的物理性质和化学性质，因此它们的用途也各不相同。
较短碳链的烷烃，如甲烷、乙烷等，通常是气体，可用作燃料。
烷烃异构体的推导
烷烃异构体的推导
首先说明一下烷烃异构体是什么？烷烃异构体是指一种芳烃可以存在不同结构的异构体，有不管其原料和条件是否相同，它们所含有的碳原子数和构型都可以相同，但是它们有着不同的官能团和分子结构的异构体。
烷烃异构体的推导基于上述定义，主要有以下步骤：
1.分析烷烃结构。
通常，根据碳原子数的多少来分析，包括烷烃本身结构，其含有几个环状结构，环状开有多少个桥，以及它们包含有几个官能团，以及官能团之间的联系等等。
2、确定异构体的构型。
也就是塑造出异构体的外观形状，这里关键是键的位置，以及它们之间的联系等。
3、针对烷烃的分子项确定不同的分子势能形式，得到不同的异构体的组合构成，尽量考虑所有的可能性，对其进行详细的比较。
4、计算不同的分子势来确定不同的异构体，在这里，确定由不同分子制成的异构体能够占到烷烃异构体整体中的比例。
5、可以进行相应的化学实验或者分子动力学模拟，来确定烷烃异构体的结构和构成，从而证明烷烃异构体的推导的正确性。
以上就是烷烃异构体的推导的基本步骤，这也是化学家们认识、发现烷烃异构体的基础。
通过上面的步骤，可以理解如何从一段烷烃结构出发，推导出它的异构体，并根据实验来验证通过推导出来的异构体是否正确，从而真正获得该烷烃异构体的完整信息，以便更好地深入分析烷烃异构体的性质。
单取代烷烃的熵和吉布斯自由能与分子结构的关系
单取代烷烃的熵和吉布斯自由能与分子结构的关系
霍平;刘万云
【期刊名称】《应用化工》
【年(卷),期】2010(039)011
【摘要】将单取代烷烃RX(X=OH、SH、NH2、Cl、Br、I、NO2、CN等)分子结构分为两个区域R和X来提取分子结构参数,从三方面影响因素:烷基R、取代基X、R与X相互作用来定量关联RX标准摩尔熵及标准摩尔生成吉布斯自由能.获得了已有实验测定的单取代烷烃RX标准摩尔熵及标准摩尔生成吉布斯自由能,并以烷基的碳原子数、取代基X对所研究单取代烷烃热力学性质的贡献值,烷基的极化效应指数与取代基电负性的乘积三参数为变量,建立定量相关模型,采用留一法交叉验证这些方程,结果表明,模型方程都具有良好的稳定性和预测能力.
【总页数】6页(P1658-1663)
【作者】霍平;刘万云
【作者单位】江西省高等学校,应用化学与化学生物学重点实验室,江西,宜春336000;宜春学院,化学与生物工程学院,江西,宜春336000;江西省高等学校,应用化学与化学生物学重点实验室,江西,宜春336000;江西省天然药物活性成分研究重点实验室,江西,宜春336000
【正文语种】中文
【中图分类】O641
【相关文献】
1.分子结构分区处理方法用于单取代烷烃气相生成焓的预测 [J], 霍平
2.单取代烷烃定量结构-保留相关研究中的分子结构分区处理方法 [J], 曹晨忠;霍平;高硕;周再春
3.单取代烷烃生成焓与键能之间的定量关系 [J], 武亚新;于方彩
4.饱和烷烃常沸点蒸发熵与分子结构的拓扑相关性研究 [J], 安红钢;李欣
5.烷烃沸点蒸发熵与分子结构之间定量关系的探讨 [J], 王克强
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高中化学烷烃的同分异构现象在有机同分异构中的载体作用
烷烃的同分异构现象在有机同分异构中的载体作用李飞波浙江省奉化中学浙江奉化 315500在做题目应用知识时要有举一反三的发散性思维，也就是看到A能想到B、C、D……，但在学习、记忆知识点时要有归纳的收敛性思维，看到B、C、D……要会寻找其共同点从而归到某一个A物质上。
这样才能收放自如，记得轻松而学得又多。
有机同分异构体内容牵连到烷烃、烯烃、炔烃、卤代烃、醇、醛、酸、酯及苯和其同系物以及联苯的取代物的同分异构现象等等，种类繁多而题型多变，又是有机的一个重点，是高考的一个考点、热点。
很让我们一些同学手忙脚乱，颇感烦恼。
但事实上你若能理清思路、寻找规律那也能做到举一反三，学得扎实而又轻松了。
在有机学习中我们首先接触到的是烷烃的同分异构现象，学好烷烃同分异构体的寻找方法至关重要，可以说烷烃同分异构体的寻找思维及方法是烯烃、炔烃、卤代烃、醇、醛、酸、酯等同分异构体寻找的基础和载体。
一、烷烃同分异构体烷烃同分异构体的寻找采用减链法，现简单介绍如下：以C6H14为例：第一步：将主链碳原子由最多依次递减。
（一般说主链碳原子数不能少于支链碳原子的总数）①②①②主链有四种：A：C—C—C—C—C—C B：C—C—C—C—C C：C—C—C—C 。
▲★D：C—C—C第二步：减下来的碳原子作为支链，支链有多个碳原子时一般先整后零。
（例如支链有2个碳原子，先看作—CH2CH3，再看作两个—CH3。
）第三步：支链放上去时找主链的对称性，并且由对称点往旁边依次放，这样可避免重复放。
这样A主链就本身一种。
CH3CH2CH2CH2CH2CH3B主链以▲碳为对称，支链是甲基，所以—CH3有①②两个位置可放，B主链有两种同分异构体：CH3 CH3︳︳CH3—CH—CH2—CH2—CH3与CH3—CH2—CH—CH2—CH3C主链上无法放—CH2CH3，故应看作两个—CH3（有两个同样取代基时，一般先固定一个，另一个依次放。
有多个固定位时，放第二个固定位时，第一次固定过的位置及其对称位另一个不能再放上去）所以C主链第一个—CH3只有一个位置(★C)可固定（①②位等同），则另一个—CH3有①②两个位置可放上去。