第四章烷烃和环烷烃演示文稿

烷烃的化学性质
57:43=2x:6 x=(57×6)/(2×43)=4 异丁烷的氯代可得到36%叔丁基氯（2-甲基-2-氯 丙烷）和异丁基氯64%（2-甲基-1-氯丙烷）。
烷烃的化学性质
在异丁烷中，叔氢原子只有一个，伯氢原子则有 九个，伯氢原子与叔氢原子被氯取代的几率之比 为9:1。但实际上取代产物之比却为64:36。显然 叔氢原子的反应活泼性要比伯氢原子大得多。设x 为叔氢原子在此反应中的相对活泼性,则：
烷烃的物理性质
烷烃的物理性质
熔点：烷烃熔点的变化，也是随着相对分子质 量的增加而增加。含奇数碳原子的烷烃和含偶 数碳原子的烷烃构成两条熔点曲线，如下图。
烷烃的物理性质
密度：烷烃的相对密度也随着相对分子质量的 增加而有所增加，最后接近于0.8左右。
水溶性：烷烃几乎不溶于水，而易溶于有机溶 剂如四氯化碳、乙醇、乙醚等。
甲烷卤化的反应机理： 反应机理：反应机理是化学反应所经历的途径 或过程亦称反应历程。 烷烃氯化的反应机理是比较清楚的。例如，甲 烷的氯化，首先是在光照或高温下氯分子吸收 能量，共价键均裂而分解为两个氯原子：
生成的氯原子带有未成对的电子，是非常活泼 的遇到甲烷可以夺取其中的氢原子而生成氯化 氢和另一个带有未成对电子的CH3·。
烷烃的物理性质
物态 ：在室温（25℃）和 0.1 MPa下， C1～ C4的直链烷烃是气体； C5～C17的直链烷烃是 液体；十八个碳原子以上的直链烷烃是固体。
沸点 ：随着烷烃相对分子质量的增加，分子 间的作用力亦增加，其沸点也相应增高。如下 图所示。
同数碳原子的构造异构体中，分子的支链愈多， 则沸点愈低。
烷烃的化学性质
其他烷烃的氯代反应： 一般烷烃氯代反应的反应条件与甲烷的氯代相似， 但产物更复杂。乙烷与氯作用不仅生成氯乙烷， 还得到1,1-二氯乙烷和1,2-二氯乙烷。
丙烷氯代可以得到两种一氯丙烷（43%的正丙 基氯和57%异丙基氯）。
烷烃的化学性质
丙烷中可被氯取代的伯氢原子一共有六个，而可 被氯取代的仲氢原子仅有两个、氯原子取代两种 不同氢原子的结果，生成了两种一氯代产物。但 这两种异构体产物的数量比却并不是三与一之比， 这说明伯、仲氢原子被氯取代的反应活泼性是不 一样的。设伯氢原子的活泼性为1，仲氢原子的相 对活泼性为x，则可由氯代产物的数量比来求得x 的值。
烷烃和环烷烃的来源
烷烃的天然来源主要来自石油和天然气。 石油气 C1～C4 40以下 燃料、化工原料 石油醚 C5～C6 40—60 溶剂 汽油 C7～C9 60～205 内 燃机燃料、溶剂
天然气是蕴藏在地层内的可燃气体。根据甲烷含 量的不同，天然气可分为两种：一种称为干天然 气，含甲烷86～99％（体积）；另一种称为湿 天然气，除含甲烷（60～70％）外，尚含有一 定量的乙烷、丙烷、丁烷等气体。天然气是很好 的气体燃料，也是重要的化工原料。
甲烷和氯在黑暗中不起反应，如果在强烈的日 光照射下，则起猛烈的反应，甚至发生爆炸， 生成氯化氢和碳
烷烃的化学性质
在漫射光、热或某些催化剂作用下，甲烷与氯 发生氯代反应，氢原子被氯原子取代，生成氯 甲烷和氯化氢，同时有热量放出。氯甲烷能进 一步发生取代反应生成二氯甲烷、三氯甲烷和 四氯化碳。
烷烃的化学性质
第四章烷烃和环烷烃演示文稿
烷烃的定义、同系列
烷烃：烷烃分子中，碳原子的四个价键，除以单 键与其他碳原子互相结合成碳链外，其余的价键 也都和氢原子相结合，即完全为氢原子所饱和。 因此烷烃又称为饱和烃。由于石蜡是烷烃的混合 物，所以烷烃也称为石蜡烃。
通式：最简单的烷烃是甲烷CH4，H被甲基所取代 CH3CH3，如果乙烷中的H再被甲基所取代 CH3CH2CH3……可以得到一系列的饱和烷烃，每 增加一个C原子，则增加2个H原子，因此，烷烃 的通式可表示为：CnH2n+2。
结构相似的化合物，它们分子之间的引力也相 近，所以具有相似结构的化合物可以彼此互溶。 “结构相似者相溶”是个极为有用的经验规律。 影响溶解度的因素还有很多，以后还将进一步 讨论。
烷烃的化学性质
烷烃是一类不活泼的有机化合物。在室温下烷 烃与强酸、强碱、强氧化剂等都不起作用。 但在一定条件下，例如高温、高压、光照或催 化剂的影响下，烷烃也能发生一些化学反应。 甲烷的氯代反应
36:64=x:9 x=(36×9)/64=5.06 由此，我们可以得出烷烃中氢原子的反应活泼性 次序是：叔氢＞仲氢＞伯氢。
烷烃的化ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ性质
烷烃的化学性质
烷烃的化学性质
自由基的稳定性 : 实验证明：同一类型的键（如C-H键）发生均裂 时，键的离解能越小，则自由基越容易生成，且 生成的自由基越稳定。
烷烃的化学性质
链反应：反应一经引发出自由基很快就可以连续 不断地进行下去，这样的反应一般称为连锁反应 或链反应。 链反应并不是可以无限连续的，反应发展到一定 阶段时自由基之间也可以彼此发生反应，这样就 消耗了自由基。例如
烷烃的化学性质
一般讲，链反应分为链引发链增长和链终止三个 阶段。
烷烃的化学性质
烷烃的化学性质
在一定的条件下，烷烃也可以只氧化为一定的含 氧化合物。例如，在KMnO4、MnO2或脂肪酸 锰盐的催化作用下，小心用空气或氧气氧化高级 烷烃，可制得高级脂肪酸。
其中 C10～C20的脂肪酸可代替天然油脂制取肥皂。
烷烃的化学性质
裂化反应 ： 在高温下使烷烃分子发生裂解的过程称为热裂。 热裂反应在石油工业中称为是裂化反应 在催化剂存在下的裂化叫做催化裂化。
环烷烃的化学性质
环烷烃的反应 环烷烃的化学性质与相应的烷烃类似。但由于 具有环状结构，且环有大有小，故还有一些环 状结构的特性。 开环反应： 环烷烃中的小环化合物，特别是三碳环化合物， 和一些试剂作用时容易发生环破裂而与试剂相 结合的反应。这些反应常叫做开环反应，有时 也叫做加成反应。
键离解能／kJ·mol-1
甲烷 伯氢 仲氢 叔氢
CH3—H CH3CH2CH2—H (CH3)2CH—H (CH3)3C—H
435 410 395 380
烷烃的化学性质
烷基自由基的稳定性次序为： 叔烷基自由基＞仲烷基自由基＞伯烷基自由基。 (CH3)3C·＞(CH3)2CH·＞ CH3CH2·＞ CH3· 氧化反应 ： 在室温和大气压下，烷烃与氧不发生反应，如果 点火引发，则烷烃可以燃烧生成二氧化碳和水， 同时放出大量的热。