烷烃的结构与性质(教育材料)

烷烃的结构与性质

1.基本性质

1.1烷烃的结构特点

除甲烷外，还有一系列性质跟它很相似的烃，如乙烷（C2H6）、丙烷（C3H8）、丁烷（C4H10）等，这类烃称为烷烃。

（1）每个碳原子形成四个共价键，且碳原子之间只以单键相连成链状。

（2）碳原子的剩余价键均与氢原子结合。

（3）烷烃C n H2n+2分子中含有(n－1)个C－C，（2n+2）个C－H键，共含有（3n+1）个共价键。

（4）超过三个碳原子的烷烃分子中的碳，并不在一条直线上，而是呈锯齿状。

（5）分子式（碳原子数）不同的烷烃一定互为同系物，分子式相同（结构不同）的烷烃一定互为同分异构体。

1.2烷烃的通式和物理通性

烷烃的通式为C n H2n+2（n≥1），甲烷是最简单的烷烃,也是氢含量最高(25%)的氢化物；烷烃中含氢的质量分数随着碳原子数的增多而减小，逐渐趋向于14.3%。

常温下，随着碳原子数的增多，烷烃由气态→液态→固态递变，其中C1～C4的烷烃为气态，新戊烷为气态，在标准状况下为液态。

由于烷烃结构相似，随着相对分子量的增大，熔、沸点和密度逐渐递增（甲烷、乙烷、丙烷的熔点稍有反常）。

烃基：烃分子去掉一个或几个氢原子后剩余的部分叫烃基。常用“R－”表示，如果是一元饱和烃基，“R－”的通式为：－C n H2n+1(n≥1)。

2.性质应用

烷烃的化学性质与甲烷相似，除发生燃烧和取代反应外，与酸、碱和氧化剂一般不发生反应。

①能燃烧：C n H2n+2+3n1

2

+

O2−−−→

点燃nCO2+(n+1)H2O

②易与X2取代（生成一卤代物）

C n H2n+2+Cl2−−−→

光照C n H2n+1Cl+HCl (可能存在同分异构体)

③能发生裂化反应：(C16H34为例) C16H34−−−→

高温C8H18+C8H16

十六烷 辛烷 辛烯

说明：在烃的衍生物中存在的烷基在化学性质上与烷烃类似，但受相邻基团的影响，有时与

烷烃不同，例如：

4nO ()KM H +

−−−−−→

等。

3.综合应用

取代反应与置换反应的比较 取代反应

置换反应

概念区别

有机物分子里的某些原子或原子团被其他原

子或原子团所替代的反应

一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应 通式

A-B+C-D →A-D+B-C (分别断键，重新组合)

单质+化合物==单质+化合物

比较

（1）可与化合物发生反应，反应物中可以有或没有单质

（2）反应能否进行受催化剂温度光照等外界条件影响较大

（1）反应物、产物中一定有单质

（2）在水溶液中进行的置换反应遵循金属或非金属活动性的顺序

（3）反应一般单向进行。单质与化合物通过电子的转移而发生氧化还原反应

实例

CH 3CH 3+Cl 2−−−→光照

CH 3CH 2Cl+HCl

+HNO 3−−−→

24

浓H SO +H 2O

CH 3CH 2Cl+H 2O OH -

−−−

→CH 3CH 2OH+HCl 2Na+2C 2H 5OH →2C 2H 5ONa+H 2↑

H 2+CuO

Cu+H 2O

Cl 2+2KI==2KCl+I 2

烷烃的取代物数目的判断技巧：

（1）“等效氢”法：判断烷烃的一元取代物（一个氢原子被取代）的数目关键是确定氢原子的不同位置，识别“等效氢”。哪些是等效氢呢？－CH 3上的3个氢原子；同一个碳原子上所连甲基中的氢原子［如（CH 3）3C －］；互为对称(处于镜面对称位置)的氢原子等。简而言之，位置关系相同的氢原子即为等效氢，等效氢上的一元取代物只计一种。

（2）“互补”法：若某有机物分子中国总共含有a 个氢原子,则某m 元取代物的种类当n+m=a

时相等。如C5H12的五元取代物和七元取代物的种类相等。

C n H2n+2(1≤n≤10)，一氯代物只有一种的物质有CH4、CH3－CH3、。