有机化学 第二章 烷烃.ppt

正丁烷分子能量变化曲线图 * 第三十页，共六十一页，2022年，8月28日 正丁烷分子完全重叠式构象 * 第三十一页，共六十一页，2022年，8月28日 丙烷分子能量变化曲线图 * 第三十二页，共六十一页，2022年，8月28日 在室温下，含有1～4个C原子的烷烃为气态；5～16个C原子的为液体；从含有17个C原子的正烷烃开始为固体。直至60个C原子的正烷烃熔点都不超过100℃。 低沸点的烷烃为无色液体，有特殊气味，高沸点的烷烃为粘稠油状液体、无味。 烷烃为非极性分子，偶极矩为零，但分子中电荷的分配不是很均匀，在运动中可以产生瞬时偶极矩，瞬时偶极矩间有相互作用力（色散力）。 §2.4 烷烃的物理性质 * 第三十三页，共六十一页，2022年，8月28日 1.沸点 正烷烃的沸点随相对分子质量的增加而升高，这是因为分子运动所需的能量增大，分子间的接触面（即相互作用力）也增大。 低级烷烃每增加一个CH2，相对分子质量变化较大，沸点也相差较大，高级烷烃相差较小，故低级烷烃比较容易分离，高级烷烃分离困难得多。 在同分异构体中，分子结构不同，分子接触面积不同，相互作用力也不一样。 * 第三十四页，共六十一页，2022年，8月28日 正戊烷和2,2-二甲基丙烷 分子接触面积大 分子接触面积小 沸点为36.1℃ 沸点为9℃ * 第三十五页，共六十一页，2022年，8月28日 2.熔点 烷烃固体分子熔点也随相对分子量的增加而增高，这与质量大小及分子间作用力有关，此外，还与分子在晶格中的排列有关（分子对称性高，排列整齐，分子间吸引力大，熔点高）。 辛烷 熔点：-56.8℃ 2,2,3,3-四甲基丁烷 熔点：100.6℃ * 第三十六页，共六十一页，2022年，8月28日 在正烷烃中，含奇数C原子的烷烃熔点升高较含偶数C原子的少。 * 第三十七页，共六十一页，2022年，8月28日 通过X衍射分析，固体正烷烃晶体为锯齿形，在奇数C原子齿状链中，两端甲基处在同一边，如正戊烷： 偶数C链中两端甲基不在同一边，如正己烷： 偶数C链彼此更为靠近，相互作用力大，故熔点升高值较奇数C链升高值较大一些。 * 第三十八页，共六十一页，2022年，8月28日 所有烷烃，由于σ键的极性很小，分子偶极矩为零，是非极性分子，根据“相似相溶”原则，烷烃溶于非极性溶剂如CCl4、烃类化合物等，不溶于极性溶剂如水。 烷烃的密度随相对分子质量增大而增大，这也是分子间相互作用力的结果，密度增加到一定数值后，相对分子质量增加而密度变化很小。 * 第三十九页，共六十一页，2022年，8月28日 § 2.5 烷烃的化学性质 烷烃具有极大的化学稳定性，主要由于C－C键和C－H键都很强，断裂C－C键需要的能量约347kJ/mol，断裂C－H键需约308～435kJ/mol。 C和H的电负性差别很小，因而烷烃的σ键电子不易偏向某一原子，整个分子中电子分布均匀，没有电子云较大和较小的部位，故对亲电试剂和亲核试剂都没有特殊的亲和力。 在光、热或引发剂作用下，烷烃可发生自由基反应。 * 第四十页，共六十一页，2022年，8月28日 1. 烷烃氧化 烷烃在空气中燃烧生成二氧化碳和水，并放出大量热量 这是内燃机中进行的主要反应 气体烷烃与空气或氧气混合，会形成爆炸性的混合物，遇火化即爆炸且剧烈： * 第四十一页，共六十一页，2022年，8月28日 烷烃不完全燃烧时会产生有毒气体CO和黑烟（C） CH4的不完全燃烧 如果控制适当条件，烷烃可以发生部分氧化，生成各种含氧化合物 高级烷烃（如石蜡C20～C30）被氧化生成多种脂肪酸， C12～C18的脂肪酸可代替天然油脂，用来制肥皂。 * 第四十二页，共六十一页，2022年，8月28日 汽油在汽缸中燃烧经常会发生爆震，也就是烷烃在汽车汽缸内燃烧时发生爆炸性反应而出现声响。 一般支链烷烃倾向于抑制爆震，因此人们用“辛烷值”来定量地表示汽油的爆震性质。 辛烷值：指某燃料在标准发动机中燃烧时，该燃料相对于人为指定的标准燃料2,2,4-三甲基戊烷（异辛烷）的效率。人们指定燃烧最好的标准燃料异辛烷的辛烷值为100，最差的燃料正庚烷的辛烷值为0。某汽油的辛烷值为80，则表示它相当于含80%异辛烷和20％正庚烷的爆震程度。 辛烷值 * 第四十三页，共六十一页，2022年，8月28日 * 第一页，共六十一页，2022年，8月28日 凡是具有同一个通式，结构相似，化学性质也相似，物理性质则随着碳原子数的增加而有规律地变化的化合物系列称为同系列。 同系列中的化合物互称同系物。相邻的同系物在组成上相差CH2，称为同系差。 2. 烷烃的同分异构现象 CH4、C2H6 、C3H8 只有一种结构方式，没有异构现象。 丁烷有两种异构体： 正丁烷（沸点－0.5℃）