《高中化学竞赛苏教版选修一：烷烃 - 副本.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中化学竞赛苏教版选修一：烷烃 - 副本.doc（3页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、金太阳新课标资源网 7.2.1 烷烃 烷烃是指分子中的碳原子以单键相连，其余的价键都与氢原子结合而成的化合物。烷烃属于饱和烃，饱和意味着分子中的每一个碳原子都达到了与其他原子结合的最大限度。烷烃中最简单的是甲烷，分子式是CH4，乙烷、丙烷、丁烷和戊烷的分子式分别为：C2H6，C3H8，C4H10和C5H12。上述烷烃的性质也很相似。这样的一系列化合物叫做同系列。同系列中的各个化合物彼此互称为同系物。CH2则叫做同系列的系差。同系物具有相类似的化学性质，其物理性质一般随分子中碳原子的递增而有规律的变化。总体来说，分子量越大的烷烃，其熔沸点越高，密度越大。通式： CnH2n+2简式：CH3(CH
2、2)3CH3, CH3CH2CH(CH3)2, C(CH3)41. 烷烃的结构 甲烷是最低级的烷烃，在讨论烷烃分子结构之前，首先介绍甲烷的分子结构。甲烷的分子式为CH4，一般把其结构式写成：（）。但这只能说明分子中碳原子与四个氢原子直接相连，而没有表示出氢原子与碳原子在空间的相对位置，即分子的立体形象。实验证明甲烷分子里的碳原子和四个氢原子不在一个平面上，而是形成正四面体的立体结构，可用模型来表示（见下图）。甲烷中的碳原子采取sp杂化HCH间键的夹角是10928。图：甲烷分子模型 sp杂化又称正四面体杂化，四个sp杂化轨道对称地分布在碳原子的周围，它的对称轴之间的夹角是109.5 ，这样的排布
3、可以使四个轨道彼此在空间的距离最远，电子之间的相互斥力最小，体系最稳定。 由碳原子的四个sp杂化轨道与四个氢原子的s轨道进行重叠，形成四个相等的CH共价键而构成甲烷分子。在构成甲烷分子时，碳氢键是轨道沿着对称轴方向相互重叠所形成的共价键，其特点是电子云分布呈圆柱形轴对称，两核连线之间电子云密度最大，这种键叫做键。键比较牢固，能自由旋转，而不影响电子云重叠程度。一个碳原子的sp杂化轨道与另一个碳原子的sp杂化轨道也能形成CC之间的键。任何两个原子轨道，只要是沿着轨道对称轴方向相互重叠所形成的键都叫键。2. 烷烃的化学性质烷烃中的碳都是饱和的，所以化学性质稳定。常温下与强酸、强碱、强氧化剂及还原剂
4、都不易反应，所以通常除作为燃料外，常用作溶剂，润滑油来使用，在较特殊的条件下，烷烃也显示一定的反应性能，而这些化学性质在基本有机原料工业及石油化工中都非常重要。结构决定性质，同系列中各化合物的结构是相似的，因此它们的化学性质也基本相似，但是同系列中碳原子数差别较大的同系物间，反应速率会有较大差别，有时甚至不反应。（1）取代反应 烷烃分子中的氢原子被其它原子或基团所取代的反应称为取代反应。如被卤素取代的反应称卤代反应。卤代反应 烷烃与卤素在室温和黑暗中并不起反应，但在高温下或光照下，可以发生反应生成卤代烷和卤化氢。工业上常用甲烷的氯代反应来生产氯甲烷，所生成的氯甲烷可以继续反应生成二氯甲烷、三氯
5、甲烷（氯仿）及四氯化碳.不同卤素的反应活性为：F2Cl2Br2I2 不同氢原子的反应活性: 3氢2氢1氢(参见课本p174)卤代反应的机理自由基历程 反应机理是指化学反应所经历的途径和过程（也叫反应历程、反应机制）。反应机理是基于大量的实验事实而做出的理论推导。了解反应机理对掌握反应规律，控制反应条件等生产实践有指导意义。 烷烃的卤代反应属于自由基反应，反应机理大致经历以下三个步骤：(i) 链的引发 在光照或高温下，氯分子吸收能量而分解为两活泼的氯原子：(ii) 链的增长氯原子可以夺取烷烃分子中的氢原子而生成甲基自由基CH3，CH3 再与氯分子作用生成一氯甲烷和一个新的氯原子，反应可重复进行。
6、链的增长阶段根据反应物的量，也可以逐步生成二氯甲烷、三氯甲烷和四氯甲烷：(iii) 链的终止自由基之间的彼此结合，反应就会逐渐停止。如：自由基反应一般是由高温、光照、辐射或引发剂（如过氧化物）所引起。通常在气相或非极性溶剂进行。（2）氧化反应：引入氧或出去氢为氧化；引入氢或去掉氧为还原。 烷烃在空气中燃烧、完全氧化而生成碳和水，同时放出大量热能。烷烃燃烧时放出大量的热。这就是沼气、天然气、石油能作为能源的基础。3. 烷烃的物理性质沸点（bp）：烷烃的沸点随分子量的增加而升高（因为分子间作用力随分子量增加而增大）一般：C4以下为气体，C5C17为液体，C17为固体。支链烷烃的沸点奇数碳链烷烃的熔点，（因偶数碳链具有较高的对称性，分子间作用力增大）。相对密度：烷烃的相对密度随其分子量的增加而逐渐增大，因为烷烃分子间的作用力随其分子量的增大而增大，其分子排列更加紧密。溶解度：烷烃是非极性分子，根据“相似相溶”经验规律，烷烃不溶于水，而易溶于有机溶剂（如四氯化碳、乙醚等）。第 1 页 共 3 页 金太阳新课标资源网
