[理化生]2烷烃.ppt

纽曼投影式是纽曼（Newman）于1895年提出来的。它像锯架投影式一样，是表示相邻两个原子连接的原子或原子团之间的空间关系。画这种投影式是把分子的立体模型（如乙烷）放在眼前，从C－C单键的延长线上去观察，用一个较大的圆圈（也可以不用圆圈）表示C－C单键上的碳原子，前后两个圆圈实际上是重叠的，故纸面上只能画出一个来。圆圈前面的三个氢原子表示离眼睛较近碳原子上的三个氢原子，圆圈上面的三个氢原子表示离眼睛较远碳原子的三个氢原子。前面和后面的三个C－H键之间的距离都是相等的，角距为120°。 碳氢键离解能越小，反应活性就越大。 ３ 烷烃的相对活性 ΔH = 410 kJ·mol-1 ΔH = 397.5 kJ·mol-1 ΔH = 380.7 kJ·mol-1 烷烃的相对活性为：3°H 2°H 1°H 碳氢键的离解能越小，则生成的自由基越稳定。 烷基自由基的稳定性顺序： 380.7 (CH3)3C? 397.5 410 435.1 ΔH/kJ·mol-1 (CH3)2CH? CH3CH2? CH3? 自由基 自由基的稳定性 叔烷基 仲烷基 伯烷基 甲基 自由基的结构 CH3.和平面结构的伯烷基自由基接近sp2杂化，其他自由基多为sp3杂化。 自由基产生：可由热或光引发，也可用自由基引发剂引发。 一步反应： ４ 过渡状态和活化能 a b c 位能 反应进程 a b c Ea ΔH 放热反应 位能 反应进程 a b c Ea ΔH 吸热反应 活化能Ea：过渡状态和反应物的能量差。 反应热ΔH：生成物和反应物的能量差。 吸热反应ΔH 0，放热反应ΔH 0。 描述立体结构的几种方式 伞形式 锯架式 Newman投影式 这样所得乙烷的纽曼投影式如下： （Ⅷ）为乙烷的球棒模型。由箭头指引的方向去观察得到纽曼投影式（Ⅸ）。（Ⅹ）为简化的纽曼投影式，虚线表示后面碳原子上的C－H键。 （1） 两面角 单键旋转时，相邻碳上的其他键会交叉成一定的角度(?)，称为两面角。 两面角为0° 时的构象为重叠式构象。 两面角为60° 时的构象为交叉式构象。 两面角在0-60o之间的构象称为扭曲式构象。 ? 锯架透视式 纽曼投影式 交叉式(ap) 重叠式(sp) 乙烷的构象的稳定性：交叉式 重叠式 楔形透视式 0.23nm 0.25nm 键电子云排斥， von der waals排斥力，内能较高（最不稳定） 交叉式构象 扭曲式构象 重叠式构象 staggered conformer skewed conformer eclipsed conformer 原子间距离最远 内能较低 （最稳定） （有无数个） 小于两个H 的von der waals 半径（1.2?）之和，有排斥力 乙烷构象势能关系图 0o 60o 180o 120o 240o 300o 360o E 重叠式 交叉式 12.5kJ·mol-1 ２ 丁烷的构象 全重叠式(sp) 对位交叉式(ap) 邻位交叉式(sc) 部分重叠式(ac) (ac) (sc) 稳定性次序：ap sc ac sp。 0o 60o 180o 120o 240o 300o 360o E ap ac sc sp ac sc ap 14.6kJ·mol-1 18.4~25.5kJ·mol-1 3.3~3.7kJ·mol-1 分子总是倾向于以稳定的构象形式存在。 15％ 70％ 15％ １ 物质状态 烷烃在室温常压下：1C~4C (g)，5C~16C (l)，17C~(s) ２ 沸点 bp. 烷烃的沸点随分子量的增加而逐渐升高； CH3(CH2)3CH3 bp./ ℃ 36.1 68.9 98.4 CH3(CH2)4CH3 CH3(CH2)5CH3 相同分子量的烷烃，支链越多，沸点越低。 bp./ ℃ 36.1 27.9 9.5 液体的沸点取决于分子间引力的大小，分子间引力越大，沸点就越高。 分子间作用力主要有偶极力、色散力和氢键。 ３ 熔点 mp. 直链烷烃的熔点随分子量的增加而升高，其中含偶数个碳原子的升高得多些。 原因：在晶体中，分子之间的作用力不仅取决于分子的大小，而且和分子的对称性有关。 mp./ ℃ -129.7 -159.9 -16.6 分子量相同的烷烃异构体中，对称性大的熔点高些。 烷烃不溶解于水，易溶解于有机溶剂。 ４ 相对密度 d 相对密度，是有机物的质量与同体积水的质量比，是无单位的量。 ５ 溶解度 直链烷烃的相对密度随着分子量的增加而增大，最后趋近于最大值0.78(20℃)。 １ 烷烃的稳定性 在常温下，强酸、强碱、强氧化剂、强还原剂等都不能和烷烃起反应，或反应速度