[理学]2烷烃7.ppt

第一节 分类、构造异构和碳原子的级 第二节 命名 2.金刚烷 金刚烷最早是在石油中发现的，碳骨架结构和金刚石的碳骨架结构相同。 第五节 物理性质 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 一. 烷烃的物理性质 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℃)。 二. 脂环烃物理性质 在室温和常压下，环丙烷和环丁烷为气体，环戊烷到环十一烷为液体，环十二烷以上为固体； 环烷烃的熔点、沸点、相对密度都比含同数目碳原子的直链烷烃高； 脂环烃均不溶于水； 脂环烃的密度在0.688~0.853之间。 第六节 化学反应 一. 烷烃的化学性质 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，或反应速度很慢。 原因： ①烷烃是饱和烃，C—C键和C—H键都是比较牢固的共价键(σ键)，键能较大； ②分子无极性(μ＝0)，碳和氢的电负性差别小(C：2.5，H：2.2)，分子中的共价键不易极化； ③分子中无官能团。 ２ 氧化反应 燃烧(完全氧化) ΔH是反应中的焓(一种热力学函数)的变化，可以表示反应热； ΔH为正时反应是吸热的，为负时反应是放热的。 部分氧化(控制氧化) 热裂化 ３ 裂化反应 温度越高，烷烃的裂化越彻底。 催化裂化 在450~500℃常压下进行，应用最广泛的催化剂为硅酸铝，目的是使石油工业的重馏份转变为轻馏份，提高汽油的产量和质量。 ４ 卤代反应 甲烷的氯代 甲烷的氯代反应很难停留在一氯甲烷阶段。 氯甲烷 二氯甲烷 三氯甲烷 四氯化碳 其他烷烃的氯代 1-氯丙烷 2-氯丙烷 1oH与2oH的活性比： H的卤代活性：3°H 2°H 1°H。 43% 57% 2-甲基-1-氯丙烷 2-甲基-2-氯丙烷 1oH与3oH的活性比： 64% 36% 由此得出氯代反应时： 3oH : 2oH : 1oH = 5 : 4 : 1 利用氯代反应时H的活性比率，可以预测烷烃在氯代时产物中各异构体的得率。 1-氯丁烷(A) 2-氯丁烷(B) 溴代反应中氢的活性差别较大： 烷烃的碘代反应为可逆的，因此碘代烷能被HI还原。 溴对各种氢的选择性较好，特别是三级氢。 99% 3oH : 2oH : 1oH = 1600 : 82 : 1 5. 甲烷卤代的反应机理 (1) 甲烷的氯代反应历程 链引发 链传递 链终止 在链传递的步骤中，氢还可以进一步被取代。 …… …… 卤素的相对活性： F2 Cl2 Br2 I2 这可以从反应过程的能量变化来理解。 (2) 卤素的相对活性 CH3—F CH3—Cl CH3—Br CH3—I 键能/kJ·mol-1： 447.7 351.4 292.9 234.3 由此求出甲烷卤代反应的能量变化。 435.1 242.5 351.4 431.0 断裂键吸收的能量： 435.1 + 242.5 = 677.6 kJ·mol-1 键能/kJ·mol-1： 形成键放出的能量： -(351.4 + 431.0) = -782.4kJ·mol-1 反应热： ΔH = 677.6-782.4 = -104.8kJ·mol-1 同样计算出其他卤素对甲烷卤代的反应热。 用反应热来衡量反应进行的难易、快慢，但有许多例外。 435.1 431 ΔH = 4.1 kJ·mol-1 必须供给16.7 kJ·mol-1才能发生反应，称为活化能。 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