[理学]5 饱和烃.ppt

第 5 章 饱和烃 5.1 饱和烃的分类及结构 5.2 烷烃的物理性质 5.3 烷烃的化学性质 5.4 小环烷烃的特殊性质 5.5 多环烷烃 5.6 烷烃的来源与制备 5.1 饱和烃的分类及结构 5.1.1 基本概念 5.1.2 烷烃的分类 5.1.3 烷烃的结构 5.1.1 基本概念 烃：分子中只含碳、氢两种元素的化合物统称为碳氢化合物，简称为烃。烃是有机化合物最基本的化合物，也是有机化学工业的基础原料。 饱和烃：分子中碳原子之间都以单键相连，碳原子其余的价键都被氢原子所饱和的化合物称为饱和碳氢化合物，简称饱和烃或烷烃。 5.1.2 烷烃的分类 1. 链烷烃 分子中碳与碳原子之间连接成链的烷烃称为链烷烃，也称开链烷烃或脂肪烷烃。 链烷烃分子通式为CnH2n+2（n为整数）。 在链烷烃中，碳原子不都是连成一条链，可分支链。如丁烷 CH3CH2CH2CH3 ，异己烷 (CH3)2CHCH2CH2CH3，新己烷 (CH3)3CCH2CH3。分子中只有一条碳链的烷烃，称为直链烷烃或正构烷烃。 分子中含有支链的烷烃称为异构烷烃或支链烷烃。 2. 环烷烃 (1) 单环烷烃 分子中只含一个环的烷烃称为单环烷烃， 单环烷烃的分子通式为CnH2n。如：环丙烷 、乙基环戊烷 。 (2) 双环烷烃 ① 联环烷烃：碳环以单键直接相连接的双环 烷烃称为联环烷烃。如联二环己烷 ② 稠环烷烃：两个环共用相邻的两个碳原子形成的烷烃称为稠环烷烃。如二环[4.4.0]癸烷（十氢化萘） ③ 螺环烷烃：两个环共用一个碳原子的烷烃称为螺环烷烃。如螺[3.4]辛烷 ④ 桥环烷烃：两个环共用两个不直接相连的碳原子的烷烃称桥环烷烃。如二环[2.2.1]庚烷（降冰片烷） (3) 多环烷烃 5.1.3 烷烃的结构 烷烃中只有 C—C 键和 C—H 键。 在烷烃中，C 原子是 sp3 杂化，碳所形成化学键都是σ 键。碳原子有伯碳、仲碳、叔碳和季碳的区别。 5.2 烷烃的物理性质 5.2.1 直链烷烃的物理常数与相对分 子质量的关系. 5.2.2 沸点 5.2.3 熔点 5.2.4 相对密度 5.2.5 溶解度 5.2.6 折射率 5.2.7 光波谱性质 5.2.1直链烷烃的物理常数与相对分子质量的关系 从表中可看出： ① C1～C4烷烃是气体，C5～C16烷烃为液体，≥C17烷烃为固体。 ② 随着烃中碳数增加，熔点增加，沸点增加。 ③ 随着烃中碳数增加，相对密度d420增加，逐渐接近0.8。 ④ 随着烃中碳数增加，折射率nD20增加，总是大于1。 这种随着相对分子质量的增减，物理常数呈规律的变化在有机化合物中是一种普遍现象。在其他类化合物中也有类似的规律。 5.2.2 沸点 在同分异构体中：正构烷烃沸点＞异构烷烃沸点；支链数增加，沸点降低；分子的对称性增加，沸点升高。 带支链的烷烃，支链的存在，阻碍了分子中主链的紧密排列，因此沸点低。 5.2.3 熔点 正构烷烃的熔点随着相对分子质量的增加而增加。 X射线衍射测得，偶数碳烷烃在晶体中排列比奇数碳的排列紧密。烷烃的熔点也与分子的对称性有关，对称性好，分子在晶格中排列紧密，分子间力大，熔点高。例如： 5.2.4 相对密度d420 烃比水轻，d420＜1；正构烷烃相对分子质量增加，d420增加；同分异构体中，支链数多，d420变小： 5.2.5 溶解度 烷烃溶于有机溶剂中，不溶于水。“相似者相溶”——普遍适用的经验规律。 5.2.7 光波谱性质 光波谱是物质的微观物理性质。 5.3 烷烃的化学性质 5.3.1 卤代反应 5.3.2 卤代反应机理 5.3.3 其他取代反应 5.3.4 氧化反应 5.3.5 裂解反应和异构化反应 5.3.1 卤代反应 C-C 和 C-H 键，非极性键，键能大：C-C 347.3 kJ/mol ，C-H 414 kJ/mol。 烷烃的取代反应：烷烃分子中的氢原子被其它原子或基团代替的反应称取代反应。 卤代（卤化）反应：烷烃分子中的氢原子被卤素原子取代的反应