烷烴(,烷烴,同系列,碳鏈異構,構象,鹵化反應,氧化反應)

五、烷烴的物理性質

　　在有機化學中，物理性質通常是指化合物的聚集狀態(tài)、氣味、熔點（mp)、沸點（bp)、密度（ρ)、折射率（nΧD)、溶解度以及波譜數(shù)據(jù)等。

　　在室溫和常壓下，直鏈烷烴中從甲烷到丁烷都是氣體；含5-15個碳原子的烷烴是液體；16及16個碳原子以上的是固體。不僅物態(tài)隨著正烷烴同系物相對分子質量的增加而有明顯的改變，其它一些物理性質如熔點、沸點、密度、折射率也呈現(xiàn)出規(guī)律性的變化。

　　從表11-3可以看出，正烷烴的熔點（前三個除外)和沸點基本上都是隨著碳鏈的增長而變大。這是一個“量的變化會引起質的變化”的例證。

表11-3 正烷烴的物理常數(shù)

　　烷烴的熔點變化沒有沸點那樣有規(guī)律，通常是隨著分子的對稱性增大而升高。分子越對稱，它們在晶體中的排列越緊密，熔點就高。例如，正戊烷、異戊烷、新戊烷的熔點分別為-130℃、-160℃、-17℃。新戊烷的熔點最高。

　　烷烴的相對密度都小于1，且隨著相對分子質量的變大而有所增加，最后接近于0.80左右。這也是由于分子間的作用力隨著相對分子質量的增加而加大，使分子間的距離相對地減小，密度增大。

　　烷烴都不溶于水，但能溶于苯、氯仿、四氯化碳等有機溶劑。它們的溶解度隨著相對分子質量的增加而減小。

　　六、烷烴的化學性質

　　烷烴的分子中沒有官能團。除甲烷只有C-Hσ鍵外，所有烷烴分子中僅含C-C及C-Hσ鍵。

由于烷烴分子中的C-C鍵和C-H鍵都很強，需要較高的能量才能使之斷裂（如斷裂C-Cσ鍵需347.3kJ·mol-1，斷裂C-Hσ鍵需380.7-435.1kJ·mol-1)，所以一般情況下，烷烴具有極大的化學穩(wěn)定性，與強酸、強堿及常用的氧化劑、還原劑都不發(fā)生化學反應。另外，碳原子和氫原子的電負性差別很小，分子中σ鍵的極性很弱，很難被極化，故烷烴的分子也不易和極性試劑發(fā)生共價鍵異裂的離子型反應。但是，在一定的條件下，例如使用高溫、高壓或催化劑，烷烴也能發(fā)生一些化學反應。

　　（一)鹵化反應

　　烷烴和氯在黑暗中幾乎不起反應。但是在日光照射、高溫或催化劑的影響下它們能發(fā)生劇烈的反應，生成氯化氫和氯代烷烴。例如甲烷和氯氣在強烈的日光或紫外光照射下反應猛烈，甚至發(fā)生爆炸。

　　在漫射的日光下則起一般的氯化反應，生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷（俗稱氯仿)和四氯化碳。

烷烴的氯化過程是逐步的。每一步被取代出來的氫原子與另一個氯原子化合成為氯化氫。

較高相對分子質量的烷烴氯化時，常生成復雜的混合物。

　�。ǘ�)氧化反應

　　烷烴在通常情況下是不被氧化的。但是它能在空氣中燃燒（劇烈氧化)生成二氧化碳和水，同時放出大量的熱能。因此烷烴可以用作燃料。

C₂H₆+3*1/2*O₂→2CO₂+3H₂O　△Ｈ=-1426kJ.mol^-1

C₆H₁₄+9*1/2*O₂→6CO₂+7H₂O　△Ｈ=-4141kJ.mol^-1

　　一些氣態(tài)烴或極細微粒的液態(tài)烴與空氣在一定比例范圍內混合，點燃時會發(fā)生爆炸。煤礦井的瓦斯爆炸就是甲烷與空氣混合物（體積比約為1：10左右)燃燒時造成的。

　　七、烷烴氯化的反應歷程

　　化學反應歷程是說明一個化學反應所經(jīng)歷的過程，也就是對每一個化學反應的各個中間步驟的詳細描述。

　　已知烷烴的氯化反應是一種自由基反應。反應過程中，反應物的共價鍵發(fā)生均裂，生成自由基。一般地說自由基很不穩(wěn)定，極易與其它化合物的分子發(fā)生反應，使自己變成穩(wěn)定的分子，又使其它化合物的分子變?yōu)樽杂苫�，從而引起一連串反應（鏈反應)。例如，氯分子在光照下，均裂為氯自由基。

反應由此開始，所以這個步驟叫做鏈的引發(fā)。氯自由基很活潑，它奪取甲烷分子中的氫結合為氯化氫，產(chǎn)生甲基自由基。

Cl·+CH₄→CHl+CH₃·

　　CH3·和CL2反應，奪得一個氯原子，生成穩(wěn)定的CH3CL，同時又有一個新的CL·產(chǎn)生。

這個過程叫做鏈的增長。反應過程表明，只要在開始時有少量的氯原子（自由基)，反應即會繼續(xù)傳遞下去。

　　最后由于自由基相互結合形成穩(wěn)定的化合物，反應便終止。如：

　　Cl·+Cl·→Cl₂

CH_３·＋Cl·→CH₂Cl CH_３·＋CH₃·→CH₃-CH₃

　　上述過程叫做鏈的終止。

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