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烷烃的通式为C
H2
2,其分子中各元素原子间均以单键即σ键相结合,其中的碳原子均为sp3杂化形式。由于单键可以旋转,所以烷烃的异构有碳架异构和构象异构(见第16讲立体化学)。(二)烷烃的物理性质烷烃随着碳原子数增加,其熔点、沸点均呈上升趋势,常温下甲烷至丁烷为气体,戊烷至十六烷为液体,十七以上者为固体,但同碳数的异构烷烃,其溶沸点往往也有很大区别。例如:含五个碳原子的开链烷烃的三个异构体戊烷,2甲基丁烷和新戊烷,其沸点分别为361℃、25℃、9℃,七熔点分别为130℃、160℃、17℃。(三)烷烃的化学性质烷烃从结构上看,没有官能团存在,因而在一般条件下它是很稳定的。只有在特殊条件下,例如光照和强热情况下,烷烃才能发生变化。这些变化包括碳链上的氢原子被取代,碳碳键断裂,氧化或燃烧。烷烃的化学反应:1、取代反应CH4Cl2CH3ClHClCH3ClCl2CH2Cl2HCl
fCH2Cl2Cl2CHCl3Cl2
CHCl3HClCCl4HCl
卤素反应的活性次序为:F2Cl2Br2I2对于同一烷烃不同级别的氢原子被取代的难易程度也不是相同的。大量的实验证明叔氢原子最容易被取代,伯氢原子最难被取代。卤代反应机理:实验证明,甲烷的卤代反应机理为游离基链反应,这种反应的特点是反应过程中形成一个活泼的原子或游离基。其反应过程如下:(3)链终止:随着反应的进行,甲烷迅速消耗,游离基的浓度不断增加,游离基与游离基之间发生碰撞结合生成分子的机会就会增加。ClClCl2CH3CH3CH3CH3CH3ClCH3Cl2、热裂反应CH4CH2CHCH3CH3CH2CH2CH3CH3CH3CH2CH2CH2CHCH2CH3H23、异构化反应CH3CH2CH2CH34、氧化反应:烷烃很容易燃烧,燃烧时发出光并放出大量的热,生成CO2和H2O。CH42O2CO22H2O热量三、烯烃(一)烯烃的组成和结构烯烃的通式为C
H2
,分子中含碳碳双键,形成双键的两个碳均发生sp2杂化。以乙烯的形成为例:碳原子的1个2s轨道与2个2p轨道进行杂化,组成3个能量完全相等、性质相同的sp2杂化轨道。在形成乙烯分子时,每个碳原子各以2个sp2杂化轨道形成2个碳氢σ键,再以1个sp2杂化轨道形成碳碳σ键。5个σ键都在同一个平面上,2个碳原子未参加杂化的2p轨道,垂直于5个σ键所在的平面而互相平行。这两个平行的p轨道,侧面重叠,形成一个π键。因乙烯分子中的所有原子都在同一个平面上,故乙烯分子为平面分子。由于烯烃的双键可处于碳链的不同位置上,导致了位置异构的出现;由于π键不能自由旋转,又导致烯烃存在顺反异构(r
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