烷烃笔记总结

无机化学－第二张烷烃的思维导图。

烷烃

• 碳原子的类型
  • 碳链中的碳原子按照它们所连结的碳原子数目可分为四类：
    • 伯仲叔季碳原子
  • 与伯、仲、叔碳原子相连的氢原子分别称为伯、仲、叔氢原子。不同类型的氢原子在同一反应中的反应活性不同。
• 烷烃的通式、同系列
  • 烷烃通式：CnH2n+2
  • 有同一通式，在组成上相差一个或多个CH2的一系列化合物称为同系列，同系列中的各化合物互称同系物。相邻的同系物在组成上相差一个CH2。
  • 其中CH2 称为同系列的系差。
• 烷烃的同分异构现象
  • 由于分子式相同，但他们的构造不同(分子中各原子相连的方式和次序不同)，又叫构造异构体。
  • 同分异构体的书写方法
    • 先直后支、先边后心、先少后多、先简后繁
• 烷烃的命名＊
  • 普通命名法(习惯命名法）
    • 1.碳数≤10者：以天干次序：甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示
    • 2.碳数>10者：以汉字数字：十一、十二……表示
    • 3.区别异构体：用“正”、“异”、“新”表示。
      • ⑴直链烷烃为“正” 。
      • ⑵端位第二个碳原子具有2个CH3-的烷烃为“异”
      • ⑶端位第二个碳原子具有3个CH3-的烷烃为“新”
  • 系统命名法
    • (1) 直链烷烃按碳原子数命名 ① 10以内：依次用天干:甲乙丙丁戊己庚辛壬癸(gui) . ② 10以上：用中文数字:十一....烷.
    • (1)带有支链的烷烃 ①选取主链——选择最长的碳链为主链称某烷。支链当作取代基。 有多种等长的最长碳链可供选择时，应选择取代基最多的碳链为主链。 ② 编号——从靠近支链的一端开始，编号时应尽可能使取代基具 有最低编号。 ③“先小后大，同基合并”——有不同取代基时，把小取代基名称写前面，大取代基写在后面。相同取代基合并起来，取代基数目用二、三、……等表示。 ④位次数字之间需用逗号“,”隔开，基名与位次之间需用“-”相隔。最后一个基名与母体名称直接相连。
    • 注1：当主链碳原子的编号有几种可能时，应采取“最低系列”的编号方法 注2：两端碳链一样长时，从小取代基一端开始编号。
• 烷烃的结构
  • 甲烷的结构和SP³杂化轨道
    • 碳原子SP³杂化
    • σ键形成：沿键轴方向重叠的键，轨道交盖程度大 牢固。
    • σ键特点：较牢固，可绕键轴自由旋转。
  • 其他烷烃的结构
    • 其他烷烃：据测定，除乙烷外，烷烃分子的碳链并不排布 在一条直线上，而是曲折地排布在空间。这是烷烃碳原子 的四面体结沟所决定的。
    • 烷烃分子中各原子之间都以σ键相连接的，所以两个碳原子可 以相对旋转，形成了不同的空间排布。实际上，在室温下烷 烃（液态）的各种不同排布方式经常不断地互相转变着。
• 烷烃的构象
  • 乙烷的构象
    • 重叠式
    • 交叉式
    • 纽曼投影式
  • 丁烷的构象
    • 透视式
    • 部分/完全重叠式
    • 部分/完全交叉式
• 烷烃的来源
  • 烷烃的天然来源主要是石油和天然气。
• 卤代反应历程
  • • 甲烷的氯代反应历程
      • ⑴链的引发
      • ⑵链的增长（传递）
      • ⑶ 链的终止
• 烷烃的性质
  • 1. 氧化反应
    • ⑴ 燃烧（完全氧化）
    • ⑵ 部分氧化（选择性氧化）(很少用）
  • 2. 卤代反应
    • 烷烃分子中的氢原子被卤素所取代的反应称为卤代反应。
      • CH4 + 2 Cl2 → 4 HCl ↑ + C
    • 在漫射光、加热或某些催化剂作用下，能够进行可以控制的卤代反应。
    • 碳链较长的烷烃进行氯代时，可以取代不同的氢原子得到不同的氯代烃。
      • 在室温下，叔、仲、伯氢原子被氯原子夺取的相对速率为5 : 4 : 1。
      • 卤素对烷烃进行卤代的相对活性：F2 ＞ Cl2 ＞ Br2 ＞ I2
      • 反应活性： 3° : 2° : 1° = 1600 : 82 : 1
      • 烷烃的溴代反应的选择性比氯代要好。
  • 3.裂化反应
    • 裂化——在高温下使烷烃分子发生裂解的过程
    • 热裂化反应——在5MPa及500～600℃下进行的裂化反应
    • 催化裂化
    • 裂解
• 烷烃的物理性质
  • 沸点&熔点
    • 范德华力越大或是分子量越大，熔沸点越大
    • 同数碳原子的同分异体中，分子的支链越多，则沸点越低。
    • 分子的对称性增加，熔点越高
  • 溶解度
    • 烷烃不溶于水，而易溶于四氯化碳。——结构相似者相溶