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第二章烷烃 part-2

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有机化学-Cp02-烷烃PPT课件

有机化学-Cp02-烷烃PPT课件


§4 烷烃的化学性质
H
CH3CH2 H
C C H CH3 CH3
Ed (kJ / mol) CH3CH2 + H 410.0 CH3 + CH3 376.6
一、氧化反应 （Oxidation reaction）
CnH2n+2
+
3n+1 2
O2
点燃
n CO2 + (n+1) H2O + 热能
二、热裂反应（Pyrolysis reaction）
HH
HHH
HHHH
HCCH HCCCH HCCCCH
HH
HHH
HHHH
HH HC
H
H C HH C CH HH
构造简式
CH3–CH3 CH3CH3
CH3–CH2–CH3 CH3CH2CH3
键线式
CH3–CH2–CH2–CH3 CH3CH2CH2CH3
CH3 CH3–CH–CH3
CH3CH(CH3)2
第二章 烷 烃
Chapter 2 Alkanes
【基本要求】
➢ 掌握烷烃的结构及结构表达 ➢ 学习碳的 sp3 杂化 ➢ 熟练指出碳原子、氢原子的类型 ➢ 掌握烷烃、烷基的命名 ➢ 掌握烷烃的卤代反应及其历程 ➢ 了解过渡状态理论
【重点难点】
➢ 碳的 sp3 杂化，烷烃的结构及结构表达 ➢ 烷烃、烷基的命名 ➢ 烷烃的卤代反应及其历程
二、烷基及其命名 烷基（alkyl）——烷烃（alkane）分
子去掉氢原子后剩下的原子团
CH3
CH3CH2
CH3CH2CH2 CH3 CH
CH3 CH3CH2CH2CH2
CH3 CH2 CH
高一化学烷烃2

高一化学烷烃2


2L 7L 4L
5L
yL
2.5yL
得方程组 x + y = 3L
2x + 2.5y = (3L + 20L – 16.5L)
解之得 x=2L y=1L
点燃
2CnH2n+2 + (3n+1) O2
2n CO2 + (2n+2) H2O
②在光照下能与Cl2 、Br2 等卤素单质的气体发生取代反 应，生成种类更多的卤代烃和卤化氢气体。 （注意：有关卤代烃的同分异构体问题） ③受热可分解（有多种裂化方式）
重点、难点讲解
有关烷烃的燃烧
利用有机物燃烧耗O2或生成CO2和H2O的量来计算，推断 有机物的分子式、结构式等，经常在高考试题中出现。
c.两混合气态烃，充分燃烧后，生成CO2气体的体积小于 2倍原混合烃的体积，则该混合烃中必含有甲烷。
例9、将CH4、C2H6的混合气3L跟O220L（过量） 置于燃烧器中，完全燃烧后，测得气体的体积
为16.5L（以上体积均在25℃、1.01•105Pa时测
定）,那么原来的CH4的体积是( ) A. 0.5L B. 1.0L C. 1.5L
烷烃（二）
高二化学
主讲教师：王荣

便在脑海中幻想着自己亲手 制作小木雕的场景，迫不及待的想要把它们变成现实。 幻想着自己成了能工巧匠，一块木头不一会儿就被做成了一只栩栩如生， 非常可爱的小狗。忽然感觉自己就 好像是＂神笔马良＂一样，也拥有一把神奇的 雕刻笔，相信任何木头都能让它变得形态逼真，活灵活现的。 我将去年暑假收集的雪糕棍全部找了出来，用铅笔和直尺开始了绘图，我 想要做一把 小木剑：用直尺量出了木条宽的中点，又在两边找到了两个合适的 点，平移做成了一个长方条，和刚才的点连接后，剑的大致轮廓就做出来了， 剑柄也在十分钟后完工。 这一切都进行的顺顺 利利，我便开始了雕刻，每一步我都小心翼翼的，可 我担心的事还是发生了，因为木条的木纹是倾斜的，所以正当我雕刻时，一不 小心就顺着木纹切了下去，把木条切断了，这一个小小的失误 使得我前功尽弃， 还险些伤到了我的手指。 我有些退缩了，毕竟以前曾两次被小刀割伤过，但想到那些雕刻大师，他 们从小就开始练习，经过多少次伤痛才能拥有今天的成果，累累伤痕见证 着他 们的辛苦付出，也是成功的必经之路。和他们相比，我的这些困难又算得了什 么。 想到这里我又重新鼓起勇气，拿起铅笔从头开始，计算、绘图、修改…… 开始雕刻时，我深吸一口气， 静下心来仔细的雕刻着，顺着铅笔的痕迹， 一点一点的雕刻着
第二章-烷烃PPT课件

第二章-烷烃PPT课件


练习：写出庚烷（C7H16）的同分异构体的构造简式。
同分异构体是两种不同的化合物.物理性质有一定的
差异. 一般直链烷烃的沸点高于支链异构体。
CH3-CH2-CH2-CH2-CH3 正戊烷
CH3-CH-CH2-CH3 CH3
异戊烷
CH3 CH3-C-CH3
CH3 新戊烷
沸点：36.1℃
27.9 ℃
9.5 ℃
投影式表示构象； 熟练掌握烷烃的系统命名法及氧化、裂解和卤
代的化学性质。
前言
烃：由碳、氢两元素组成的化合物叫碳氢化
合物，简称烃。
烃的分类：
根据烃分子中碳原子间连接方式可分为：
饱和烃 （烷烃)
烃
开链烃 (脂肪烃) 不饱和烃
脂环烃
烯烃 炔烃
环状烃 芳香烃
烷烃：分子中只有C-C和C-H键的脂肪烃,叫烷烃，
10 Primary carbon 20 Secondary carbon
HC
30 Tertiary carbon
C
40 Quaternary carbon
与伯碳原子相连的氢原子 — 1o氢（伯氢、一级氢） 与仲碳原子相连的氢原子 — 2o氢（仲氢、二级氢） 与叔碳原子相连的氢原子 — 3o氢（叔氢、三级氢）
CH2 称为同系列的系差。
同系物具有相似的化学性质，其物理性质（例如沸 点、熔点、相对密度、溶解度等）则随碳原子数的增 加而呈现规律性的变化。
二、同分异构现象
从丁烷开始出现结构不同的现象
HHH H–C–C–C–H
HH H-C-H
中间被-CH3
取代 H
H H H 链端被-CH3 H–C–C–C–H 取代 H
又叫饱和烃。
02有机化学第4版教案第二章--烷烃课件

02有机化学第4版教案第二章--烷烃课件

③再写出少两个碳原子的直链作主链的碳 链式，把两个碳原子作为两个甲基或一 个乙基支链，分别取代氢原子，以此类 推。
三、伯、仲、叔和季碳原子
kinds of carbon and hydrogen
1、伯碳原子（一级碳原子）：直接与一个碳原子 相连的碳原子。用10表示。
2、仲碳原子（二级碳原子）：直接与两个碳原子 相连的碳原子。用20表示。
重叠式
用模型讲清能量高低的 原因和交叉、重叠之间 转化所需转的角。
位 能
交叉式 转动的度数
交叉式
二、正丁烷的构象Conformation of n-butane 1、正丁烷的四种构象：
CH3
CH3
CH3 CH3
CH3
CH3
CH3
CH3
对位交叉式 反叠式
部分重叠式 反错式
邻位交叉式 顺错式
全重叠式 顺叠式
③一般情况下，中文字与中文字之间不用任何 符号。表示复杂支链时所用的“（ ）”和脂 环烃的命名中用的“[ ]”在书写时与中文字相 当。脂环烃的命名中“[ ]”内代表碳原子个数 的阿拉伯数字间用“·”
3、烷烃的系统命名原则：
①选取主链：选择含母体官能团最多的 最长碳链为主链。当有两根同长度的链 可作主链时，则应选择有支链数目最多 的链为主链。
三、烷烃分子的形成
1、甲烷分子的形成：
SP3杂化的碳原子，四个等同的 SP3杂 化轨道与四个氢原子的1S轨道重叠形成 四面体构型的四根C—H键，即甲烷分子。
甲烷分子的结构
凯Байду номын сангаас勒模型
Stuart模型
甲烷的球棒模型
2、乙烷的形成：
两个 SP3杂化的碳原子各以1根 SP3杂 化轨道相互重叠形成一根C—C键，又各 以三根 SP3杂化分别与氢原子的1S轨道重 叠形成C—H键。
有机化学课件第02章 烷烃

有机化学课件第02章 烷烃

碳原子分别称为伯、仲、叔和季碳原子， 也可以分别称作一级、二级、三级和四级 碳原子，常常用1°，2°，3°和4°标识。 伯、仲、叔碳原子上的氢原子称做伯氢、 仲氢、叔氢原子。
伯、仲、叔碳上连有-OH的化合物分别称做伯醇、 仲醇、叔醇，也称一级醇、二级醇、三级醇。
伯、仲、叔碳上连有-X（X=F、Cl、Br、I）原 子的化合物分别称做伯、仲、叔卤代烷，也分别 称做一级、二级、三级卤代烷。
CH2称为系差 结构相似，在分子组成上相差一个或若干个
CH2原子团的物质互相称为同系物。
三、烷烃的同分异构
由于碳原子的排列方式不同而引起，属于构造异 构。随着碳原子数目的增加，构造异构体的数目 迅速增加。
C20H42: 1,178,805,831
同分异构体的书写口诀
在形成一个C—H键时，释放出414kJ/mol 能量。
在激发、杂化和成键的全部过程中，除去 补偿激发所需的402kJ/mol能量，形成CH4 时仍可有约1255kJ/mol的能量释出。
这个体系显然要比只形成两个共价键的CH2 稳定得多。
杂化以前碳原子的外层电子云
球型：2S亚层，2e
8型：2p亚层，2e, 分布在空间两个方 向上，还有一个方 向上无电子
主链由长到短； 支链由整到散； 位置由心到边； 排布由对到邻再到间。
最后，别忘了补上氢原子
C7H16 的同分异构体
1、一直链
H H H H H HH ∣∣∣∣∣∣∣ H－C－ C－ C－ C－ C－C－ C－H ∣∣∣∣∣∣∣ HHHHHHH
主链少一个碳
2、
C
－C ∣
－
C－
C－
C－
C
C
3、 C －C － C － C － C － C ∣ C
2-烷烃[Alkanes]讲解

2-烷烃[Alkanes]讲解


CH3
CH3 CH CH3
正丁烷 b.p. = - 0.5℃
异丁烷 b.p. = - 10.2℃
2. 异构体的书写步骤
（1）先写出烷烃的最长直链式
C C C C C C (1)
（2）取出一个碳原子，其余部分作为主链，以这个碳原子（甲基）作为支 链，依次取代新主链上各个碳原子的氢
7
2.1.2 烷烃的同分异构现象
有机化学/Organic Chemistry
第二章 烷烃
Chapter 2 Alkanes
主讲人：白 林
bailin@
1 Lin Bai, Doc. Prof., School of Chemistry and Environmental Science, Lanzhou City University
由基的稳定性； （7）了解过渡态理论；
2 Lin Bai, Doc. Prof., School of Chemistry and Environmental Science, Lanzhou City University
第二章 烷 烃
烃：分子中只有 C、H 两种元素的有机化合物叫做烃。 烷烃：分子中的碳除以 C-C 单键相连外，碳的其他价键都为氢原子所饱 和的烃叫做烷烃，也叫饱和烃。
HHHH
CH4 CH3CH3 CH3CH2CH3 CH3CH2CH2CH3
4
2.1.1 烷烃的同系列
从上述结构式可以看出，链烷烃的组成都是相差一个或几个 CH2（亚甲基）而连成碳链，碳链的两端各连一个氢原字。烷 烃的通式为 CnH2n+2。
同系列（homologous series）：具有一个通式，结构、化学 性质相似、物理性质随碳原子的增加而有规律的变化。
第2章 烷烃

第2章 烷烃


CH2CH3 CH3CHCHCH2CH3 CH3
2-甲基-3-乙基戊烷
D、如有两种最长碳链，选择取代基最多的做主链 2,3,5-三甲基-4-丙基庚烷 7 CH3CH2CHCHCHCHCH3 1 2,3-二甲基-4-仲丁基庚烷 CH3 CH3CH3 如果取代基数目相同，选序号之和最小的做主链
CH3 CH3 C CH CH3 CH3 CH3
透视式：从分子的斜侧方向观察，分子在人眼中 的形象，线表示共价键，线的交叉点和端点分别 表示C和H原子，一条较长的斜线表示C-C键， 其他较短的表示C-H键，C-H键之间夹角120度。
60° 0°
交叉式(Staggered)
重叠式(Eclipsed)
Newman投影式
H H H H
纽曼投影式：沿C-C键照射分子在与C-C键垂直的 屏幕所得到的分子的影像。圆表示离光源近的C 原子，离光源较远的C原子被遮盖。从圆心出发 的键表示较近的C原子的共价键，从圆周出发的 表示较远C原子的共价键。
CH3CH2CH2CH 仲戊基 CH3
具有(CH3)2CH(CH2)n―型的烷基叫异烷基，“异” 字用iso-表示。
CH3CH CH3 异丙基
CH3CHCH2 CH3 异丁基
CH3CHCH2CH2 CH3 异戊基
去掉一个叔氢原子得到的烷基叫叔烷基，“叔” 字常用t-表示。
CH3 CH3C CH3 叔丁基
H
H H H
H
0p 0p 11 11
H
m m
★烷烃结构特征：碳原子都是sp3杂化，所有C-C键和 C-H键都是单键（ σ键）相连；分子中的键角均接 近109.5⁰； C-C键平均键长154pm，C-H键平均键 长107pm 对sp3杂化轨道，含有0.25的s成分和0.75的p成分。 σ键的特点： 1.重叠方向：沿键轴方向 2.重叠方式：“头碰头” 3.重叠程度：大 4.键的稳定性：大 5.键的旋转性：能“自由”旋转
有机化学第二章烷烃PPT课件

有机化学第二章烷烃PPT课件

成醇或醚。
在硫酸存在下，烷烃发 生磺化反应，生成磺酸。
烷烃的工业应用
燃料
润滑油
烷烃是燃料的主要成分，如汽油、柴 油等。
烷烃可以作为润滑油的成分，起到润 滑和冷却的作用。
化工原料
烷烃可以作为生产醇、醚、酯等化合 物的原料。
04 烷烃的同分异构现象
同分异构体的概念
01
同分异构体是指具有相同分子式 ，但具有不同结构的现象。
和烯烃。
烷基化反应
将一个碳负离子加到另一个碳 基上，生成新的烷烃。
加氢反应
将氢气与不饱和烃反应，生成 饱和烃。
烷烃的分解反应
氧化反应
脱氢反应
水解反应
磺化反应
在氧气存在下，烷烃发 生氧化反应，生成酮、
醛、酸等化合物。
在加热条件下，烷烃发 生脱氢反应，生成烯烃。
在酸性或碱性条件下， 烷烃发生水解反应，生
02
同分异构体可以是碳链异构、官 能团位置异构和官能团异构等。
烷烃的同分异构现象
烷烃的同分异构现象主要表现在碳链 异构上，即相同数目的碳原子通过不 同的方式连接而成。
烷烃的碳链异构可以分为直链烷烃和 支链烷烃两类。
同分异构体的分类
碳链异构
由于碳原子的排列顺序不同而引 起的同分异构现象。
官能团位置异构
烷烃在其他领域的应用
工业润滑油
烷烃具有良好的润滑性能和稳定性，是工业润滑油的重要组分。随着工业技术的发展，对烷烃润滑油的需求也在 不断增加。
高分子材料
烷烃可以作为合成高分子材料的基础原料，如聚乙烯、聚丙烯等塑料，广泛应用于包装、建筑、电子等领域。随 着环保意识的提高，烷烃基高分子材料正朝着可降解、环保的方向发展。
详细描述
有机化学烷烃ppt

有机化学烷烃ppt


hv or CH4 + X2
CH3X + CH2X2 + CHX3 + CX4 + HX
CH4 （过量）+ X2
hv or
CH3X + HX
hv or CH4 + X2（过量）
CX4 + HX
反应速率: F2 > Cl2 > Br2 > I2 （不反应）
碳原子的种类
➢ 分析下列化合物所含碳原子种类
CH3
H3C CH2 CH2 CH2 CH3
H3C CH CH2 CH3
CH3
CH3
H3C CH CH2 C CH3
CH3
不能根据碳原子所连接氢原子的个数来确定碳原子的种类, 如中间体（碳正离子等）。
碳原子的种类
➢ 碳原子种类的扩展
H3C CH2 CH2
第二章 烷烃
§1. 烷烃的命名（普通命名法， IUPAC命名法） §2. 烷烃的结构 §3. 构象和构象异构体 §4. 烷烃的物理性质 §5. 烷烃的化学性质
基本概念
✓ 烃：碳氢化合物（烷烃、烯烃、炔烃、芳烃） ✓ 烷烃的通式：CnH2n+2 石蜡、汽油
（例：CH4, C2H6, C3H8, C4H10, ……）
不同取代基的中英文写作顺序相同
4、若主链两端取代基的种类及位次相同时，要遵守最低序列规则。
最低序列规则：第1个取代基位次号最小的同时要使第2取代基的位次号最小。 若第2个还出现选择性，则位次号加和最小。
课本P39，就编号的优先性，应将第（2）的最低序列规则放到（3）的后面。
§1.2 系统命名法 （IUPAC命名法）
较稳定
CH3
60o
有机化学徐寿昌第二版第2章烷烃

有机化学徐寿昌第二版第2章烷烃

第二章 烷 烃 (Alkane)
本章主要内容
1. 烷烃的定义与同分异构现象
2. 烷烃的系统命名法☆
3. 烷烃的结构及构象(表示方法与稳定性)
4. 烷烃的化学性质(氧化、异构化、裂解、取代）
5. 自由基的稳定性与自由基反应历程
2.0 前言
(一) 烃的定义 分子中只含有C、H两种元素的有机化合物叫 碳氢化合物，简称烃(hydrocarbon)。 (二) 烃的分类 开链烃(链烃)，又叫脂肪烃。 包括：烷烃 、烯烃 、二烯烃 、炔烃等。 闭链烃(环烃). 包括：脂环烃和芳香烃两类。
其中，与伯、仲、叔碳原子相连的H原子分别 称为伯、仲、叔H原子
英文表示:
伯碳原子(第一碳原子；primary) 仲碳原子(第二碳原子；secondary) 叔碳原子(第三碳原子；tertiary) 季碳原子(quaternary) 例2:
(6) 烷基的命名
烷基： 烷烃去掉一个氢原子后的原子团. 用R-，或CnH2n+1-表示． 因此，烷烃也可用通式RH表示.
AlBr3+HBr,27℃
放热
= -881kJ/mol = -1538kJ/mol
甲烷的四个C-H 键及键的特点:
键 ——成键电子云围绕键轴呈圆柱形对称分布 的键均称为 键;以 键相连的两个原子可以相对旋
转而不影响电子云的分布;键结合牢固.
2.3.2 其它烷烃的结构 乙烷的C- C 键：
乙烷的结构 6个C-H键 1个C-C键
球棒模型
Stuart模型
乙烷分子中C-C键(C-H键用直线表示)
CH3 CH3-CCH3
叔丁基 t-丁基
CH3 CH3 CH2 CCH3
叔戊基 t-戊基
异烷基： CH3CH(CH2)n- （n≥0）型的烷基。
有机化学课件第2章烷烃

有机化学课件第2章烷烃

h 或
Cl• + Cl•
•CH3 + HCl
ii. 链的增长 Cl• + CH4 •CH3 + Cl2 Cl• + CH3Cl •CH2Cl + Cl2
CH3Cl + Cl• •CH2Cl + HCl CH2Cl2 + Cl•
iii. 链的终止 Cl• + Cl• Cl2 Cl• + •CH3 CH3Cl Cl• + •CH2Cl C2HCl2 •CH3 + •CH3 CH3 CH3
水分子间形成的氢键
对物理性质如沸点、溶解性的影响 分子间作用力大小顺序：
氢键＞＞偶极-偶极吸引力＞范德华力
沸点:(i)直链烷烃随分子量增加有规律升高 (ii)同数碳的烷烃异构体，直链的沸点最高，支链越多 沸点越低。
熔点:(i)随分子量增加而升高 (ii)含偶数碳的烷烃高于相邻含奇数碳的烷烃 (iii) 熔点不仅取决于分子大小，而且与分子在晶格中 排列有关，支链低于直链异构体，分子对称性好，熔点高
H CH CH2 H H C CH (C) (C) C C H C O C O
C C (C) (C)
(C) (C)
(O) (C)
例：
CH3 CH3 CH2 CH CHCH2CH3 CHCH3 CH3 CH2CH3 CH3CH2CHCHCH2CH2CHCH2CH3 CH3 CH2 CH3
2,4-二甲基-3-乙基己烷
A B
+
-
+
-
诱导偶极-诱导偶极作用力
非极性分子间只有范德华力 色散力与分子中原子的数目和大小约成正比
对物理性质如沸点、溶解性的影响
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伯氢
5 1
氢原子被卤化的次序（由易到难）为： 氢原子被卤化的次序（由易到难）
叔氢＞仲氢＞ 叔氢＞仲氢＞伯氢
室温时的相对活性为
5：4：1 ： ：
练习
根据上述比例可以预测某一烷烃在室温下氯代时 所得产物异构体的得率。
CH3 CH CH CH3 2 2 Cl 2
hv
CH CH 2CH2CH2Cl
3
CH3CHClCH2CH3 72%
其他烷烃的卤化 －伯，仲，叔氢原子的反应活性
乙烷只能生成一种一氯代产物， 乙烷只能生成一种一氯代产物，而丙烷能生成两种一氯代产物
丙烷的氯化反应： 丙烷的氯化反应：
CH3 CH2 CH3 + Cl2
光 25℃ ℃
取代伯氢 43% 取代仲氢 57%
CH3
CH2 CH2Cl
CH3
CH CH3 Cl
伯氢与仲氢活性之比
第四节 烷烃的构象
烷烃的构象异构体
有机分子中由于围绕 C－C σ 键可以自由旋转， 在旋转过程中，由于分子中原子或基团的相对位置 不断发生变化，就形成了许多不同的空间排列方式。 这种仅仅由于围绕单键旋转而引起的分子中原子或 基团在空间的不同排列方式称为构象异构体。
H H H C
H C H H
H H C H H H
链引发； 链增长； 链引发； 链增长； 链终止
三 甲基自由基的结构
Csp2 H 1200C H C H
甲基C： 甲基 ： SP3杂化 甲基自由基C： 甲基自由基 ： SP2杂化
四 自由基反应反应条件 一般可被高温、 过氧化物催化； 一般可被高温、 光 、 过氧化物催化 ； 一般在气相或 非极性溶剂中进行。 非极性溶剂中进行 。 烷烃的氧化和热裂化为自由基 反应。 反应。
H3C
CH3 H H H H
H3CCH3 H H H H
H H3C
H H
对位交叉式 (反错式 反错式) 反错式
排斥作用最小， 排斥作用最小， 能量最低
部分重叠式 (反叠式 反叠式) 反叠式
邻位交叉式 (顺错式 顺错式) 顺错式
全重叠式 (顺叠式 顺叠式) 顺叠式
排斥作用最大， 排斥作用最大， 能量最高
在乙烷分子中固定一个甲基，使另一个甲基 沿C－C σ键键轴旋转，两个甲基中的氢原子 的相对位置就会不断改变，产生各种不同的 构象。其中有两种典型构象，一种叫做交叉 式构象（反叠式antiperiplanar） ，另一种叫做 重叠式构象（顺叠式构象synperiplanar） 。
H H H H H H
仲氢 57/2 4 = = 伯氢 43/6 1
异丁烷的一元氯化反应： 异丁烷的一元氯化反应：
取代 伯氢
CH3 CH3 C H + Cl2 CH3
64%
CH2Cl CH3 C H CH3
光 25℃ ℃
取代叔氢 36%
CH3 CH3 C Cl CH3
叔氢与伯氢活性之比为： 叔氢与伯氢活性之比为： 叔 氢 = 36/1 = 36 ≈ 64/9 7.1
锯架式（透视式） 锯架式（透视式） 透视式表示从斜侧面看到 的乙烷分子模型的形象
C H
伞形式（楔形式） 伞形式（楔形式）
H2 H2 H2 H2 H2 H2
纽曼投影式
表示前碳
表示后碳
该方法是从C-C单键的延长线上观察化合物分子，投影 时以圆圈表示C-C单键上的碳原子，由于前后两个碳原 子重叠，纸面上只能画出一个圆圈。前面碳上的三个 C-H键可以从圆心出发，彼此以120度夹角向外伸展的 三根线代表，后面C上的三个C-H键，则用从圆周出发 彼此以120度夹角向外伸展的三根线代表。
CH4 + F2
CH3F + HF
H = －４２７kJmol-1
φ
强烈放热，引起爆炸．其他烷烃氟化时，还发生Ｃ－Ｃ键断裂
CH4 + Cl2 CH3Cl + HCl H = －１０５．８ kJmol-1
φ
反应进行较快
CH4 + Br2 CH3Br + HBr H = －３１ kJmol-1
φ
反应能缓和进行
第八节 甲烷卤代反应过程中的能量变化 ---反应热，活化能和过渡态 反应热， 反应热
自由基机理很好地解释了甲烷的卤代反应，但无法说明卤素对 无法说明卤素对 甲烷的反应活性顺序，因此，需分析反应过程中的能量变化。 甲烷的反应活性顺序 一个反应能否进行或进行难易，在很大程度上取决于反应物和 取决于反应物和 产物之间的能量变化。放热反应一般比吸热反应易进行。它的 产物之间的能量变化 产物的能量比反应物能量低，产物稳定性好。 标准状态下反应物和产物之间的能量差称为反应热 标准状态下反应物和产物之间的能量差称为反应热∆H 。 反应物和产物之间的能量差称为反应热 其数值可由键的离解能估计。 其数值可由键的离解能估计。
（一）反应机理（反应历程）：描述反应物如何逐步变成产 反应机理（反应历程） 描述反应物如何逐步变成产 物的过程。 物的过程。 （二）链反应：一般来说，分为链引发、链增长和链终止 链反应：一般来说，分为链引发、 链引发 三个阶段。 三个阶段。 烷烃的氯代是一个链反应，也叫连锁反应。 烷烃的氯代是一个链反应，也叫连锁反应。
结果： 甲烷与氯气在光照或加热时，才能反应。且反应复杂。 结果：1 甲烷与氯气在光照或加热时，才能反应。且反应复杂。
反应条件直接作用于氯气，由此引起反应。 2 反应条件直接作用于氯气，由此引起反应。 只需少量的能量，就能发生大量的反应。 3 只需少量的能量，就能发生大量的反应。
卤代反应机理： 游离基（自由基） 一 卤代反应机理： 游离基（自由基）链反应
CH3
℃ CH2 CH2 CH3 500℃
CH3CH3 + C2H4
催化裂化： 催化裂化：
四 烷烃的取代反应
烷烃分子中的氢原子被其他的原子或原子团取代。 烷烃分子中的氢原子被其他的原子或原子团取代。
（一）卤代反应
烷烃分子中的氢原子被卤素原子取代
R
H 
R
X +
HX
+ 热
氯代和溴代, 氟代剧烈 剧烈（ 烷烃卤代反应一般指 氯代和溴代 而 氟代 剧烈 （ 爆炸性反 碘代很难直接发生 很难直接发生。 应）, 碘代很难直接发生。 卤素反应的活性次序为： 卤素反应的活性次序为：F2 >Cl2 > Br2 > I2
• 熔点 熔点(mp): 直链烷烃的熔点随分子质量的增加
而增加。 而增加。一般含偶数碳原子烷烃的熔点通常比含 奇数碳原子烷烃的熔点升高较多。 奇数碳原子烷烃的熔点升高较多。
• 相对密度: 相对密度
相对密度小于1 相对密度小于
随分子量的增加逐渐增大，烷烃 随分子量的增加逐渐增大，
• 溶解度 溶解度:
一 根据键的离解能数据估计反应热
乙烷的交叉式构象 能 量 最 低 的 最 稳 定 构 象
交叉型分子中，由于C上H与H之间的距离比较远，斥 力小，能量较低，分子比较稳定，为乙烷的优势构象。 二者的能量相差约为12.6kJ·mol-1
能 量 最 高 的 最 不 稳 定 构 象
乙烷的重叠式构象
重叠型分子中，由于C上H与H之间的距 离比较近，斥力大，因此能量高，分子 不稳定。
交叉式构象最稳 定，重叠式构象 最不稳定。 最不稳定
扭转能：构象之 扭转能 间转化所需的能 量
乙烷不同构象的能量曲线图
二 丁烷的构象
正丁烷沿C 之间的σ键键轴旋转有四种典型构象 键键轴旋转有四种典型构象。 正丁烷沿 2和C3之间的 键键轴旋转有四种典型构象。
CH3 H H CH3 H H
HCH3
裂化： 三 裂化：
热裂化：烷烃在隔绝空气的条件下加强热， 热裂化：烷烃在隔绝空气的条件下加强热，分子中的碳碳
键或碳氢键发生断裂，生成较小的分子， 键或碳氢键发生断裂，生成较小的分子，
CH4 >120 0℃
℃ CH3 CH3 600℃
C + 2H2
C2H4 + H2
CH4 + C + H2
可以增加 汽油的得 量，但对 提高质量 不理想。 不理想。
烷烃不溶于水，易溶于有机溶剂。 烷烃不溶于水，易溶于有机溶剂。
第六节 烷烃的化学性质
一 氧化反应
（一） 燃烧反应
CH4 + 2O2 燃烧 CO2 + 2H2O + 891 kJ mol-1
CnH2n+2+ 3n+1/2 O2
燃烧
nCO2 + (n+1)H2O + 热量
催化反应：可部分氧化为醇、 （二） 催化反应：可部分氧化为醇、醛、酮、羧酸等含氧化
合物。 合物。
MnO2 107~110℃ ℃
R CH CH R' +O 2 2 2
RCOOH + R'COOH+ 其它羧酸
二 异构化反应
适当条件下， 适当条件下，直链或支链少的烷烃可以异构化为支链多的烷 烃。
CH3 CH2 CH2
CH3
AlCl3, HCl 95~150℃,1~2MPa ℃
CH3
CH CH3 CH3
二 甲烷卤代反应机理
生成自由基， 生成自由基，可见光波足以 引发
消耗旧自由基， 消耗旧自由基，生成 新自由基，反复循环 新自由基，
吸热多， 吸热多，不易进行 简单规律：如果反应的机理相同（相似），可通过反应的 简单规律：如果反应的机理相同（相似），可通过反应的 ）， 能量判断反应的难易
自由基反应“ 自由基反应“三步 曲”：
28%
1 − 氯丁烷 伯氢的总数 伯氢的相对活性 6 1 3 = × = × = 2 − 氯丁烷 仲氢的总数 仲氢的相对活性 4 4 8