第三章饱和烃环烷烃讲解
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烷烃烷烃即饱和烃(saturated group),是只有碳碳单键的链烃,是最简单的一类有机化合物。
烷烃分子里的碳原子之间以单键结合成链状(直链或含支链)外,其余化合价全部为氢原子所饱和。
烷烃分子中,氢原子的数目达到最大值,它的通式为CnH2 n+2。
分子中每个碳原子都是sp3杂化。
最简单的烷烃是甲烷。
烷烃中,每个碳原子都是四价的,采用sp3杂化轨道,与周围的4个碳或氢原子形成牢固的σ键。
连接了1、2、3、4个碳的碳原子分别叫做伯、仲、叔、季碳;伯、仲、叔碳上的氢原子分别叫做伯、仲、叔氢。
为了使键的排斥力最小,连接在同一个碳上的四个原子形成四面体(tetrahedro n)。
甲烷是标准的正四面体形态,其键角为109°28′(准确值:arccos(-1/3))。
理论上说,由于烷烃的稳定结构,所有的烷烃都能稳定存在。
但自然界中存在的烷烃最多不超过50个碳,最丰富的烷烃还是甲烷。
由于烷烃中的碳原子可以按规律随意排列,所以烷烃的结构可以写出无数种。
直链烷烃是最基本的结构,理论上这个链可以无限延长。
在直链上有可能生出支链,这无疑增加了烷烃的种类。
所以,从4个碳的烷烃开始,同一种烷烃的分子式能代表多种结构,这种现象叫同分异构现象。
随着碳数的增多,异构体的数目会迅速增长烷烃还可能发生光学异构现象。
当一个碳原子连接的四个原子团各不相同时,这个碳就叫做手性碳,这种物质就具有光学活性。
烷烃失去一个氢原子剩下的部分叫烷基[1],一般用R-表示。
因此烷烃也可以用通式RH来表示。
烷烃最早是使用习惯命名法来命名的。
但是这种命名法对于碳数多,异构体多的烷烃很难使用。
于是有人提出衍生命名法,将所有的烷烃看作是甲烷的衍生物,例如异丁烷叫做2-一甲基丙烷。
现在的命名法使用IUPAC命名法,烷烃的系统命名规则如下:找出最长的碳链当主链,依碳数命名主链,前十个以天干(甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸)代表碳数,碳数多于十个时,以中文数字命名,如:十一烷。
高二化学饱和烃知识点总结饱和烃是有机化合物的一种,其中所有碳碳键都是单键,并且碳原子与氢原子饱和连接。
在化学中,饱和烃的理解对于学习有机化学以及石油化工等领域具有重要意义。
本文将对高二化学中的饱和烃进行知识点总结,以帮助读者更好地理解和掌握该概念。
一、饱和烃的命名法饱和烃的命名法主要有以下几种:直链烷烃、支链烷烃、环烷烃等。
1. 直链烷烃是指所有碳原子按照一条直链排列的烷烃。
例如,甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)等。
2. 支链烷烃是指其中存在一些支链的烷烃。
支链通常由取代基(alkyl group)表示,例如,异丙基(isopropyl)、叔丁基(tert-butyl)等。
支链烷烃的命名需要确定主链、编号、选择取代基位置等。
3. 环烷烃是指具有环状结构的烷烃,环烷烃也可以存在支链。
例如,环己烷(C6H12)。
二、饱和烃的物理性质1. 饱和烃的密度较小,大多数饱和烃是气体或液体,少数是固体,例如甲烷是无色无臭的气体,蜡烷是白色固体。
2. 饱和烃的沸点随着碳原子数的增加而增加,烷烃的沸点比相应的烯烃和炔烃高。
3. 饱和烃通常不溶于水,但可以溶于非极性溶剂,如非极性有机溶剂和石油醚。
三、饱和烃的化学性质1. 碳碳单键的特性使得饱和烃相对稳定,不容易发生化学反应。
饱和烃通常只参与燃烧反应,燃烧反应是指饱和烃与氧气反应,产生二氧化碳和水,并释放大量能量。
2. 饱和烃可以通过加氢反应与氢气反应,例如,烯烃可以加氢生成相应的饱和烃。
3. 饱和烃在适当条件下可发生取代反应,取代反应是指饱和烃中的一个氢原子被其他原子或基团取代的反应。
例如,甲烷可以与氯气发生取代反应,生成氯代甲烷(CH3Cl)。
四、应用与实际意义1. 饱和烃是石油和天然气的主要成分之一,研究饱和烃有助于研究石油和天然气的产生、提取和利用。
2. 饱和烃是化学工业中的重要原料,广泛应用于制造塑料、合成纤维、燃料等领域。
3. 饱和烃的燃烧反应是我们日常生活中炉灶、汽车等燃烧设备的基础,研究饱和烃的燃烧有助于提高能源利用效率和环境保护。
饱和烃饱和烃的分类及结构基本概念烃: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,简称饱和烃或烷烃烷烃的分类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)物理性质同系列直链烷烃物理常数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,沸点升高熔点正构烷烃的熔点随着相对分子质量的增加而增加相对密度烃比水轻,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变小溶解度相似相溶化学性质卤代反应氯代反应反应条件:高温,光照或电磁辐射(自由基反应时)溴代反应反应条件与溴代反应相似反应活性与选择性氧化反应氧化反应:在有机物分子中引入氧原子的反应称为氧化反应。
有时把有机化合物脱去氢原子的反应也称氧化反应(加氧失箐)完全氧化反应部分氧化反应使用催化剂,控制反应条件可使烷烃部分氧化得到醇、醛、酮、酸等化合物(产物复杂,难分离提纯)催化脱氢反应裂解反应乙烯工业,炼油工业的基本反应,产物复杂,难分离提纯异构化反应将直链烷烃转化成支链烷烃,提高油品的质量环烷烃环烷烃类型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、乙基环戊烷双环烷烃联环烷烃: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)螺环烷烃:两个环共用一个碳原子的烷烃称为螺环烷烃。