烷烃性质及同分异构

【新教材】烷烃的同分异构体书写及取代物的种类【学习目标】1、掌握同分异构体的概念，会辨析“四同”2、会用“减碳法”正确书写常见烷烃的同分异构体，掌握烷烃取代物的找法 【主干知识梳理】一、同分异构体、同分异构现象 正丁烷和异丁烷物理性质的比较1(1)同分异构现象：化合物具有相同的分子式，但具有不同的结构的现象 (2)同分异构体：具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体 (3)同分异构体特点①分子式相同，即：化学组成和相对分子质量相同 ②可以是同类物质，也可以是不同类物质 ③结构不同，性质可能相似也可能不同 ④同分异构体之间的转化是化学变化 【微点拨】①同分异构体要求分子式相同，但结构不同，二者缺一不可；分子式相同，则相对分子质量相等，但相对分子质量相等的物质，分子式不一定相同，如：CO 和C 2H 4②结构不同意味着同分异构体不一定是同类物质，如：CH 3CH 2CH===CH 2和③同分异构体的结构一定不同，因此它们的物理性质存在差异；如果同分异构体的结构相似，属于同类物质，则它们的化学性质相似；如果同分异构体是不同类别的物质，则它们的化学性质不同④烷烃中，甲烷、乙烷、丙烷不存在同分异构体，其他烷烃均存在同分异构体，且同分异构体的数目随碳原子数的增加而增多，如：丁烷有2种同分异构体、己烷有5种同分异构体、癸烷有75种同分异构体。

同分异构现象是有机物种类繁多的原因之一 2、化学“四同”的比较对象原子单质有机化合物无机化合物、有机化合物性质化学性质几乎完全相同，物理性质略有差异化学性质相似，物理性质差异较大化学性质相似，熔沸点、密度规律性变化化学性质相似或不同，物理性质有差异【对点训练1】1、下列叙述正确的是()A．分子式相同，各元素含量也相同的物质是同种物质B．通式相同的不同物质一定属于同系物C．分子式相同的不同物质一定是同分异构体D．相对分子质量相同的不同物质一定是同分异构体二、烷烃同分异构体的书写方法——“减碳法” (烷烃只存在碳链异构，以C6H14为例)书写的步骤碳架式注意①将分子中所有碳原子连成直链作为主链C—C—C—C—C—C (a)②从主链一端取下一个碳原子作为支链(即甲基)，依次连在主链对称轴一侧的各个碳原子上，此时碳骨架有两种(b)(c)甲基不能连在①位和⑤位碳原子上，否则与原直链时相同；对于(b)中②位和④位碳原子等效，只能用一个，否则重复③从主链上取下两个碳原子作为一个支链(即乙基)或两个支链(即两个甲基)依次连在主链对称轴一侧的各个碳原子上，此时碳骨架结构有两种(d)(e)②位或③位碳原子上不能连乙基，否则主链上会有5个碳原子，则与(b)中结构重复(1)两注意：①选择碳原子数最多的碳链为主链；②找出对称轴(2)四句话：主链由长到短，支链由整到散，位置由心到边，排列对、邻到间(3)取代基不能连在末端，否则与原直链时相同(4)从母链上取上的碳原子数，不得多于母链所剩余的碳原子数【当堂训练】烷烃(C n H2n+2，只可能存在碳链异构)n=1n=2n=3n=4n=51、分子式为C7H16的烷烃中，在结构式中含有3个甲基的同分异构体数目是( )A．2个 B．3个 C．4个 D．5个2、分子式为C8H18，每个分子中含有4个甲基的烃的结构可能是( )A．5种 B．6种 C．7种 D． 8种三、烷烃烃基的找法、一卤代烃的找法和多卤代烃的找法1、烷烃烃基的找法2(1)同一个碳原子上连接的氢原子等效如：甲烷(CH4)分子中4个氢原子是等效的(2)同一个碳原子上所连接的甲基上的氢原子等效如：新戊烷()分子中四个甲基等效，各甲基上的氢原子完全等效，也就是说新戊烷分子中的12个H 原子是等效的(3)分子中处于对称位置上的氢原子是等效的如：分子中的18个氢原子是等效的3、烷烃一氯代物和多氯代物的找法(1)一元取代物的找法：烃分子中有多少中结构不同的氢原子，其一元取代物就有多少种同分异构体①根据烷基的种类确定一元取代物种类如：丁基(—C4H9)的结构有4种，戊基(—C5H11)的结构有8种，则C4H9Cl有4种，C5H11Cl有8种②等效氢法：有几种等效氢原子就有几种一元取代物1、某烃的一种同分异构只能生成1种一氯代物，该烃的分子式可以是( )A．C3H8 B．C4H10 C．C5H12 D．C6H142、某烃的一卤代物有四种不同沸点的产物，则烃可能是( )A．甲烷 B．C3H8 C．C4H10 D．2-甲基丙烷3、(多选)C6H14的各种同分异构体中，所含甲基数和它的一氯代物的数目与下列相符的是( )A．2个甲基，4种一氯代物 B．3个甲基，4种一氯代物C．3个甲基，5种一氯代物 D．4个甲基，4种一氯代物4、含碳原子个数为10或小于10的烷烃中，其一卤代烷烃不存在同分异构体的烷烃共有( )A．2种B．3种C．4种D．5种(2)多元取代物种类——分次定位法如：C3H8的二氯代物，先找一氯代物，再利用等效氢法，再用氯原子取代一氯代物上的氢原子①二氯代物的找法：先找一氯代物，再用氯原子取代一氯代物上的氢原子CH2Cl2C2H4Cl2C3H6Cl2C4H8Cl21、某烃的相对分子质量为86，其结构中含有1个—CH2—和4个—CH3，则该烃的二氯代物有()A．5种 B．6种 C．7种 D．8种2、C4H10的二氯取代产物异构体数目为( )A．7种 B．8种 C．9种 D．10种②三氯代物的找法：先找二氯代物，再用氯原子取代二氯代物上的氢原子CHCl3C2H3Cl3C3H5Cl34如：乙烷分子中共有6个H原子，若有一个H原子被Cl原子取代所得一氯乙烷只有一种结构，那么五氯乙烷有多少种？假设把五氯乙烷分子中的Cl原子转换为H原子，而H原子转换为Cl原子，其情况跟一氯乙烷完全相同，故五氯乙烷也有一种结构。

烷烃1～10的同分异构体口诀烷烃是一类只含有碳和氢元素的有机化合物，分子结构简单，但同分异构体种类繁多。

对于初学者来说，区分它们并不是一件容易的事情。

以下是一些能够帮助您记住烷烃1～10的同分异构体的口诀，希望对您有所帮助。

第一种同分异构体是甲烷，氢填沿轴。

甲烷，也叫沼气，是最简单的烷烃。

它的四个氢原子围绕着碳原子沿着四面体排列。

第二种同分异构体是乙烷，氢填tp二向。

乙烷分子中的两个碳原子连成一条直链，其余六个碳原子绕着这条链分布。

这样排列出来的乙烷分子看上去像一个"八"字，tp表示这个"八"字沿着平面的两个向量平移得到的，也就是这个"八"字是个无规则晶体结构。

第三种同分异构体是丙烷，平面互切r螺旋。

丙烷分子中含有三个碳原子排成一条链。

这个链可以被看作一条螺旋线（比如说一个旋转的螺丝）在平面上互相穿切。

如果把其中的氢原子去掉，使得只剩下碳原子，你就会得到一个螺旋线的线框模型。

第四种同分异构体是丁烷，两端直连轴中弯。

丁烷分子由四个碳原子组成，沿着一条直链排列，两端分别连接着氢原子。

但是，这条链是有两个转折的地方，分别在第二个和第三个碳原子处，使得分子呈现出中间凸起的弯曲形状。

第五种同分异构体是戊烷，直连r缩两中。

戊烷中有五个碳原子形成一条直链，排列成为一个长方形。

但是分子的两端，也就是第一个和第五个碳原子处，没有连接着相同数量的氢原子，使得分子在两端略微收缩。

第六种同分异构体是己烷，平面r荡四端。

己烷的分子中有六个碳原子，排列成为一个六边形状的平面晶体结构。

四个碳原子在六边形的四个角落上，另外两个附着在接近角落的两个边上。

因此分子两端呈现出弯曲的形状。

第七种同分异构体是庚烷，两端并r缩分。

庚烷分子由七个碳原子组成，排列为一条直链。

就像戊烷一样，分子两端没有相同数量的氢原子，而且还进一步并在一起，使分子看上去像是有两个圆锥形的断面。

第八种同分异构体是辛烷，直缩中弯端r。

烷烃是一类碳氢化合物，由碳和氢原子构成。

它们的分子结构由碳原子形成链状，氢原子附着在碳链上。

烷烃的同分异构体是指具有相同分子式（相同的碳氢比）但结构不同的化合物。

烷烃的同分异构体主要是由于碳原子在空间中的不同排列方式导致分子结构的差异。

以下是烷烃的同分异构体示例：
1.丙烷（C3H8）和异丙烷（C3H8）：它们的分子式相同，都由三个碳原子和八
个氢原子组成，但结构不同。

丙烷的三个碳原子排列成直链，而异丙烷的三个碳原子中间的碳原子与两个其他碳原子形成支链结构。

2.正丁烷（C4H10）和异丁烷（C4H10）：它们的分子式相同，都由四个碳原子
和十个氢原子组成，但结构不同。

正丁烷的四个碳原子排列成直链，而异丁烷的四个碳原子中间的两个碳原子形成支链结构。

3.戊烷（C5H12）和异戊烷（C5H12）：它们的分子式相同，都由五个碳原子和
十二个氢原子组成，但结构不同。

戊烷的五个碳原子排列成直链，而异戊烷的五个碳原子中间的一个碳原子形成支链结构。

烷烃的同分异构体是有机化学中的常见现象，同分异构体的存在使得有机化合物的种类变得更加丰富多样。

在有机合成和化学工业中，对同分异构体的识别和区分是十分重要的。

一、链烷烃的结构及其同分异构现象1、烷烃的结构特征1）烃、饱和烃只由碳氢元素组成，这类有机物称为烃，也叫碳氢化合物烃的分子里碳原子间都以单键互相相连接成链状，碳原子的其余的价键全部跟氢原子结合，总共4个化学建，这样的结合使得碳的每个化学键都从分利用，达到饱和状态。

所以这类型的烃又叫饱和烃。

由于C-C 连成链状，所以又叫饱和链烃，或叫烷烃。

甲烷是最简单的烃，在烃里面还有许多结构和性质与甲烷相似的分子，如乙烷，丙烷等。

2）烷烃的结构碳原子的最外层上有4个电子，电子排布为1S22S22P2，碳原子通过SP3杂化形成四个完全相同的SP3杂化轨道，所谓杂化就是由若干个不同类型的原子轨道混合起来，重新组合成数目相等的.能量相同的新轨道的过程。

由1个S轨道与3个P轨道通过杂化后形成的4个能量相等的新轨道叫做SP3杂化轨道，这种杂化方式叫做SP3杂化。

在形成甲烷分子时，4个氢原子的S轨道分别沿着碳原子的SP3杂化轨道的对称轴靠近，当它们之间的吸引力与斥力达到平衡时，形成了4个等同的碳氢σ键。

实验证明甲烷分子是正四面体型的。

4个氢原子占据正四面体的四个顶点，碳原子核处在正四面体的中心，四个碳氢键的键长完全相等，所有键角均为109.5。

σ键的特点：（1）重叠程度大，不容易断裂，性质不活泼。

（2）能围绕其对称轴进行自由旋转。

3）有机分子结构式的表达4）烷基烷基：在直链烷烃分子链端的碳原子上去掉一个氢原子生成的基，称为烷基。

2.亚基：比烷基少一个氢原子的基团叫亚基。

3.次基：比亚基少一个氢原子的基团就叫着次基。

5）6）碳原子的级2、烷烃的同系列（Homologous series）烷烃的通式为：C n H2n+2,n表示碳原子数目。

最简单的烷烃是甲烷，其次是乙烷、丙烷……,凡具有同一个通式，结构相似，化学性质也相似，物理性质则随着碳原子数目的增加而有规律地变化的化合物系列，称为同系列。

同系列中的化合物互称为同系物（Homologs）。