烷烃与环烷烃

烷烃与环烷烃区别

一、结构不同

1、烷烃：是开链的饱和链烃（saturated group)，分子中的碳原子都以单键相连，其余的价键都与氢结合而成的化合物。

2、环烷烃：含有脂环结构的饱和烃。有单环脂环和稠环脂环。含有1个脂环且环上无取代烷基的环烷烃，分子通式为CnH₂n。

二、范围不同

烷烃包括环烷烃，环烷烃是烷烃的一种。

三、性质不同

1、烷烃：低沸点(boiling point)的烷烃为无色液体，有特殊气味；高沸点烷烃为黏稠油状液体，无味；烷烃的物理性质随分子中碳原子数的增加，呈现规律性的变化；烷烃中的氢原子被卤原子（即第七主族元素）取代的反应称为卤化反应(halogenation)。

2、环烷烃：环烷烃有很高的发热量，凝固点低，抗爆性介于正构烃和异构烃之间。化学性质和烷烃相似。其中以五碳脂环和六碳脂环的性质较稳定。

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CnH2n+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(tetrahedron)。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。

烷烃

思考题

1 烷烃

1. 烷基分子中的C 原子是什么杂化？为什么采用这种杂化方式？sp3杂化轨道如何与H的s轨道或另一个C的sp3杂化轨道形成键？为什么C要杂化后成键？

2. 烷烃分子结构为何是锯齿形而不是直线形的？

3、直链烷烃和支链烷烃沸点、熔点各变化有何规律性？它们之间关系怎样？为什么沸点变化有以上规律性？

4、正、异、新戊烷的沸点分别为36 ℃、28 ℃、9.5℃，熔点是-130℃、-160℃、-17℃，其沸、熔点高低顺序不一致，如何解释？

5、烷烃熔点变化规律是什么？为什么？

6、烷烃其它物性、比重、溶解度等有什么规律？

7、什么是烷烃的化学稳定性？烷烃的化学稳定性有何特点？

8、烷烃的完全氧化反应有何用途？

9、什么叫裂解反应、催化裂解和热裂反应？有何异同？裂解反应断裂有哪两种形式？

10、什么叫卤代反应？为什么甲烷卤代反应需光照或加热？卤素对甲烷卤代反应的相对活性是怎样的？氟化物和碘化物都不宜通过直接氟化和碘化制取？

11、烷烃的卤代反应中不同类型的H的反应活性怎样？为什么？卤代反应产物是纯净物还是混合物？

12、甲烷卤代反应历程是怎样的？什么叫链的引发？增长和终止？各阶段各有什么特征？

13、过渡理论内容是什么？什么是活化能？活化能与反应之间有何关系？

14、碳游离基的稳定性如何？影响因素有哪些？如何理解烷烃的卤代反应中不同类型的H的反应活性？

15. 烷烃发生溴代和氯代的选择性如何？

16. 氯化石蜡为塑料行业的增塑剂，如何制备？

17. 何为构象？如何理解烷烃的构象？如何表示烷烃的构象？举例说明。

18、烷烃主要来源于何处？为什么？

19、什么叫有机合成？什么叫偶联反应？什么叫有机氧化、还原反应？如何用还原反应制烷烃？

20、汽油由碳数多少的烷烃组成？汽油的抗暴性是指什么？什么叫辛烷值？其标准如何规定的？如何提高汽油抗暴性？

21、柴油由C数为多少的烷烃组成？柴油的抗暴性指标是什么？什么叫十六烷值，其标准如何规定的？如何提高其抗爆性能？

【学习目标】

1、掌握烷烃的组成、结构、通式及烷烃的性质的递变规律。进一步体会从量变到质变的规律。

2、掌握烷烃、烃基、同系物、同分异构现象和同分异构体的概念。

3、掌握烷烃同分异构体的书写规则和命名方法。

4、根据碳碳单键可以旋转，能从书面的结构式想象出分子的实际空间结构，进一步体验物质内因（结构）是变化（性质）的根本。

【重点】

1、烷烃（饱和链烃）：碳原子与碳原子之间以单键结合，碳原子的剩余价键全部与H原子结合，使每个原子的化合价都达到“饱和”的链烃叫饱和烃或称烷烃。

2、烷烃的通式：CnH2n+2(n≥1)

3、烃基：烃分子中失去一个或几个氢原子之后剩余部分叫烃基。烃基一般用“R—”表示。一价烷烃基的通式：CnH2n+1—。其中的短线表示一个未成对电子。

4、烷烃的性质

【要点分析】

一、烷烃

链状的饱和烃称为烷烃。链状是指碳原子间没有闭合成环；饱和是指碳链中碳原子间均以单键相结合，碳的其它的价键均被氢原子所饱和。其通式为：CnH2n+2 (n≥1)。所以，对于烷烃只要知道碳原子个数或H原子个数，即可求出其分子式和相对分子质量。

如果碳原子间均以单键结合，而且闭合成环，则称为环烷烃。例如：

其通式为：CnH2n (n≥3)。

二、同系物

１．定义：结构相似，在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质互称为同系物。

注意：必须同时满足“结构、组成”两个条件的要求。同系物必然具有相同的通式，但具有相同通式的不一定是同系物。

２．烃基：烃分子失去一个或几个氢原子后所剩余的部分，一般用“R—”表示。

烷烃失去一个氢原子后所剩余的原子团叫烷基，常见的有—CH3叫甲基，—C2H5叫乙基等。烷基的通式为—CnH2n+1。要注意“基”与“根”的区别，“烃基”是呈电中性的，不带电荷；而“根”是带电荷的。