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。
饱和烃知识点总结烷烃是一类碳氢化合物,分子中只含有碳和氢两种元素,结构上是由碳原子通过共价键连接而成的链状结构。
烷烃的分子中没有含有任何官能团,是一类非常稳定的有机化合物。
在化学反应中,它们往往是比较不活泼的物质,不容易发生化学反应。
烷烃有很多种类,按照碳原子链的不同长度可分为甲烷、乙烷、丙烷等。
此外,烷烃的结构可以是直链烷、支链烷,也可以是环状结构,不同的结构对其化学性质和用途都有所不同。
环烷烃,也称脂环烷烃或环状烷烃,是一种由碳原子构成封闭环状结构的烷烃类化合物。
由于其特殊的结构,环烷烃在化学性质和用途上与直链或支链烷烃有所不同。
环烷烃的分子结构稳定,通常比直链或支链烷烃具有更优异的物化性质和更广泛的应用前景。
环烷烃可以通过氢化、裂解、重整和重排等反应来制备,广泛应用于石油、化工和精细化工等领域。
饱和烃是天然气和石油中的重要成分,天然气主要是甲烷和小量的乙烷、丙烷和丁烷等烷烃混合物,而石油中主要是长链烷烃。
饱和烃是重要的燃料,烷烃在石油加工和化工生产中也有广泛的应用。
在石油加工中,烷烃是重要的裂解原料,也是重要的燃料和燃料添加剂。
在化工领域,烷烃是许多有机物的原料,例如可以通过氧化反应得到醇、醛、酮、酸等,也可以通过氯代反应制备卤代烷烃等。
饱和烃具有较高的稳定性和低的反应性,这使得它们不易发生化学反应或不容易形成复杂的分子结构。
因此,饱和烃在燃料、润滑剂、溶剂、塑料、化妆品和医药等领域有广泛的应用。
值得注意的是,饱和烃燃烧时会释放大量的热能,使其成为重要的燃料来源。
饱和烃还可以通过裂解和氢化等反应获得不饱和烃和环烷烃,为有机合成和化工生产提供了重要的原料。
总的来说,饱和烃是一类重要的有机化合物,具有稳定性高、反应性低、燃烧热值高等特点,因此在石油加工、化工生产和生活用品制造中有广泛的用途。
随着石油和化工工业的发展,对饱和烃的需求将会不断增加,同时也需要开发更加环保和高效的生产方法,以应对日益增长的市场需求。
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。