烷烴(,烷烴,同系列,碳鏈異構(gòu),構(gòu)象,鹵化反應(yīng),氧化反應(yīng))

五、烷烴的物理性質(zhì)

　　在有機(jī)化學(xué)中，物理性質(zhì)通常是指化合物的聚集狀態(tài)、氣味、熔點(diǎn)（mp）、沸點(diǎn)（bp）、密度（ρ）、折射率（nΧD）、溶解度以及波譜數(shù)據(jù)等。

　　在室溫和常壓下，直鏈烷烴中從甲烷到丁烷都是氣體；含5-15個(gè)碳原子的烷烴是液體；16及16個(gè)碳原子以上的是固體。不僅物態(tài)隨著正烷烴同系物相對(duì)分子質(zhì)量的增加而有明顯的改變，其它一些物理性質(zhì)如熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、密度、折射率也呈現(xiàn)出規(guī)律性的變化。

　　從表11-3可以看出，正烷烴的熔點(diǎn)（前三個(gè)除外）和沸點(diǎn)基本上都是隨著碳鏈的增長(zhǎng)而變大。這是一個(gè)“量的變化會(huì)引起質(zhì)的變化”的例證。

表11-3 正烷烴的物理常數(shù)

　　烷烴的熔點(diǎn)變化沒(méi)有沸點(diǎn)那樣有規(guī)律，通常是隨著分子的對(duì)稱性增大而升高。分子越對(duì)稱，它們?cè)诰�體中的排列越緊密，熔點(diǎn)就高。例如，正戊烷、異戊烷、新戊烷的熔點(diǎn)分別為-130℃、-160℃、-17℃。新戊烷的熔點(diǎn)最高。

　　烷烴的相對(duì)密度都小于1，且隨著相對(duì)分子質(zhì)量的變大而有所增加，最后接近于0.80左右。這也是由于分子間的作用力隨著相對(duì)分子質(zhì)量的增加而加大，使分子間的距離相對(duì)地減小，密度增大。

　　烷烴都不溶于水，但能溶于苯、氯仿、四氯化碳等有機(jī)溶劑。它們的溶解度隨著相對(duì)分子質(zhì)量的增加而減小。

　　六、烷烴的化學(xué)性質(zhì)

　　烷烴的分子中沒(méi)有官能團(tuán)。除甲烷只有C-Hσ鍵外，所有烷烴分子中僅含C-C及C-Hσ鍵。

由于烷烴分子中的C-C鍵和C-H鍵都很強(qiáng)，需要較高的能量才能使之?dāng)嗔眩ㄈ鐢嗔袰-Cσ鍵需347.3kJ·mol-1，斷裂C-Hσ鍵需380.7-435.1kJ·mol-1），所以一般情況下，烷烴具有極大的化學(xué)穩(wěn)定性，與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿及常用的氧化劑、還原劑都不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。另外，碳原子和氫原子的電負(fù)性差別很小，分子中σ鍵的極性很弱，很難被極化，故烷烴的分子也不易和極性試劑發(fā)生共價(jià)鍵異裂的離子型反應(yīng)。但是，在一定的條件下，例如使用高溫、高壓或催化劑，烷烴也能發(fā)生一些化學(xué)反應(yīng)。

　　（一）鹵化反應(yīng)

　　烷烴和氯在黑暗中幾乎不起反應(yīng)。但是在日光照射、高溫或催化劑的影響下它們能發(fā)生劇烈的反應(yīng)，生成氯化氫和氯代烷烴。例如甲烷和氯氣在強(qiáng)烈的日光或紫外光照射下反應(yīng)猛烈，甚至發(fā)生爆炸。

　　在漫射的日光下則起一般的氯化反應(yīng)，生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷（俗稱氯仿）和四氯化碳。

烷烴的氯化過(guò)程是逐步的。每一步被取代出來(lái)的氫原子與另一個(gè)氯原子化合成為氯化氫。

較高相對(duì)分子質(zhì)量的烷烴氯化時(shí)，常生成復(fù)雜的混合物。

　�。ǘ�）氧化反應(yīng)

　　烷烴在通常情況下是不被氧化的。但是它能在空氣中燃燒（劇烈氧化）生成二氧化碳和水，同時(shí)放出大量的熱能。因此烷烴可以用作燃料。

C₂H₆+3*1/2*O₂→2CO₂+3H₂O　△Ｈ=-1426kJ.mol^-1

C₆H₁₄+9*1/2*O₂→6CO₂+7H₂O　△Ｈ=-4141kJ.mol^-1

　　一些氣態(tài)烴或極細(xì)微粒的液態(tài)烴與空氣在一定比例范圍內(nèi)混合，點(diǎn)燃時(shí)會(huì)發(fā)生爆炸。煤礦井的瓦斯爆炸就是甲烷與空氣混合物（體積比約為1：10左右）燃燒時(shí)造成的。

　　七、烷烴氯化的反應(yīng)歷程

　　化學(xué)反應(yīng)歷程是說(shuō)明一個(gè)化學(xué)反應(yīng)所經(jīng)歷的過(guò)程，也就是對(duì)每一個(gè)化學(xué)反應(yīng)的各個(gè)中間步驟的詳細(xì)描述。

　　已知烷烴的氯化反應(yīng)是一種自由基反應(yīng)。反應(yīng)過(guò)程中，反應(yīng)物的共價(jià)鍵發(fā)生均裂，生成自由基。一般地說(shuō)自由基很不穩(wěn)定，極易與其它化合物的分子發(fā)生反應(yīng)，使自己變成穩(wěn)定的分子，又使其它化合物的分子變?yōu)樽杂苫�，從而引起一連串反應(yīng)（鏈反應(yīng)）。例如，氯分子在光照下，均裂為氯自由基。

反應(yīng)由此開(kāi)始，所以這個(gè)步驟叫做鏈的引發(fā)。氯自由基很活潑，它奪取甲烷分子中的氫結(jié)合為氯化氫，產(chǎn)生甲基自由基。

Cl·+CH₄→CHl+CH₃·

　　CH3·和CL2反應(yīng)，奪得一個(gè)氯原子，生成穩(wěn)定的CH3CL，同時(shí)又有一個(gè)新的CL·產(chǎn)生。

這個(gè)過(guò)程叫做鏈的增長(zhǎng)。反應(yīng)過(guò)程表明，只要在開(kāi)始時(shí)有少量的氯原子（自由基），反應(yīng)即會(huì)繼續(xù)傳遞下去。

　　最后由于自由基相互結(jié)合形成穩(wěn)定的化合物，反應(yīng)便終止。如：

　　Cl·+Cl·→Cl₂

CH_３·＋Cl·→CH₂Cl CH_３·＋CH₃·→CH₃-CH₃

　　上述過(guò)程叫做鏈的終止。

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