1、O返回2022-5-4目錄n4-1 烷烴的通式、同系列和同分異構烷烴的通式、同系列和同分異構n4-2 烷烴的來源烷烴的來源n4-3 烷烴的物理性質烷烴的物理性質n4-4 烷烴的化學性質結構烷烴的化學性質結構n4-5 環烷烴的物理性質環烷烴的物理性質n4-6 環烷烴的化學性質環烷烴的化學性質n小結小結O返回2022-5-4烷烴的定義、同系列烷烴：烷烴：烷烴分子中，碳原子的四個價鍵，除以單烷烴分子中，碳原子的四個價鍵，除以單鍵與其他碳原子互相結合成碳鏈外，其余的價鍵鍵與其他碳原子互相結合成碳鏈外，其余的價鍵也都和氫原子相結合，即完全為氫原子所飽和。也都和氫原子相結合，即完全為氫原子所飽和。因此烷烴

2、又稱為飽和烴。由于石蠟是烷烴的混合因此烷烴又稱為飽和烴。由于石蠟是烷烴的混合物，所以烷烴也稱為石蠟烴。物，所以烷烴也稱為石蠟烴。 通式：通式：最簡單的烷烴是甲烷最簡單的烷烴是甲烷CH4，H被甲基所取代被甲基所取代CH3CH3，如果乙烷中的，如果乙烷中的H再被甲基所取代再被甲基所取代CH3CH2CH3可以得到一系列的飽和烷烴，每可以得到一系列的飽和烷烴，每增加一個增加一個C原子，則增加原子，則增加2個個H原子，因此，烷烴原子，因此，烷烴的通式可表示為：的通式可表示為：CnH2n+2。 O返回2022-5-4烷烴和環烷烴的來源烷烴的天然來源主要來自石油和天然氣。烷烴的天然來源主要來自石油和天然氣。

3、 天然氣是蘊藏在地層內的可燃氣體。根據甲烷含天然氣是蘊藏在地層內的可燃氣體。根據甲烷含量的不同，天然氣可分為兩種：一種稱為干天然量的不同，天然氣可分為兩種：一種稱為干天然氣，含甲烷氣，含甲烷8699（體積）；另一種稱為濕（體積）；另一種稱為濕天然氣，除含甲烷（天然氣，除含甲烷（6070）外，尚含有一）外，尚含有一定量的乙烷、丙烷、丁烷等氣體。天然氣是很好定量的乙烷、丙烷、丁烷等氣體。天然氣是很好的氣體燃料，也是重要的化工原料。的氣體燃料，也是重要的化工原料。 石油氣石油氣 C1C4 40以下以下 燃料、化工原料燃料、化工原料 石油醚石油醚 C5C6 4060 溶劑溶劑 汽油汽油 C7C9 60

4、205 內內燃機燃料、溶劑燃機燃料、溶劑 O返回2022-5-4烷烴的物理性質物態物態 ：在室溫（：在室溫（2525）和）和 0.1 MPa0.1 MPa下，下， C C1 1C C4 4的直鏈烷烴是氣體；的直鏈烷烴是氣體； C C5 5C C1717的直鏈烷烴是的直鏈烷烴是液體；十八個碳原子以上的直鏈烷烴是固體。液體；十八個碳原子以上的直鏈烷烴是固體。 沸點沸點 ：隨著烷烴相對分子質量的增加，分子：隨著烷烴相對分子質量的增加，分子間的作用力亦增加，其沸點也相應增高。如下間的作用力亦增加，其沸點也相應增高。如下圖所示。圖所示。 同數碳原子的構造異構體中，分子的支鏈愈多，同數碳原子的構造異構體中

5、，分子的支鏈愈多，則沸點愈低。則沸點愈低。 O返回2022-5-4烷烴的物理性質O返回2022-5-4烷烴的物理性質熔點：烷烴熔點的變化，也是隨著相對分子質熔點：烷烴熔點的變化，也是隨著相對分子質量的增加而增加。含奇數碳原子的烷烴和含偶量的增加而增加。含奇數碳原子的烷烴和含偶數碳原子的烷烴構成兩條熔點曲線，如下圖。數碳原子的烷烴構成兩條熔點曲線，如下圖。 O返回2022-5-4烷烴的物理性質密度：烷烴的相對密度也隨著相對分子質量的密度：烷烴的相對密度也隨著相對分子質量的增加而有所增加，最后接近于增加而有所增加，最后接近于0.80.8左右。左右。 水溶性：烷烴幾乎不溶于水，而易溶于有機溶水溶性：

6、烷烴幾乎不溶于水，而易溶于有機溶劑如四氯化碳、乙醇、乙醚等。劑如四氯化碳、乙醇、乙醚等。 結構相似的化合物，它們分子之間的引力也相結構相似的化合物，它們分子之間的引力也相近，所以具有相似結構的化合物可以彼此互溶。近，所以具有相似結構的化合物可以彼此互溶。“結構相似者相溶結構相似者相溶”是個極為有用的經驗規律。是個極為有用的經驗規律。影響溶解度的因素還有很多，以后還將進一步影響溶解度的因素還有很多，以后還將進一步討論。討論。 O返回2022-5-4烷烴的化學性質烷烴是一類不活潑的有機化合物。在室溫下烷烷烴是一類不活潑的有機化合物。在室溫下烷烴與強酸、強堿、強氧化劑等都不起作用。烴與強酸、強堿、強

7、氧化劑等都不起作用。 但在一定條件下，例如高溫、高壓、光照或催但在一定條件下，例如高溫、高壓、光照或催化劑的影響下，烷烴也能發生一些化學反應。化劑的影響下，烷烴也能發生一些化學反應。 甲烷的氯代反應甲烷的氯代反應 甲烷和氯在黑暗中不起反應，如果在強烈的日甲烷和氯在黑暗中不起反應，如果在強烈的日光照射下，則起猛烈的反應，甚至發生爆炸，光照射下，則起猛烈的反應，甚至發生爆炸，生成氯化氫和碳生成氯化氫和碳 O返回2022-5-4烷烴的化學性質在漫射光、熱或某些催化劑作用下，甲烷與氯在漫射光、熱或某些催化劑作用下，甲烷與氯發生氯代反應，氫原子被氯原子取代，生成氯發生氯代反應，氫原子被氯原子取代，生成氯

8、甲烷和氯化氫，同時有熱量放出。甲烷和氯化氫，同時有熱量放出。氯甲烷能進氯甲烷能進一步發生取代反應生成二氯甲烷、三氯甲烷和一步發生取代反應生成二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳。四氯化碳。 O返回2022-5-4烷烴的化學性質反應機理：反應機理是化學反應所經歷的途徑反應機理：反應機理是化學反應所經歷的途徑或過程亦稱反應歷程。或過程亦稱反應歷程。 甲烷鹵化的反應機理：甲烷鹵化的反應機理：烷烴氯化的反應機理是比較清楚的。例如，甲烷烴氯化的反應機理是比較清楚的。例如，甲烷的氯化，首先是在光照或高溫下氯分子吸收烷的氯化，首先是在光照或高溫下氯分子吸收能量，共價鍵均裂而分解為兩個氯原子：能量，共價鍵均裂而分解為

9、兩個氯原子： 生成的氯原子帶有未成對的電子，是非常活潑生成的氯原子帶有未成對的電子，是非常活潑的遇到甲烷可以奪取其中的氫原子而生成氯化的遇到甲烷可以奪取其中的氫原子而生成氯化氫和另一個帶有未成對電子的氫和另一個帶有未成對電子的CH3。 O返回2022-5-4烷烴的化學性質鏈反應：反應一經引發出自由基很快就可以連續鏈反應：反應一經引發出自由基很快就可以連續不斷地進行下去，這樣的反應一般稱為連鎖反應不斷地進行下去，這樣的反應一般稱為連鎖反應或鏈反應。或鏈反應。 鏈反應并不是可以無限連續的，反應發展到一定鏈反應并不是可以無限連續的，反應發展到一定階段時自由基之間也可以彼此發生反應，這樣就階段時自由基

10、之間也可以彼此發生反應，這樣就消耗了自由基。例如消耗了自由基。例如 O返回2022-5-4烷烴的化學性質一般講，鏈反應分為一般講，鏈反應分為鏈引發鏈增長和鏈終止鏈引發鏈增長和鏈終止三個三個階段。階段。 O返回2022-5-4烷烴的化學性質O返回2022-5-4烷烴的化學性質一般烷烴氯代反應的反應條件與甲烷的氯代相似，一般烷烴氯代反應的反應條件與甲烷的氯代相似，但產物更復雜。乙烷與氯作用不僅生成氯乙烷，但產物更復雜。乙烷與氯作用不僅生成氯乙烷，還得到還得到1,1-1,1-二氯乙烷和二氯乙烷和1,2-1,2-二氯乙烷。二氯乙烷。 其他烷烴的氯代反應：其他烷烴的氯代反應：丙烷氯代可以得到兩種一氯丙烷

11、（丙烷氯代可以得到兩種一氯丙烷（43%的正丙的正丙基氯和基氯和57%異丙基氯）。異丙基氯）。 O返回2022-5-4烷烴的化學性質丙烷中可被氯取代的伯氫原子一共有六個，而可丙烷中可被氯取代的伯氫原子一共有六個，而可被氯取代的仲氫原子僅有兩個、氯原子取代兩種被氯取代的仲氫原子僅有兩個、氯原子取代兩種不同氫原子的結果，生成了兩種一氯代產物。但不同氫原子的結果，生成了兩種一氯代產物。但這兩種異構體產物的數量比卻并不是三與一之比，這兩種異構體產物的數量比卻并不是三與一之比，這說明伯、仲氫原子被氯取代的反應活潑性是不這說明伯、仲氫原子被氯取代的反應活潑性是不一樣的。設伯氫原子的活潑性為一樣的。設伯氫原子

12、的活潑性為1，仲氫原子的相，仲氫原子的相對活潑性為對活潑性為x，則可由氯代產物的數量比來求得，則可由氯代產物的數量比來求得x的值。的值。 O返回2022-5-4烷烴的化學性質異丁烷的氯代可得到異丁烷的氯代可得到36%36%叔丁基氯（叔丁基氯（2-2-甲基甲基-2-2-氯氯丙烷）和異丁基氯丙烷）和異丁基氯64%64%（2-2-甲基甲基-1-1-氯丙烷）。氯丙烷）。 57:43=2x:6 x=(576)/(243)=4 O返回2022-5-4烷烴的化學性質在異丁烷中，叔氫原子只有一個，伯氫原子則有在異丁烷中，叔氫原子只有一個，伯氫原子則有九個，伯氫原子與叔氫原子被氯取代的幾率之比九個，伯氫原子與叔

13、氫原子被氯取代的幾率之比為為9:19:1。但實際上取代產物之比卻為。但實際上取代產物之比卻為64:3664:36。顯然。顯然叔氫原子的反應活潑性要比伯氫原子大得多。設叔氫原子的反應活潑性要比伯氫原子大得多。設x x為叔氫原子在此反應中的相對活潑性為叔氫原子在此反應中的相對活潑性, ,則：則： 36:64=x:9 x=(369)/64=5.06 由此，我們可以得出烷烴中氫原子的反應活潑性由此，我們可以得出烷烴中氫原子的反應活潑性次序是：叔氫仲氫伯氫。次序是：叔氫仲氫伯氫。 O返回2022-5-4烷烴的化學性質O返回2022-5-4烷烴的化學性質O返回2022-5-4烷烴的化學性質自由基的穩定性自

14、由基的穩定性 : :實驗證明：同一類型的鍵（如實驗證明：同一類型的鍵（如C-H鍵）發生均裂鍵）發生均裂時，鍵的離解能越小，則自由基越容易生成，且時，鍵的離解能越小，則自由基越容易生成，且生成的自由基越穩定。生成的自由基越穩定。 鍵離解能鍵離解能kJmol-1 甲烷甲烷 CH3H 435 伯氫伯氫 CH3CH2CH2H 410 仲氫仲氫 (CH3)2CHH 395 叔氫叔氫 (CH3)3CH 380 O返回2022-5-4烷烴的化學性質烷基自由基的穩定性次序為：烷基自由基的穩定性次序為： 叔烷基自由基仲烷基自由基伯烷基自由基。叔烷基自由基仲烷基自由基伯烷基自由基。 (CH3)3C(CH3)2CH

15、 CH3CH2 CH3 氧化反應氧化反應 ：在室溫和大氣壓下，烷烴與氧不發生反應，如果在室溫和大氣壓下，烷烴與氧不發生反應，如果點火引發，則烷烴可以燃燒生成二氧化碳和水，點火引發，則烷烴可以燃燒生成二氧化碳和水，同時放出大量的熱。同時放出大量的熱。 O返回2022-5-4烷烴的化學性質在一定的條件下，烷烴也可以只氧化為一定的含在一定的條件下，烷烴也可以只氧化為一定的含氧化合物。例如，在氧化合物。例如，在KMnO4、MnO2或脂肪酸或脂肪酸錳鹽的催化作用下，小心用空氣或氧氣氧化高級錳鹽的催化作用下，小心用空氣或氧氣氧化高級烷烴，可制得高級脂肪酸。烷烴，可制得高級脂肪酸。 其中其中 C10C20的

16、脂肪酸可代替天然油脂制取肥皂。的脂肪酸可代替天然油脂制取肥皂。 O返回2022-5-4烷烴的化學性質裂化反應裂化反應 ： 在高溫下使烷烴分子發生裂解的過程稱為熱裂。在高溫下使烷烴分子發生裂解的過程稱為熱裂。 在催化劑存在下的裂化叫做催化裂化。在催化劑存在下的裂化叫做催化裂化。 熱裂反應在石油工業中稱為是裂化反應熱裂反應在石油工業中稱為是裂化反應O返回2022-5-4環烷烴的化學性質環烷烴的化學性質與相應的烷烴類似。但由于環烷烴的化學性質與相應的烷烴類似。但由于具有環狀結構，且環有大有小，故還有一些環具有環狀結構，且環有大有小，故還有一些環狀結構的特性。狀結構的特性。 開環反應：開環反應：環烷烴

17、的反應環烷烴的反應 環烷烴中的小環化合物，特別是三碳環化合物，環烷烴中的小環化合物，特別是三碳環化合物，和一些試劑作用時容易發生環破裂而與試劑相和一些試劑作用時容易發生環破裂而與試劑相結合的反應。這些反應常叫做開環反應，有時結合的反應。這些反應常叫做開環反應，有時也叫做加成反應。也叫做加成反應。 （）催化加氫（）催化加氫 O返回2022-5-4環烷烴的化學性質由催化加氫可以看出，三碳環和四碳環都比由催化加氫可以看出，三碳環和四碳環都比較容易開環，它們都不太穩定。較容易開環，它們都不太穩定。 O返回2022-5-4環烷烴的化學性質）加鹵素或鹵化氫）加鹵素或鹵化氫 ：O返回2022-5-4環烷烴的

18、化學性質取代反應：取代反應：環烷烴與烷烴一樣，也是飽和烴。在光或熱的引環烷烴與烷烴一樣，也是飽和烴。在光或熱的引發下環烷烴可以發生鹵代反應，生成相應的鹵代發下環烷烴可以發生鹵代反應，生成相應的鹵代物。物。 O返回2022-5-4環烷烴的化學性質氧化反應氧化反應 ：在常溫下，環烷烴與一般氧化劑（如高錳酸鉀水在常溫下，環烷烴與一般氧化劑（如高錳酸鉀水溶液、臭氧等）不起反應。即使環丙烷，常溫下溶液、臭氧等）不起反應。即使環丙烷，常溫下也不能使高錳酸鉀溶液褪色。但是在加熱時與強也不能使高錳酸鉀溶液褪色。但是在加熱時與強氧化劑作用，或在催化劑存在下用空氣氧化，環氧化劑作用，或在催化劑存在下用空氣氧化，環烷烴可以氧化成各種氧化產物。例如，用熱硝酸烷烴可以氧化成各種氧化產物。例如，用熱硝酸氧化環己烷，則環破裂生成二元酸。氧化環己烷，則環破裂生成二元酸。 O返回2022-5-4小結n一、烷烴的物