有機化學課件烷烴1目錄CONTENTS烷烴概述烷烴的物理性質烷烴的化學性質烷烴的來源與制備烷烴在生活和工業(yè)中的應用實驗部分：烷烴的分離與鑒定201CHAPTER烷烴概述3烷烴是一類僅由碳和氫兩種元素組成的有機化合物，其中碳原子之間以單鍵相連，其余價鍵均與氫原子相連。定義根據(jù)碳鏈的不同，烷烴可分為直鏈烷烴、支鏈烷烴和環(huán)烷烴三類。分類定義與分類4命名烷烴的命名遵循一定的規(guī)則，包括選取主鏈、編號、確定取代基位置等步驟，最終得到系統(tǒng)名稱。同分異構現(xiàn)象同分異構體是指分子式相同但結構不同的化合物。在烷烴中，隨著碳原子數(shù)的增加，同分異構體的數(shù)量也會增多。例如，丁烷存在正丁烷和異丁烷兩種同分異構體。命名及同分異構現(xiàn)象5烷烴分子中的碳原子以sp3雜化軌道形成σ鍵，構成四面體結構。這種結構使得烷烴分子具有較高的穩(wěn)定性和較低的化學反應性。結構特點烷烴具有一些典型的物理和化學性質。物理性質方面，隨著碳原子數(shù)的增加，烷烴的熔點、沸點和密度逐漸升高，而溶解度逐漸降低?；瘜W性質方面，烷烴在常溫下較為穩(wěn)定，不易發(fā)生化學反應。但在高溫、高壓或催化劑的作用下，可以發(fā)生裂解、鹵代、磺化等反應。性質結構特點與性質602CHAPTER烷烴的物理性質7隨著碳原子數(shù)的增加，烷烴分子間的范德華力增大，導致熔沸點升高。碳原子數(shù)越多，熔沸點越高支鏈的存在使得烷烴分子間的接觸面積減小，范德華力減弱，從而導致熔沸點降低。支鏈越多，熔沸點越低熔沸點變化規(guī)律8由于烷烴分子是非極性的，而水分子是極性的，根據(jù)“相似相溶”原理，烷烴難溶于水。烷烴易溶于乙醇、乙醚等有機溶劑，因為這些溶劑也是非極性的，與烷烴分子間存在相互作用力。溶解度及親疏水性易溶于有機溶劑烷烴難溶于水9隨著碳原子數(shù)的增加，密度逐漸增大由于烷烴分子的質量和體積隨碳原子數(shù)的增加而增大，因此密度也逐漸增大。支鏈對密度的影響較小雖然支鏈的存在會影響烷烴分子的空間構型，但對密度的影響相對較小。密度變化規(guī)律1003CHAPTER烷烴的化學性質11在光照或加熱條件下，烷烴分子中的C-H鍵可以均裂產(chǎn)生氫自由基和烷基自由基。自由基的產(chǎn)生自由基的鏈式反應反應機理氫自由基和烷基自由基可以與鹵素分子發(fā)生鏈式反應，生成鹵代烷和鹵化氫。鏈引發(fā)、鏈增長和鏈終止三個階段構成了自由基取代反應的完整過程。030201自由基取代反應12烷烴在充足的氧氣中燃燒，生成二氧化碳和水，并放出大量熱量。完全燃燒在氧氣不足的情況下，烷烴燃燒可能生成一氧化碳和水，同時放出熱量減少。不完全燃燒在催化劑的作用下，烷烴可以與氧氣發(fā)生氧化反應，生成醇、醛、酮等含氧衍生物。催化氧化氧化反應13在高溫條件下，烷烴分子可以發(fā)生斷裂，生成較小分子的烷烴和烯烴。這是一種重要的石油煉制過程。熱裂化反應在催化劑的作用下，烷烴可以在較低的溫度下發(fā)生裂化反應，生成更多的烯烴和芳香烴。這也是石油煉制過程中的重要步驟。催化裂化反應烷烴在特定的條件下可以發(fā)生異構化反應，即分子結構重排生成異構體。這種反應在石油化工中具有重要的應用價值。異構化反應裂化反應與異構化反應1404CHAPTER烷烴的來源與制備15脫鹽、脫水，去除雜質。原油的預處理利用原油中各組分的沸點差異，在常壓下加熱蒸餾，得到不同沸程的餾分。常壓分餾對常壓重油進行減壓蒸餾，得到更重的烷烴餾分。減壓分餾石油分餾法1603吸收分離利用吸收劑對天然氣中的重烴進行吸收，然后通過解吸得到純凈的重烴。01天然氣的凈化去除酸性氣體、水分等雜質。02低溫分離將凈化后的天然氣冷卻至低溫，使重烴凝析出來。天然氣分離法17鹵代烴的還原通過金屬氫化物或金屬有機化合物將鹵代烴還原為相應的烷烴。烯烴的氫化在催化劑作用下，將烯烴與氫氣加成反應，得到相應的烷烴。羰基合成一氧化碳與氫氣在催化劑作用下反應生成醛，然后經(jīng)還原得到烷烴。合成法制備特定烷烴1805CHAPTER烷烴在生活和工業(yè)中的應用19

燃料領域應用天然氣主要成分為甲烷，是一種清潔、高效的能源，廣泛應用于家庭、工業(yè)和商業(yè)領域。汽油和柴油由不同碳鏈長度的烷烴混合而成，是交通運輸領域的主要燃料。煤油一種中等揮發(fā)性的烷烴混合物，用作航空燃料和照明。20乙烯和丙烯通過石油裂解或天然氣轉化得到，是合成塑料、橡膠和纖維等化工產(chǎn)品的重要原料。丁二烯和苯乙烯用于生產(chǎn)合成橡膠和樹脂。高級烷烴可用作表面活性劑、潤滑劑和增塑劑等。化工原料應用21123某些烷烴如丙烷和丁烷可用作制冷劑，用于家用冰箱、空調等制冷設備。制冷劑低級烷烴可用作有機溶劑，用于油漆、涂料和油墨等行業(yè)。溶劑烷烴常用作實驗室中的溶劑、洗滌劑和反應介質等。實驗室用途其他領域應用2206CHAPTER實驗部分：烷烴的分離與鑒定23實驗目的通過分離和鑒定烷烴，掌握有機化學實驗的基本操作和技能，了解烷烴的物理和化學性質，加深對有機化學理論知識的理解。實驗原理利用烷烴在物理性質（如沸點、密度等）上的差異，通過蒸餾、萃取等分離方法將其分離。然后通過化學方法（如燃燒、鹵化等）對分離得到的烷烴進行鑒定，確定其結構和性質。實驗目的和原理24實驗步驟1.準備實驗儀器和試劑，包括烷烴混合物、蒸餾裝置、萃取裝置、燃燒裝置、鹵化試劑等。2.對烷烴混合物進行蒸餾分離，收集不同沸點的餾分。實驗步驟和操作要點253.對餾分進行萃取分離，進一步提高分離效果。4.對分離得到的烷烴進行燃燒實驗，觀察燃燒現(xiàn)象并記錄數(shù)據(jù)。5.對分離得到的烷烴進行鹵化反應，觀察反應現(xiàn)象并記錄數(shù)據(jù)。實驗步驟和操作要點26操作要點1.蒸餾過程中要控制好加熱速度和冷卻水流速，避免餾分混雜。2.萃取過程中要選擇合適的萃取劑和萃取條件，確保萃取效果。實驗步驟和操作要點270102實驗步驟和操作要點4.鹵化反應中要注意反應條件和試劑用量，避免產(chǎn)生不必要的副產(chǎn)物。3.燃燒實驗時要注意安全，遠離可燃物，并準備好滅火器材。28根據(jù)實驗數(shù)據(jù)和分析結果，得出各烷烴的沸點、密度、燃燒產(chǎn)物和鹵化反應產(chǎn)物等信息。通過比較這些數(shù)據(jù)與已知烷烴的性質，可以初步確定分離得到的烷烴的結構和性質。實驗結果分析在實驗過程中可能遇到一些問題，如餾分混雜、萃取效果不佳、燃燒不完全、鹵化反應副產(chǎn)物多等。這些問題可能是由于實驗操作