脂肪烃的物理性质物理性质状态相对密度熔点沸课件

15.2.3 脂肪烃的物理性质脂肪烃的物理性质物物理理性性质质 状态、相对密度、熔点、沸点、折射率、溶解度以及波谱性质等。纯物质的物理性质称为物理常数(physicalconstant)。1 烷烃的物理性质烷烃的物理性质（1）物物态态常温下C1C4的直链烷烃为气体；C5C16的直链烷烃为液体；C17以上的直链烷烃是固态。（2）沸点）沸点随相对分子质量增加，色散力增大，其沸点相应增加。异构体中支链烷烃比直链烷烃沸点低；支链越多，沸点越低；支链数目相同者，分子对称性越好，沸点越高。原原因因：烷烃有支链时，分子空间阻碍增大，分子接触面减小，色散力减弱。7/2/2024115.2.3脂肪烃的物理性质8/12/20231名称分子式熔点/沸点/相对密度（d204）折射率（n20D）甲烷乙烷丙烷丁烷戊烷己烷庚烷辛烷壬烷癸烷二十烷一百烷CH4C2H6C3H8C4H10C5H12C6H14C7H16C8H18C9H20C10H22C20H42C100H202182.6172.0187.1135.0129.795.390.556.853.729.736.4115.2161.688.642.20.536.168.998.4125.6150.7174.0342.70.4240.5460.5010.5790.62630.65940.68370.70280.71790.72980.77971.35621.35771.37501.38771.39761.40561.41201.43077/2/20242名称分子式熔点/沸点/相对密度（d204）折射率（n20脂肪烃的物理性质物理性质状态相对密度熔点沸课件脂肪烃的物理性质物理性质状态相对密度熔点沸课件15.2.4 脂肪烃和脂环烃的化学性质脂肪烃和脂环烃的化学性质 概况概况与烯烃、炔烃比较，烷烃的化学性质稳定，常温下与强酸、强碱、强氧化剂和强还原剂都不易发生反应(可作为溶剂)。原原因因：烷烃分子中只有键，烯烃、炔烃分子中有键，键键能大，稳定；键键能小，不稳定。烯烃和炔烃中的官能团会影响官能团附近原子的性质，例如，烯烃的氢和炔烃的炔氢都有特殊性质。（与官能团直接相连的碳原子称为碳原子，然后依次排列为、等。碳原子上的氢原子称为氢）。CH3CH2CH2CH2CH=CH2注意性质与物质制备之间的关系7/2/2024515.2.4脂肪烃和脂环烃的化学性质8/12/202351 氧化反应氧化反应(oxidationreaction)（1）烷烃和环烷烃的氧化）烷烃和环烷烃的氧化 完全氧化完全氧化烷烃完全燃烧生成二氧化碳和水，并放出大量热燃料。CnH2n+2+O2nCO2+(n+1)H2O+rHm开链烷烃的每个亚甲基（=CH2）rHm燃烧焓约是660kJmol1。部分氧化部分氧化不能被一般氧化剂（如KMnO4或O3等）氧化；在催化剂存在下，烷烃可部分氧化成醇、醛（酮）、酸。例例：制皂业以石蜡等高级烷烃为原料在MnO2催化及110下制得高级脂肪酸。RCH2CH2R+O2RCOOH+RCOOH+其他羧酸7/2/202461氧化反应(oxidationreaction)8/1 环烷烃环烷烃与烷烃一样可以完全燃烧和催化氧化，但不能被一般氧化剂（如KMnO4或O3等）氧化，即使环丙烷，常温下也不能与高锰酸钾溶液退色。但在加热时与强氧化剂作用，或在催化剂存在下用空气氧化，环烷烃可以氧化成各种产物。环丙烷、环丁烷、环戊烷、环己烷亚甲基燃烧焓分别为697、686、664和659kJmol1，亚甲基燃烧焓依次降低，环的稳定性依次增大。工业上环己烷的催化氧化用途广泛，其产物环己酮和环己醇是重要的化工原料。7/2/20247环烷烃8/12/20237（2）烯烃和炔烃的氧化）烯烃和炔烃的氧化(双键比叁键易氧化)（a）高锰酸钾氧化）高锰酸钾氧化 冷、稀的碱性或中性KMnO4可氧化烯烃成顺式邻二醇：酸性、浓KMnO4热溶液可氧化烯烃成羧酸、酮或二氧化碳：高锰酸钾可以氧化炔烃成羧酸和二氧化碳：应用应用(1)区别饱和烃与不饱和烃；(2)推测烯烃和炔烃的结构。7/2/20248（2）烯烃和炔烃的氧化(双键比叁键易氧化)8/12/2023(b)臭氧氧化臭氧氧化 烯烃经臭氧（O3）氧化后，在锌粉存在下水解，可得醛或酮；炔烃被氧化为羧酸和二氧化碳：7/2/20249(b)臭氧氧化8/12/20239（c）催化氧化）催化氧化 工业上利用乙烯的催化氧化制备环氧乙烷：银催化氧化不适合其它烯烃，其它烯烃可用H2O2或过氧酸催化氧化，得到收率很高的环氧化合物。例：烯烃的氢在一定温度和压力下，可以催化氧化生成醛或腈：这是目前工业上生产丙烯醛和丙烯腈的主要方法。丙烯醛和丙烯腈是重要的有机合成中间体，这些分子中具有碳碳双键，可作为单体进行聚合，得到不同性质和用途的高聚物。7/2/202410（c）催化氧化8/12/2023102 取代反应取代反应（1）卤代反应）卤代反应 烷烃中氢原子被其它原子(团)取代的反应称取取代代反反应应，被卤原子替代的反应称为卤代反应(halogenationreaction)或卤化反应卤化反应。（a）烷烃的卤代反应）烷烃的卤代反应烷烃与卤素在室温或暗处不反应；在高温或光照下氯代反应。甲烷与氯甲烷与氯强光照射下，剧烈反应(可爆炸)生成碳和氯化氢。漫射光、热或催化剂，氢被卤素逐个取代，生成氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳：控制甲烷与氯的投料比或反应时间，可得某一种氯代烷为主的产物。例：400450，烷氯=101时，主要产物为CH3Cl；烷氯=0.2631时，主要产物为CCl4。7/2/2024112取代反应8/12/202311 其他其他烷烃与氯烷烃与氯伯、仲、叔氢原子的活性伯、仲、叔氢的相对活性为：各种氢原子氯代速(产)率：叔氢仲氢伯氢甲烷的氢。原因分析原因分析与CH键的解离能Ed有关：Ed/kJmoL1439.6405.8393.3376.6碳自由基稳定性次序为：叔自由基（3R）仲自由基（2R）伯自由基（1R）甲基自由基（CH3）7/2/202412其他烷烃与氯伯、仲、叔氢原子的活性8/12/20231 卤卤素素取取代代的的活活性性次次序序：F2Cl2Br2I2。氟代太剧烈，碘代可逆，最多用的是氯代和溴代。溴代反应活性小于氯，选择性优于氯代反应(有机合成中有用。原因：溴不活泼，只能与较活泼的氢反应)7/2/202413卤素取代的活性次序：F2Cl2Br2I2。氟代太剧烈（b）烷烃卤代反应的机理）烷烃卤代反应的机理 反应机理(reactionmechanism)也称反应历程，是对反应所经历的过程、步骤和途径的详细描述和理论解释。甲烷氯代的反应机理甲烷氯代的反应机理：反应条件：黑暗不反应，强光爆炸；是自由基反应链引发链传递反应物渐渐被消耗。链终止7/2/202414（b）烷烃卤代反应的机理8/12/202314自由基反应(链反应)的特点：反应皆由链的引发、链的传递(增长)和链的终止三步组成。其中链的引发是控制步骤。常用的引发剂有：热引发剂：过氧化苯甲酰，偶氮化合物(如偶氮二异丁腈)少量的阻滞剂可显著降低反应的速率。反应速率与容器的大小和形状有关。7/2/202415自由基反应(链反应)的特点：8/12/202315 烷烃氯代反应应用示例烷烃氯代反应应用示例十二烷基苯磺酸钠的的原料氯代十二烷的合成：C12H26+Cl2C12H25Cl+HCl(120)环烷烃的卤代反应环烷烃的卤代反应(与脂肪烃相似)7/2/202416烷烃氯代反应应用示例8/12/202316（2）烯烃的卤代反应）烯烃的卤代反应 烯烃的氢受双键的影响，在高温或光照条件下，易被卤素取代发生自由基反应。这样特定的-氢原子(亦称烯丙基型氢原子)，通常比叔氢原子还容易被取代。反应(1)是工业上物产3-氯-1-丙烯的方法。它主要用于制备烯丙醇、环氧氯丙烷、甘油和树脂。环己烯中氢活性明显高于其它仲氢。7/2/202417（2）烯烃的卤代反应8/12/202317（3）炔氢的取代反应）炔氢的取代反应 炔氢的弱酸性炔氢的弱酸性原因分析原因分析炔烃叁键上的碳原子采取sp杂化，其s成分较多。s成分越多，离原子核越近，核的引力越强，电负性越大。因此，杂化轨道电负性由强至弱的次序为：spsp2sp3。故脂肪烃CH键酸性强弱次序为：CHCHCH2=CHHCH3CH2H，结论：炔氢的酸性比氨强，但比水和乙醇弱。H2OHCCHNH3H2C=CH2H3CCH3pKa15.7253436.542(9月10日，5-6到此止)作业P867习题15.2中的“1”的b,e,f,h；“2”的b,d7/2/202418（3）炔氢的取代反应8/12/202318炔氢的反应及应用炔氢的反应及应用 炔氢(乙炔或端位炔烃)可与碱金属（Li、Na、K）或强碱（如氨基钠）反应，产物：金属炔化物：应用应用：炔化钠不但是强碱，也是很强的亲核试剂(有机合成中间体)，它与伯氯代烷发生亲核反应，将低级炔烃转变为较高级炔烃：7/2/202419炔氢的反应及应用8/12/202319 炔烃的鉴定炔烃的鉴定炔氢可被硝酸银或氯化亚铜的氨溶液中Ag+或Cu+取代，生成炔化银白色沉淀或炔化亚铜棕红色沉淀：类反应很灵敏，现象明显，可用于鉴别炔氢。但注意注意：产物易爆炸，实验结束后要用稀酸处理(分解为原炔烃)：CH3CH2CCAg+HNO3CH3CH2CCH+AgNO37/2/202420炔烃的鉴定8/12/202320