烷烃化学性质.ppt

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1、烷烃的化学性质烷烃分子中的碳都是sp3杂化。甲烷具有正四面体的结构特征。当烷烃中的碳原子数大于3的时候,碳链就形成锯齿形状。烷烃中的碳氢键和碳碳键都是σ键。烷烃的结构特征1、电子云可以达到最大程度的重叠，所以比较牢固。2、σ键旋转时不会破坏电子云的重叠，所以σ键可以自由旋转。σ键的特点（1）两面角单键旋转时，相邻碳上的其他键会交叉成一定的角度()，称为两面角。两面角为0°时的构象为重叠式构象。两面角为60°时的构象为交叉式构象。两面角在0-60o之间的构象称为扭曲式构象。1、乙烷的构象伞式　锯架式纽曼式交叉式构象重叠式构象伞式，锯架式与纽曼式的

2、画法也适合于其它有机化合物（2）乙烷交叉式构象与重叠式构象的表示方法（3）乙烷交叉式构象与重叠式构象的能量分析C-H键长C-C键长键角两面角两氢相距110.7pm154pm109.5o60o250pm110.7pm154pm109.5o0o229pm0.25nm>0.24nm>0.229nmE重叠>E交叉E=12.1KJmol-1每个C-H、C-H重叠的能量约为4KJmol-1当二个氢原子的间距少于0.24nm（即二个氢原子的半径和）时，氢原子之间会产生排斥力，从而使分子内能增高，所以重叠式比交叉式内能高。（4）乙烷构象势能关系图以单键的旋转角度

3、为横坐标，以各种构象的势能为纵坐标。如果将单键旋转360度，就可以画出一条构象的势能曲线。由势能曲线与坐标共同组成的图为构象的势能关系图。稳定构象位于势能曲线谷底的构象非键连相互作用不直接相连的原子间的排斥力。转动能垒分子由一个稳定的交叉式构象转为一个不稳定的重叠式构象所必须的最低能量。（25°时转速达1011次/秒）扭转张力不稳定构象具有恢复成稳定构象的力量；2、正丁烷的构象正丁烷的构象比较乙烷要较为复杂一些。正丁烷的极端典型构象有四种：全重叠式邻位交叉部分重叠式对位交叉式能量旋转角4全重叠2，6部分重叠3，5邻位交叉1=7对位交叉2,4,6是不

4、稳定构象，1,3,5,7是稳定构象。1=7是优势构象（能量最低的稳定构象称为优势构象）沿C2-C3键轴旋转的转动能垒22.6kJ·mol-1（１）正丁烷的构象势能关系图构象分布在达到平衡状态时，各种构象在整个构象中所占的比例称为构象分布。15%15%70%（２）正丁烷的构象分布和能量计算分子总是倾向于以稳定的构象形式存在高级烷烃的碳链呈锯齿形由于分子主要以交叉式构象的形式存在，所以高级烷烃的碳链呈锯齿形。3、乙烷衍生物的构象分布1，2-二氯乙烷（对位交叉70%）1，2-二溴乙烷（对位交叉84%-91%）1，2-二苯乙烷（对位交叉>90%)乙二醇

5、2-氯乙醇大多数分子主要以交叉式构象的形式存在；在乙二醇和2-氯乙醇分子中，由于可以形成分子内氢键，主要是以邻交叉构象形式存在。4、烷烃的物理性质t外观：　状态颜色气味物理常数：　沸点（bp)熔点（mp)折光率（n)旋光度[α]λ密度（D)溶解度偶极矩（μ）光谱特征烷烃熔点的特点（1）随相对分子质量增大而增大。（2）偶数碳烷烃比奇数碳烷烃的熔点升高值大（如右图）。（3）相对分子质量相同的烷烃，叉链增多，熔点下降。奇数碳偶数碳熔点高低取决于分子间的作用力和晶格堆积的密集度。熔点沸点大小取决于分子间的作用力烷烃沸点的特点（1）沸点一般很低。（非极性，只

6、有色散力）（2）随相对分子质量增大而增大。（运动能量增大，范德华引力增大）（3）相对分子质量相同、叉链多、沸点低。（叉链多，分子不易接近）沸点分子间接触面积大作用力强分子间接触面积小作用力弱bp：36℃bp：9.5℃烷烃的密度均小于1（0.424-0.780）。偶极矩均为0。烷烃不溶于水，溶于非极性溶剂。（三）密度（四）饱和烃的偶极矩（五）溶解度烷烃异构体的熔点、沸点规律支链较多烷烃：熔点高、沸点低支链较少烷烃：沸点高、熔点低正戊烷异戊烷新戊烷bp36　28　9.5mp　-130　-160　-175、烷烃的化学性质（一）总体特点（二）烷烃的卤化和自

7、由基反应（三）烷烃的硝化、磺化、热裂解和催化裂解（四）烷烃的氧化和自动氧化１、稳定：对强酸，强碱，强氧化剂，强还原剂都不发生反应。２、烷烃的多数反应都是通过自由基机理进行的。（一）总体特点（二）烷烃的卤代和自由基反应卤代反应分子中的原子或基团被卤原子取代的反应称为卤代反应。１、烷烃的卤代取代反应分子中的原子或基团被其它原子或基团取代的反应称为取代反应。（1）甲烷的氯代反应式反应机理链引发链增长链终止H=7.5KJ/molEa=16.7KJ/molH=-112.9KJ/molEa=8.3KJ/mol过渡态理论过渡态的特点:（1）能量高。（2）极不

8、稳定，不能分离得到。（3）旧键未完全断开，新键未完全形成。任何一个化学反应都要经过一个过渡态才能完成。=反应坐标势能反应势