Archived Version

Appearance

01 烃 + 甲烷 + 烷烃 ​

烃的概念和分类 ​

烃：有机化学上碳氢化合物的总称（“碳”、“氢”二字连读）tan  qing−>t  ing。

仅含碳 C、氢 H 两种元素的有机化合物称为碳氢化合物，也称为烃类。

分类方式 1：根据碳原子间成键方式的不同 ​

饱和烃

饱和烃又叫烷烃，就是只有碳碳单键的的烃。

比如乙烷，C 与 C 之间都是以单键形式连接起来的（如下图），C 的外围最多接 4 个原子，所以像乙烷这种，就叫饱和烃或烷烃，因为吃饱了，键接原子的数目已经达到最大值。

烷的意思

“烷”（-ane 后缀）狭义指碳元素的饱和氢化物，广义指所有母体分子不含不饱和键的分子型氢化物。

链状烷烃定义

链状烷烃是指具有以下特征的一类有机化合物：

一、碳原子连接方式

  • 由碳（C）和氢（H）两种元素组成。

  • 碳原子之间以单键相连，形成链状结构。这种链状结构可以是直链，也可以带有支链。

二、通式及氢原子数

具有通式 CnH2n+2。即对于每 n 个碳原子，氢原子的数目为 2n + 2 个，这体现了烷烃分子中碳原子和氢原子的数量关系。

三、化学性质

  • 相对比较稳定。因为碳 - 碳单键和碳 - 氢单键的键能较大，在一般条件下不易断裂。

  • 具有饱和性，由于所有的碳键均已被氢原子饱和，所以不能再发生加成反应，但在特定条件下可以发生取代反应（如与卤素单质在光照条件下发生卤代反应）、氧化反应（如燃烧）等。

四、物理性质

  • 随着碳原子数的增加，其物理性质呈现出规律性的变化。例如，在常温常压下，含 1 - 4 个碳原子的烷烃为气态，5 - 16 个碳原子的烷烃为液态，17 个碳原子以上的烷烃为固态。
  • 随着碳原子数的增多，烷烃的熔沸点逐渐升高，密度逐渐增大。
环状烷烃定义

环状烷烃的含义如下：

一、基本组成和结构

由碳（C）和氢（H）两种元素组成。

碳原子之间以单键相互连接，并且首尾相连形成闭合的环状结构。

二、通式

单环烷烃的通式为 CnH2n，与链状烷烃的通式不同，这体现了环状结构对氢原子数目的影响。

三、化学性质

与链状烷烃类似，由于只含有碳 - 碳单键和碳 - 氢单键，键能较大，化学性质比较稳定。 具有饱和性，不能发生加成反应。在一定条件下可以发生取代反应，例如在光照条件下与卤素单质发生卤代反应。 相比链状烷烃，环状烷烃在环张力的作用下，其化学活性在某些方面略有差异，如小环烷烃（如环丙烷、环丁烷）容易发生开环反应。

四、物理性质

随着碳原子数的增加，物理性质也有一定的变化规律。一般来说，碳原子数越多，熔沸点越高，密度越大。 环状烷烃的熔沸点和密度与相应碳原子数的链状烷烃相比有所不同，通常环状烷烃的熔沸点、密度比相同碳原子数的链状烷烃略高。

不饱和烃含义

就是不全是 C−C 单键，没有达到最大键接原子数目。

比如烯烃（如下图）含有 C−C 双键。

比如炔烃（如下图）含有 C−C 三键。

它们还可以键接更多原子，碳碳键断裂一根，多出手去接原子。比如乙烯和氢气反应：

又如芳香烃加 H 原子，变成环己烷。

总之，不饱和烃都是可以再加上原子的。

分类方式 2：根据碳骨架的不同，可以将烃分为链状烃和环状烃 ​

烯烃

一、组成与结构

由碳（C）和氢（H）两种元素组成。

分子中含有碳碳双键（C = C），这是烯烃的官能团，它决定了烯烃的主要化学性质。

二、通式

单烯烃的通式为 CnH2n（n⩾2），每增加一个双键，氢原子数就比相同碳原子数的烷烃少 2 个。

三、化学性质

  • 加成反应

碳碳双键中的 π 键容易断裂，可与多种试剂发生加成反应，比如与氢气加成生成烷烃、与卤素加成生成卤代烷烃、与卤化氢加成生成卤代烷烃、与水加成生成醇等。

  • 氧化反应

可以被氧化剂氧化，例如被酸性高锰酸钾溶液氧化，使高锰酸钾溶液褪色，同时烯烃被氧化为相应的羧酸、酮等产物；在催化剂存在下，烯烃可被氧气氧化为环氧化物等。

  • 聚合反应

多个烯烃分子可以通过加成聚合反应形成高分子化合物，例如乙烯聚合成聚乙烯。

四、物理性质

随着碳原子数的增加，烯烃的物理性质呈现出一定的规律变化。

一般来说，含 2 - 4 个碳原子的烯烃在常温常压下为气态，5 个碳原子以上的烯烃为液态或固态。

随着碳原子数的增多，烯烃的熔沸点逐渐升高，密度逐渐增大。

炔烃

炔烃是指分子中含有碳碳三键（-C≡C-）的不饱和烃。

甲烷 ​

结构 ​

甲烷 CH4 分子中的碳原子以最外层的 4 个电子与 4 个氢原子的电子形成 4 个 C－H 共价键。

电子式为：

用小杠代替电子式中的电子对，就变为结构式：

但注意，甲烷的真实结构并不是平面型，而是空间立体结构：

物理性质 ​

甲烷是一种无色、无味的气体，密度比空气小，极难溶于水。

甲烷是天然气的主要成分之一，甲烷其实无毒，但是易爆。

化学性质 ​

通常状况下，甲烷性质比较稳定，与强酸、强碱、强氧化剂（KMn4(H+),K2Cr2O7）都不反应。但在特定的条件下，甲烷也能发生某些反应。

(1) 氧化反应 ​

甲烷在空气中燃烧的化学方程式为

CHA4A+ 2OA2→点燃COA2+2HA2O

现象为安静地燃烧，火焰呈淡蓝色。

(2) 甲烷与 Cl2 的取代反应 ​

又称光照卤代，反应条件为光照，CH4 上的 H 原子会被卤素原子 Cl,Br 取代。

解释

A 装置：

  • 颜色变浅：因为 Cl2 发生反应，逐渐减少
  • 油状液滴：因为反应生成了一些有机物
  • 白雾：是 HCl 遇到水蒸气形成的小液滴
  • 液面上升：因为 HCl 极易溶于水
  • NaCl 析出：因为 HCl 溶于水后电离出 Cl−，而 NaCl 是饱和的，因此会有部分 NaCl 固体析出

B 装置：

无现象：说明甲烷要与 Cl2 发生卤代反应，必须要有光照条件。

（但也不要用强光直射，可能会导致反应剧烈，发生爆炸。应用漫射光照射。）

一次只取代一个 H 原子，H,Cl 交换位置

所以 1mol CH4 全部转化为 CCl4，需要 4mol  Cl2

CH3Cl 是气体不管是在常温常压下还是在标况下。

CH2Cl2,CHCH3,CCl4 在常温常压下就是液体，标况下更是液体。

其中，CHCl3 俗称氯仿。

CCl4 常常拿来作萃取剂。

所以只有 CH3Cl 是气体在标况和常温常压下都是。

烷烃 ​

物理性质 ​

状态：甲烷 - 丁烷（n⩽4）常温常压下都是气态，n>4 时为液态。但是有特例，新戊烷是气态在常温常压下，如下。

溶解性：难溶于水，有机溶剂。（遵循相似相溶的特性，有机物易溶于有机溶剂）

化学性质 ​

1 通常较稳定，不能被酸性高锰酸钾溶液等强氧化剂氧化，也不能与强酸、强碱发生反应。

2 烷烃完全燃烧的通式为：

3 在光照条件下，烷烃与 Cl2、Br2 等卤素单质的气体发生取代反应，生成多种卤代产物和相应的卤化氢气体。

烷烃与卤素单质发生一卤代反应的通式为：

CAnHA2n+2+XA2→光照CAnHA2n+1X+HX

距离 2025 高考还有 -103 天。

Released under the MIT License.

Copyright © 2021-present