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烷烃,烯烃,炔烃性质

rainbow24999    2013-08-03    辛烷测定仪/十六烷测定仪    浏览 930 次

烷烃,烯烃,炔烃性质?... 烷烃,烯烃,炔烃性质?

精彩问答
7easthun 发布日期:2013-08-04
物理性质
烷烃随着分子中碳原子数的增多,其物理性质发生着规律性的变化:
1.常温下,它们的状态由气态、液态到固态,且无论是气体还是液体,均为无色。一般地,C1~C4气态,C5~C16液态,C17以上固态。
2.它们的熔沸点由低到高。
3.烷烃的密度由小到大,但都小于1g/cm^3,即都小于水的密度。
4.烷烃都不溶于水,易溶于有机溶剂。
CH3
|
注意:新戊烷(CH3—C—CH3)由于支链较多,常温常压下也是气体。
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CH3

化学性质

烷烃性质很稳定,在烷烃的分子里,碳原子之间都以碳碳单键相结合成链关,同甲烷一样,碳原子剩余的价键全部跟氢原子相结合.因为C-H键和C-C单键相对稳定,难以断裂。除了下面三种反应,烷烃几乎不能进行其他反应。

氧化反应

R + O2 → CO2 + H2O 或 CnH2n+2 + (3n+1)/2 O2----(点燃)---- nCO2 + (n+1) H2O

所有的烷烃都能燃烧,而且反应放热极多。烷烃完全燃烧生成CO2和H2O。如果O2的量不足,就会产生有毒气体一氧化碳(CO),甚至炭黑(C)。

以甲烷为例:

CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O

O2供应不足时,反应如下:

CH4 + 3/2 O2 → CO + 2 H2O

CH4 + O2 → C + 2 H2O

分子量大的烷烃经常不能够完全燃烧,它们在燃烧时会有黑烟产生,就是炭黑。汽车尾气中的黑烟也是这么一回事。

取代反应

R + X2 → RX + HX

由于烷烃的结构太牢固,一般的有机反应不能进行。烷烃的卤代反应是一种自由基取代反应,反应的起始需要光能来产生自由基。

以下是甲烷被卤代的步骤。这个高度放热的反应可以引起爆炸。

链引发阶段:在紫外线的催化下形成两个Cl的自由基

Cl2 → Cl* / *Cl

链增长阶段:一个H原子从甲烷中脱离;CH3Cl开始形成。

CH4 + Cl* → CH3+ + HCl (慢)

CH3+ + Cl2 → CH3Cl + Cl*

链终止阶段:两个自由基重新组合

Cl* 和 Cl*, 或

R* 和 Cl*, 或

CH3* 和 CH3*.

裂化反应

裂化反应是大分子烃在高温、高压或有催化剂的条件下,分裂成小分子烃的过程。裂化反应属于消除反应,因此烷烃的裂化总是生成烯烃。如十六烷(C16H34)经裂化可得到辛烷和辛烯(C8H18)。

由于每个键的环境不同,断裂的机率也就不同,下面以丁烷的裂化为例讨论这一点:

CH3-CH2-CH2-CH3 → CH4 + CH2=CH-CH3

过程中CH3-CH2键断裂,可能性为48%;

CH3-CH2-CH2-CH3 → CH3-CH3 + CH2=CH2

过程中CH2-CH2键断裂,可能性为38%;

CH3-CH2-CH2-CH3 → CH2=CH-CH2-CH3 + H2

过程中C-H键断裂,可能性为14%。

裂化反应中,不同的条件能引发不同的机理,但反应过程类似。热分解过程中有碳自由基产生,催化裂化过程中产生碳正离子和氢负离子。这些极不稳定的中间体经过重排、键的断裂、氢的转移等步骤形成稳定的小分子烃。
全部评论
我代表灰·岚 发布日期:2013-08-04
炔烃
开放分类: 化学、碳氢化合物

炔烃是一种有机化合物。属于不饱和烃。其官能团为碳碳三键(C≡C)。通式为CnH2n-2简单的炔烃化合物有乙炔(C2H2),丙炔(C3H4)等。因为乙炔在燃烧时放出大量的热,炔常被用来做焊接时的原料。
炔烃的碳原子2S轨道同一个2P轨道杂化,形成两个相同的SP杂化轨道。堆成地分布在碳原子两侧,二者之间夹角为180度。
乙炔碳原子一个SP杂化轨道同氢原子的1S轨道形成碳氢σ键,另一个SP杂化轨道与相连的碳原子的SP杂化轨道形成碳碳σ键,组成直线结构的乙炔分子。未杂化的两个P轨道与另一个碳的两个P轨道相互平行,“肩并肩”地重叠,形成两个相互垂直的π键。
炔烃的熔沸点低,密度小,难溶于水,易溶于有机溶剂
化学活性比烯烃弱
炔烃能被高锰酸钾氧化,产物为羧酸。
在水和高锰酸钾存在的条件下,温和条件: PH=7.5时, RC≡CR' → RCO-OCR'
剧烈条件:100°C时,RC≡CR' → RCOOH + R'COOH
CH≡CR → CO2 + RCOOH
炔烃与臭氧发生反应,生成臭氧化物,后者水解生成α—二酮和过氧化物,随后过氧化物将α-二酮氧化成羧酸。
  炔烃中C≡C的C是sp杂化,使得Csp-H的σ键的电子云更靠近碳原子,增强了C-H键极性使氢原子容易解离,显示“酸性”。
  电负性:sp>sp2>sp3,酸性大小顺序:乙炔>乙烯>乙烷。
  连接在C≡C碳原子上的氢原子相当活泼,易被金属取代,生成炔烃金属衍生物叫做炔化物.
CH≡CH + Na → CH≡CNa + 1/2H2↑(条件NH3)
CH≡CH + 2Na → CNa≡CNa + 1/2 H2↑ (条件NH3,190℃~220℃)
CH≡CH + NaNH2 → CH≡CNa + NH3 ↑
CH≡CH + Cu2Cl2 (2AgCl) → CCu≡CCu( CAg≡CAg )↓ + 2NH4Cl +2NH3 ( 注意:只有在三键上含有氢原子时才会发生,用于鉴定端基炔RH≡CH)。
炔与带有活泼氢的有机物发生亲核加成反应:
在氯化亚铜催化剂时:CH≡CH + HCN → CH═CH-CN
炔会发生聚合反应:2CH≡CH →CH=CH-C≡CH (乙烯基乙炔) + CH≡CH →CH2=CH-C≡C-CH=CH2(二乙烯基乙炔)
小徐答应 发布日期:2013-08-04
烯烃
开放分类: 化学、碳氢化合物

烯烃是指含有C=C键(碳-碳双键)(烯键)的碳氢化合物。属于不饱和烃,分为链烯烃与环烯烃。按含双键的多少分别称单烯烃、二烯烃等。双键中有一根易断,所以会发生加成反应。

链单烯烃分子通式为CnH2n,常温下C2—C4为气体,是非极性分子,不溶或微溶于水。双键基团是烯烃分子中的功能基团,具有反应活性,可发生氢化、卤化、水合、卤氢化、次卤酸化、硫酸酯化、环氧化、聚合等加成反应,还可氧化发生双键的断裂,生成醛、羧酸等。

可由卤代烷与氢氧化钠反应制得:

RCH2CH2X + NaOH —— RHC=CH2 + NaX + H2O (X为氯、溴、碘)

也可由醇失水或由邻二卤代烷与锌反应制得。小分子烯烃主要来自石油裂解气。环烯烃在植物精油中存在较多,许多可用作香料。 烯类是有机合成中的重要基础原料,用于制聚烯烃和合成橡胶。
    物理性质
C1~C4烯烃为气体;C5~C18为液体;C19以上固体。在正构烯烃中,随着相对分子质量的增加,沸点升高。同碳数正构烯烃的沸点比带支链的烯烃沸点高。相同碳架的烯烃,双键由链端移向链中间,沸点,熔点都有所增加。
反式烯烃的沸点比顺式烯烃的沸点低,而熔点高,这是因反式异构体极性小,对称性好。与相应的烷烃相比,烯的沸点、折射率,水中溶解度,相对密度等都比烷的略大些。
    化学性质
烯烃的特征反应都发生在官能团 C=C 和 α-H 上。
⒈催化加氢反应
CH2=CH2+H2→CH3—CH3
烯烃与氢作用生成烷烃的反应称为加氢反应,又称氢化反应。
加氢反应的活化能很大,即使在加热条件下也难发生,而在催化剂的作用下反应能顺利进行,故称催化加氢。
在有机化学中,加氢反应又称还原反应。
这个反应有如下特点:
1.转化率接近,产物容易纯化,(实验室中常用来合成小量的烷烃;烯烃能定量吸收氢,用这个反应测定分子中双键的数目)。
2.加氢反应的催化剂多数是过渡金属,常把这些催化剂粉浸渍在活性碳和氧化铝颗粒上;不同催化剂,反应条件不一样,有的常压就能反应,有的需在压力下进行。工业上常用多孔的骨架镍(又称Raney镍)为催化剂。
3.加氢反应难易与烯烃的结构有关。一般情况下,双键碳原子上取代基多的烯烃不容易进行加成反应。
4.一般情况下,加氢反应产物以顺式产物为主,因此称顺势加氢。
5.催化剂的作用是改变反应途径,降低反应活化能。一般认为加氢反应是H2和烯烃同时吸附到催化剂表面上,催化剂促进H2的 σ键断裂,形成两个M-H σ键,再与配位在金属表面的烯烃反应。
6.加氢反应在工业上有重要应用。石油加工得到的粗汽油常用加氢的方法除去烯烃,得到加氢汽油,提高油品的质量。又如,常将不饱和脂肪酸酯氢化制备人工黄油,提高食用价值。
7.加氢反应是放热反应,反应热称氢化焓,不同结构的烯烃氢化焓有差异。
⒉加卤素反应:
烯烃容易与卤素发生反应,是制备邻二卤代烷的主要方法:
CH2=CH2+X2→CH2X CH2X
1.这个反应在室温下就能迅速反应,实验室用它鉴别烯烃的存在(溴的四氯化碳溶液是红棕色,溴消耗后变成无色)。
2.不同的卤素反应活性规律:
氟反应激烈,不易控制;碘是可逆反应,平衡偏向烯烃边;常用的卤素是Cl2和Br2,且反应活性Cl2>Br2。
3.烯烃与溴反应得到的是反式加成产物,产物是外消旋体。
三、加质子酸反应
烯烃能与质子酸进行加成反应:
CH2=CH2+HX→CH3 CH2X
特点:
1.不对称烯烃加成规律
当烯烃是不对称烯烃(双键两碳被不对称取代)时, 酸的质子主要加到含氢较多的碳上,而负性离子加到含氢较少的碳原子上称为马尔科夫尼科夫经验规则,也称不对称烯烃加成规律。烯烃不对称性越大,不对称加成规律越明显。
2.烯烃的结构影响加成反应
烯烃加成反应的活性:
(CH3)2C=CH2 > CH3CH=CH2 > CH2=CH2
3.质子酸酸性的影响
酸性越强加成反应越快,卤化氢与烯烃加成反应的活性:
HI > HBr > HCl
酸是弱酸如H2O和ROH,则需要强酸做催化剂。
烯烃与硫酸加成得硫酸氢酯,后者水解得到醇,这是一种间接合成醇的方法:
CH3CH=CH2+H2SO4→H3CCHCH3----(H2O)----CH3CHCH3+H2SO4
│ │
OSO3H OH
四、加次卤酸反应
烯烃与卤素的水溶液反应生成β-卤代醇:
CH2=CH2+HOX→CH3 CH2OX
卤素、质子酸,次卤酸等都是亲电试剂,烯烃的加成反应是亲电加成反应。反应能进行,是因为烯烃π键的电子易流动,在环境(试剂)的影响下偏到双键的一个碳一边。如果是丙烯这样不对称烯烃,由于烷基的供电性,使π键电子不均匀分布,靠近甲基的碳上有微量正电荷 ,离甲基远的碳上带有微量的负电荷 ,在外电场的存在下,进一步加剧正负电荷的分离,使亲电试剂很容易与烯烃发生亲电加成。
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