第二章

烷烴(alkane)第一節烷烴的同系列及同分異構現象一、烷烴的同系列二、同分異構體三、結構式的書寫四、碳原子和氫原子的種類第二節烷烴的命名一、普通命名法二、烷基的命名三、系統命名法第三節烷烴的構型一、碳原子的四面體概念及分子模型二、碳原子的sp3雜化三、烷烴分子的形成四、分子立體結構的表示方法第四節烷烴的構象一、構象(conformation)二、乙烷的構象三、正丁烷的構象第五節烷烴的物理性質第六節烷烴的化學性質一、化學性質穩定二、氧化反應三、熱裂反應四、鹵代反應第七節烷烴的鹵代反應歷程一、甲烷的鹵代歷程二、鹵素對甲烷的相對反應活性三、氫原子反應活性與自由基的穩定性第八節過渡態理論一、反應進程的過渡態與能量變化二、甲烷氯代反應的能量變化三、過渡態與中間體、反應熱與活化能第九節甲烷和天然氣總目錄一、烷烴的同系列烷烴分子中碳原子間以單鍵相連，其余都與氫原子相連。與碳原子結合的氫原子數目已達到最高限度，不可能再增加了，所以稱為飽和烴（saturatedhydrocarbon）。烷烴的通式：CnH2n+2第一節

烷烴的同系列及同分異構現象

通式相同，結構相似，化學性質相似，物理性質隨碳原子數的增加而有規律變化的化合物系列——同系列（homologousseries）：

同系列中化合物互為同系物（homolog）系列差CH2

甲烷

乙烷

丙烷分子式相同，碳干構造不同——碳干異構(constitutionalisomerism)同分異構體的書寫方法（有3點，自學）分子式相同，結構不同的化合物為同分異構體——同分異構體正丁烷

異丁烷二、同分異構體構造式：三、構造式的書寫

鍵線式（骨架式）：端點和拐點為碳原子，氫省略

簡式：

伯碳（一級碳）1°（primary)：

直接與一個碳原子相連

仲碳（二級碳）2°(secondary)：直接與二個碳原子相連

叔碳（三級碳）3°(tertiary)：

直接與三個碳原子相連

季碳（四級碳）4°(quaternary)：直接與四個碳原子相連

與伯、仲、叔碳原子相連的氫原子稱伯、仲、叔氫（1°H、2°H、3°H）四、碳原子和氫原子的種類例如：

一、普通命名法二、烷基的命名三、系統命名法第二節

烷烴的命名一、普通命名法1.正(normal)某烷

C1～C10

甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸>C10

漢文數字2.異(iso)某烷

碳鏈一末端帶有兩個甲基。正己烷n-hexane衡量汽油品種的基準物質，其辛烷值為100特殊：含五或六個碳原子的碳鏈端第二個碳原子為季碳原子的烷烴稱為“新某烷”(neohexane)3.新某烷非新己烷

一價基：見教材P21表2-3.二價基：

三價基：

二、烷基的命名1.直鏈烷烴：某烷2.支鏈烷烴（1）選擇主鏈（母體）：選擇碳原子數最多的碳鏈為主鏈三、系統命名法例1戰、例牢2：躲給下下列有壯機物送選擇推主鏈虛線蝕框著錢的是羞主鏈如果礎兩條翠碳鏈就的碳截原子雹數相幫同時伐，選復擇含搬支鏈端較多稼的碳換鏈為伯主鏈蕉。故選A鏈為斜主鏈例3咱：ABa.從靠茂近取便代基貴一端幣開始姜編號頃；（2刮）主弊鏈碳懇原子警的位瞎次編彼號編號煙應從究左到珍右，面甲基淹位次嫩較小b.當有嗽幾種堆編號杯可能廢時，龜選擇前使取郊代基構具有袋“最臟低系麗列”爛即使拒取代幫基的盈編號椒順次仰逐項書比較胡為最郵小的秋編號波。取代刺基編申號：怨（上嚼）2角，6，8（下去）2蓬，4，8評（正昨確編外號）例4禿：IU鞋PA辟C法按萄取代羞基英垮文名吩稱的晌第一米個字變母的并次序鞋排列夠。2-甲基酒己烷特（2-me雙th辭yl帥he南xa揮ne）a.按取稀代基壤位次粱、取霧代基鴉名稱傻、母均體名留稱順晝序書嚼寫，疾取代庸基位旦次和怒取代慈基名滿稱之里間要求用半尼字線貍“－全”連六接起昏來，弊取代煉基名杏稱和個母體染名稱蜓間則蔥不用吐半字勻線連未接。（3繞）名稱只的書陜寫規叔則b.如果米含有霸幾個龍相同險的取奔代基鞭時，沙取代蹈基名錘稱前曾用二壟、三父、四……等表其示其央數目腎，其晶位次獵則必獄須逐銜個注幸明，鴨位次口的阿肝拉伯雕數字渡之間驅以“，”隔開亡。2,富3,卷5-三甲鄰基己書烷在IU葉PA背C命名墻法中柳，英仆文名該稱中勇的一麥、二腦、三妨和四蔬等數主字用共相應汁的詞完頭“mo滋no得”、“di捷”、“tr攪i”和“te療tr趁a”等表點示，售簡單攀的取倒代基服英文臂數字奔詞頭蟲不參礎加字叼母順勇序排響列，嗎但“is屑o”撒,“映ne忍o”則參碌與排明序。2,臟3,睬5-三甲洋基己陶烷2,周3,笑5-藏tr扣im剃et洪hy奸lh舟ex虜an剖e2,5-虹二甲齊基-袋3-米乙基互己烷3-et宗hy滿l-羽2,面5-義di犬me仰th與yl星he撐xa拒ne2,8-甚二甲臘基-本4-撇乙基斬壬烷4-et挎hy竄l-卻2,碰8-證di叔me究th蛇yl屈no凍na根nec.如果鄉豐含有示幾個政不同依的取悟代基責時，危按照鑰“次計序規僻則（se總qu渣en疼ce盼r帖ul弊e）”（嗚中國壞化學景會《有機畜化學約命名皆原則》規定），“較蕩優”堵基團矩寫在閘后面夏，而謎簡單蔥基團籠寫在浩前面。次序穴規則尊是為隨了表逝達某振些有田機化伸合物邁的立嘆體化晌學關標系，回需決芹定有芽關原沈子或語基團顯的排遮列次標序。育它的欣主要導內容揉如下澇：①單原例子取逼代基利按其秤原子伴序數斥大小綢排列禽，大抵者為努“較屬優”隨基團努。若薄為同牲位素或，則桌質量主大的針為“透較優喬”基躍團。旗例如:“＞染”表沃示“庭優于姨”②多原狀子取抽代基計則逐麥個原燥子順饞次比熊較，添排出婆優先潮次序婆。丁基劇異銀丙基兩個議基團蚊的第榜一個位原子況所連趁接的你原子盜或基襪團相稍同（C、H、H），糖則比亭較第蔥二個盆原子奏：丁基涌第二垮個碳寫：C、H、H；異丙口基第驗二個級碳：C、C、H因此講：異犯丙基風＞丁糾基③含有買雙鍵掘或三雕鍵基繭團，掏可以乳認為蛇連有予兩個罩或三榆個相理同原宰子。乙烯膏基第醬一個巖原子軌：C、C、H乙炔扶基第魂一個蕉原子完：C、C、C因此袍：乙淋炔基陡＞乙復烯基d.如果萌兩個幸不同語取代拔基的殖位次帳都符節合“最低惱系列”時，鞋按次磁序規切則順非序，“較優”基團縫后列何出。4-丙基-6馬-異丙蜂基壬窩烷4-is赴op深ro誰py招l-6-pr伶op端yl吊no吸na滅ne如果基支鏈海上還摸有取麻代基示時，榮這個拔取代托了的扛支鏈亮的名琴稱可沫放在氣括號弓中或鐮用帶抖撇的使數字襯來標尤明支志鏈中餓的碳膊原子濱。2-甲基-5無-（1,必2-二甲削基丙納基）缺癸烷或2-甲基-5手-1′,2′-二甲席基丙嘴基癸瞎烷結構構造分子中原子的排列順序構型分子中原子在空間的排列狀況構象由于單鍵的旋轉，形成分子中各原子或原子團的空間排布結構——性質——用途學習伯的線臺索：一、駛碳原役子的舅四面叫體概鞠念及精分子堵模型1.四面隱體概橡念（18笑74汪年家范休特霍乳夫（表荷蘭懲）和閉勒貝全爾提遷出：謠碳的扶四面效體結牲構）以甲撐烷為拳例C—曠H鍵長嬌：岡0.垮10宇9nm∠H帳CH鍵角商：1軍09澤°2昏8′第三藏節烷烴蔽的構撇型2.分子賓模型凱庫干勒模昆型、哈斯陶猛特模芽型3.構型壇(co懼nf蔬ig放ur舟at賺io粗n)凱庫蠻勒模援型球棒恨模型斯陶翁特模久型比例集模型具有為一定鍛構造嗓的分衫子中薄原子棵在空握間的丘排列持狀況——構型（1密）為蛛什么煤碳原順子具溫有四著價？（2見）4坑個C—機H鍵是賓等同葵的嗎巾？思考二、劑碳原山子的sp友3雜化1.碳原熄子的sp3雜化基態瓶激咳發態查雜化漢態2.順s膜p3雜化盒軌道撞特點方向育性更彼強4個sp3軌道材等同最穩收定的攀排列尤方式絡：正荷四面刪體（糕4個脫價鍵諷盡可材能遠盼離）三、眾烷烴揚分子咬的形帳成甲烷燥：CH4C—禿H鍵：sp3—s甲烷臨分子意的形估成C—粗H鍵sp3—s乙烷裳：C2H6C—把C鍵sp3—s責p3乙烷分子聰的形東成四、薪分子礙立體益結構寨的表棍示方架法1.楔形眠（傘右形）在透視豪式及米書寫甲烷去：甲烷暫凱庫堤勒模橡型楔形亮透視侮式乙烷坡：2.鋸架們（sa寫wh督or克se樂f待or捷mu脅la符)透視數式及枝書寫3.紐曼臨投影慘式(Ne失wm泡an廳p巧ro年je忙ct釀io硬n)及書齒寫一、股構象鋼(co右nf粥or統ma堵ti賠on齡)有一館定構者造的袖分子址通過韻單鍵尼的旋叛轉，足形成居各原濁子或相原子科團的頁空間券排布待。第四續節烷烴粒的構程象二、宣乙烷敬的構具象1.兩種助極限薯構象維的表圖達重疊殿式（耀順疊具式）ec望li山ps鎮ed仙c走on組fo叼rm甘at以io執n交叉嗎式（愿反疊捐式）st長ag聚ge嘗re剪d程co鳳nf提or像ma勒ti合on思考控：寫波出重弓疊式摩和交燃叉式鮮構象蔥的楔險形式秘、鋸它架式滲和紐彼曼式切。前后敢兩個置碳上獄的氫原子晚處于弓交叉肌位置前后辰兩個利碳上猜的氫原子鞋處于恩重疊門位置模型楔形那式鋸架撤式紐曼哨式模型鋸架青式紐曼適式楔形自式2.兩種橡極限束構象攻的位卸能變久化穩定望性比段較：辛交叉行式＞澤重疊智式思考如何孝分析倆交叉肅式構丙象和胃重疊鐮式構猜象的乖穩定唉性？秘（原勿子的倆空間電分布常、位旦能）三、塌正丁抵烷的擁構象圍繞C2—萄C3單鍵閘旋轉域形成拋各種害構象1.四種肅極限形構象魄式的塑表達對位跪交叉誰式（糟反疊畫式）部分橋重疊酒式（疲反錯要式）鄰位慨交叉屑式（揪順錯蠅式）全重證疊式子（順肯疊式嗓）2.四種膛極限器構象母的位壤能變駁化穩定魯性比科較：對位闖交叉主式＞耀鄰位骨交叉某式海＞稍部分攜重疊繪式速＞全誰重疊存式注意材：構秋造、塞構型險、構折象和并極限凡構象干的概躲念思考寫出離戊烷堆（C2—C3）的極序限構粉象式艙（紐究曼式赴、鋸荷架式完、楔概形式于）2.驅總結惑書寫純紐曼慈式、馬鋸架抖式、航楔形風式的天規律一、豎物態規律少：二、支沸點bo侄il撿in掌g假po近in乒t規律兆：三、帖熔點me釘lt葉in餃g戀po勇in呀t規律眠：隨相份對分活子質腫量的譜增加霜，氣畜態算—狠液態怠—夏固態C數增胸加，懇沸點郵升高案；B.正烷貢烴沸駕點＞礙支鏈男烷烴沸點（同罷碳數杠）C數增噴加，飯熔點疤升高建；B.偶數臺烷烴乖熔點泡＞奇雪數烷步烴熔點第五圾節烷烴網的物丸理性乖質四、耽相對謠密度規律樂:C數增久加，確相對沖密度(d)升高五、乓溶解證度so速lu延bi俯li仰ty規律蒜:難溶憤于水舍，易化溶于竭有機鞠溶劑設，尤晝其是擱烴類勞。相似頭相溶烷烴稅也是美一種怕溶劑籍。如度石油慚醚，普它是替含碳烘數較由低的下幾種旨烷烴污的混博合物醉，是村實驗耕室常斥用的串溶劑悼。通纏常以河沸程痛分為石油淚醚30右-6肢0（bp畏3誦0～60虜℃）石油錄醚60羅-9波0和石亦油醚90禾-1樹20等。一、臥化學虎性質燒穩定原因奸：（1姻）C—C獲、C朋—Hσ鍵的鑰鍵能悟大，陳不易攝破裂化學鍵C—CC—H鍵能/(kJ·mol-1)345.6415.3（2起）C—C鍵矩祖為0菊，C—飲H偶極櫻矩很朱小，電子燈云分蟲布均嫁勻，阿為非歡極性熔分子（3肆）鍵橡的斷卡裂：舉均裂第六靈節烷烴爽的化創學性援質二、貪氧化渡（ox揉id偷at砌io濤n）反應（自由儉基反澇應）1.燃燒用途醬：用羅作燃側料（示重要惱能源迅之一進）當體繼積比CH4∶O2（空氣遲）=哈1夢∶2釣（1散0）批瓦斯娛爆炸2.控制介氧化R：邪C20～C30代替騰動植脊物油搞脂制個造肥僑皂生產隔各種敘含氧蜻衍生阿物：卻醇、瓦醛、選酸等三、賄熱裂朱（py繭ro近ly鐘si蝦s）反擱應（自登由基勉反應糕）1.熱裂械：在斜高溫懼及無瞇氧條瓶件下浴發生賽鍵斷悶裂的尿分解線反應慰。生產敘燃料冒和化裳工原封料2.催化逼熱裂吹：應過用催化化劑據的熱弱裂反廣應稱扔催化草熱裂申反應生扛產高剩辛烷泰值汽銳油，遷提高鈔汽油外利用漠率六.四、瞧鹵代桶（he目lo弄ge斜na污ti鉗on）反粒應（黃自由責基反勿應）用途捎：落1）行生產拿氯代姥甲烷瓜混合義溶劑疑；2）幅控制深條件棗，制遭備一聰氯甲嘴烷。1.甲烷的的氯刑代2.甲烷國的鹵血代鹵素穴的活葉性：F2>分Cl2>考Br2>勢I2（1扒）為術什么濟鹵代盤反應幅不加業控制絹則可卷得到澇混合康產物嬌？（2退）反葬應體袋系中愿，有釘一氯振甲烷膚、未踏反應提完的螞甲烷塞，如匪何分增離？（3）派為什躍么鹵內素的材活性要：F2>讓Cl2>腫Br2>達I2？思考3.C3以上疾烷烴嫌的鹵蒼代從反烘應式償中可蛙看到匪：①鹽同一某化合兼物中事，不獨同的很氫原吊子被夏鹵代付的產薄率不榜同；②墳同一漠化合鄙物中歸，同猶一氫先原子蒼，不緞同的案鹵素惕，氫星被鹵妙代的扛產率芳不同越。討論授：（1區）氫秒原子律的鹵版代反倚應活塌性：每個鍬氫原碎子的噴反應輝概率糟=產碼率/附氫原茅子個暢數氯代煩反應鍛中氫樹原子侍的反斯應活絲式性：1°H：里43籃/6楊≈7夜6攤4/半9≈茄72°尼H：怠5遣7/泛2=餓28格.53°如H：猛3廈6/涉1=遙3陡6氯代骨：3賞°H墻∶猴2°儀H槳∶清1°岡H=困5∶盆4∶茅1溴代芝：3廊°H邀∶肚2°央H嫁∶乞1°兼H=林16察00票∶8這2∶啦1（2誦）根據亡反應感活性鼻，推跟測異惕構體鏡產率(自學)思考啊：為恥什么繁氫原擁子的疤鹵代昨反應娛活性國順序章為仇3°派>2墊°>防1°塞？反應做歷程鉗（或債反應脫機理匹）：化學匹反應破所經照歷的攏途徑逝或過李程。研究低內容熱：①菠反應漿步驟②徹反應歌中心③偽價鍵渴變化④腫影響合因素研究堡思路承：第七國節烷烴漫的鹵帆代反顯應歷改程（re澡ac據ti點on虛m醉ec抖ha派ni壤sm）一、既甲烷愛的鹵博代歷達程1.甲烷糞和氯艘氣反唇應的懶實驗暈事實午：2.根據后實驗筐事實競，提析出如姻下機她理：鏈引砌發（ch筐ai紐奉n屠in松it金ia災ti廉on）：鏈傳靠遞（ch芽ai袖n危pr難op輸ag姿at征io汗n）：理論區上可悶把所翠有甲迎烷分糞子中耗的氫磚原子競全奪抹去。股事實渣上，纏連鎖芝反應淘不可對能永和久傳盤遞下貍去，帥直到際自由離基互孫相結運合或搶與惰堤性物奔種結鍵合而摧失去盟活性宇時，蓮這個王連續衡的反卻應就景終止駱了。鏈終翻止（ch網ai摩n鋼te顛rm兄in牢at艱io賤n）：（1悼）請燃你用扒自由桶基鹵烏代反絡應機恰理解棋釋甲速烷氯煎代的照實驗事實盡。（2謀）為蕩什么以烷烴慨鹵代五反應立易得高到多抗鹵代負物？思考二、禮鹵素應對甲灰烷的毀相對置反應企活性鹵素霜的相扣對反央應活鼠性為婦：氟扎>肆氯侄>傘溴著>與碘反應冊活性丹的解捕釋：1.反應獻熱（re膊ac權ti嫁on印e尊nt辟ha異lp斧yΔrHm）解釋ΔrHm=燭(4晝35楊.1群+2爽42顫.5張)－（3去51伙.4嚇+4沸31瓶）=臂-壁10種4.皺8(kJ愉·m返ol－1)（放熱董）反應皇熱：庸一般獄來說羞，放蚊熱反鳥應較堂易進腳行，而吸北熱反局應較矮難進另行。甲烷銹鹵代矩的反陷應熱ΔrHm/（kJ娘·m枝ol－1）反應FClBrI反應（1）-129.7+4.1+66.9+136.4反應（2）-292.9-108.9-104.6-83.7總反應-422.6-104.8-37.3+52.72.活化透能（ac緒ti揪va倆ti慶on袖e蘿ne放rg僅y)活化盲能：呈為使境反應閱發生肌而必群須提辣供的底最低賊能量秒。活化凱能越攪低，姿反應基越易吐發生掌。活化能EFEClEBrEI(kJ·mol－1)4.216.775.2137.9鹵素株對烷劫烴的裹相對覆取代拼反應賄活性攏：F2＞桶Cl2＞叨Br2＞I2三、堪氫原驅子反鮮應活橡性與董自由婆基的討穩定旬性1、宮氫原偉子的購反應巴活性氫原糾子的傳反應猶活性股順序證為：3°較>班2°飾>遵1°2、圖自由變基及鼻其穩沸定性自由蟲基結肯構：甲烷

CH4

甲基自由基

CH3·

Csp3雜化Csp2雜化解離召能：同一炭類型量的鍵休（如C—蘋H）發生訊均裂啟時，善鍵的舒解離遙能愈表小，襖則自仙由基微愈容作易生碰成，辛生成禿的自確由基下也較朗穩定簽。自由基自由基類型1°1°1°2°3°C—H解離能kJ·mol－1

435.1410410397.5380.7自由強基的魔穩定競性順爺序為桂：3披°>輪2幻玉°>輪1屑°>CH3·氫原慣子的綠反應叔活性耽為：內3恥°>晌2妥°>臥1灰°鹵代坐反應筍的決宅速步莖驟：后生成割烷基忽自由農基一、悶反應榨進程帶的過貍渡態帥與能縱量變夏化1.反應湯進程鑼與過裳渡態慢（tr搖an田si憤ti朝onst釋at傍e）第八唱節過渡盛態理切論2.能量肺變化馳曲線乒圖——表示航反應秤進程運的能維量變遲化a：反應囑物位偉能（父峰谷斯）b：過渡膀態位輕能（吊峰頂板）c：產物質位能宣（峰吩谷）E：活化他能E′：逆反捧應的寨活化搬能ΔH：反應潑熱思考滑：（1吹）從家能量托變化配的角煉度描述反脫應進處程。（2格）左隨圖表曬示的驗反應箏是放熱還朝是吸孤熱？（3趨）過蝴渡態仰有什底么特承點？（1持）一窮步反慕應（2椅）多睬步驟蠟反應（1步）指腳出兩肆圖向述我們景提供那了什爹么反呼應信而息？（2證）對或于多趨步驟肉反應址，哪汗一步痛是決舟速步單驟？（3譜）如帖果反糖應有妖兩個鐘方向梁，如濁何控林制反井應向購預想墊方向訓進行模？思考二、須甲烷演氯代惕反應靈的能鉤量變泰化鏈增疲長：反應E/(kJ·mol－1)ΔH/(kJ·mol－1)

Ⅰ16.74.1Ⅱ4.2-109決速織步驟岸：第助一步——生成鞏甲基命自由渣基鏈終叛止：思考砌：請繪警出鏈榆引發（氯頃生成挽氯自鑒由基驕）的能量喚曲線螺圖，壓描述薄反應進程維。三、踩過渡艇態與獎中間橋體、至反應夜熱與巷活化導能過渡態中間體反應的中間狀態反應中產生的活潑質點未被測出可測出（穩定的中間體則可分離）位能的最高點（峰頂）位能低于過渡態、高于產物活化能反應熱過渡態與反應物內能差反應物與生成物的內能差反應發生所需的最低能量反應放出或吸收的能量E>0（實驗測定）通過鍵能計算，也可實驗測定

ΔH>0

吸熱；ΔH<0

放熱決定反應速率不能決定反應速率一、眼甲烷在的性鄙質和貓用途仇（恰自學尋）二、捆天然鴿氣和捕液化卻天然臨氣天然漿氣成分美：甲照烷（墾主要督）、局乙烷小、丙哄烷等武烴類斜化合功物，