烷烴有哪些物理性質

A. 烷烴的主要性質有哪些

烷烴的物理性質
有機化合物的物理性質通常包括化合物的狀態、熔點、沸點、比重、折光率、溶解度、旋光度,這些物理常數是用物理方法測定出來的,可以從化學和物理手冊中查出來.
烷烴的化學性質
烷烴的化學大多涉及自由基鏈式反應,這些反應要在很劇烈的條件下才能發生,並通常得到的是混合的產物.需要有一個活潑的質點－－典型的是一個原子或自由基－－來對烷烴分子發起進攻.產生活潑的質點需要劇烈的條件：例如把鹵素分子離解為原子,或者甚至把烷烴分子本身離解.
活潑質點進攻時,從烷烴中奪取氫,於是烷烴就轉變成一個活潑的質點,該質點又把反應過程繼續下去,也就是使鏈連續下去.但是一個烷烴分子含有許多氫原子,因此最終所得到的產物將取決於這些氫原子中哪一個被奪取.雖然進攻的質點可能表現出悔消某種選擇性,但是它能從分子的任何部分奪取氫原子,因而導致形成許多異構產物.
1.物質狀態：在室溫和一個大氣壓下,C1-C4是氣體,C5-C16是液體,C17以上是固體.
2.沸點：正烷烴的沸點是隨著分子量的增加而有規律升高.液體沸點的高低決定了分子間引力的大小,分子間引力愈大,使之沸騰就必須提供更多的能量,所以沸點就愈高.而分子間引力的大小取決了分子結構.
分子間的引力稱為范德華引力（靜電引力,誘導力和色散力）.
正烷烴的偶極距都等於零.是非極性分子.引力是由於色散力所產生的,分子量越大,即碳原子數越多,電子數也越多.分子間接觸面增大,色散力當然也就越大沸點就越高.
色散力只有近距離內才能有效地產生作用,隨粗前啟著距離的增大而減弱.在分子量相同的烷烴中,含支鏈的分岩如子中由於支鏈的阻礙,使分子間靠近接觸的程度不如正烷烴.所以正烷烴的沸點高於它的異構體.
正戊烷 b.p.36.10C 新戊烷 b.p.9.50C
3.熔點；正烷烴的熔點,同系列C1-C3不那麼規則,但C4以上的是隨著碳原子數的增加而升高.不過,其中偶數的升高多一些,以至含奇數和含偶數的碳原子的烷烴各構成一條熔點曲線,偶數在上,奇數在下.
在晶體中,分子間的作用力不僅取決於分子的大小,而且取決於警惕中碳鏈的空間排布情況.排列緊密（分子間的色散力就大）熔點就高.
在共價化合物晶格中的質點是分子,偶數碳的烷烴具有較高的對稱性,使碳鏈之間的排列比奇數的緊密（分子間的色散力大）.所以.含偶數的烷烴的熔點比奇數的升高就多一些.
正戊烷 m.p.–1290C 新戊烷 m.p.–16.60C
4.比重正烷烴的比重是隨著碳原子的數目增加逐漸有所增大,二十烷以下的按近於0.78.這也與分子間引力有關,分子間引力增大,分子間的距離相應減小,比重則增大.
5.溶解度：烷烴不容與水,能溶於某些有機溶劑,尤其是烴類中.「相似相溶」,結構相似,分子間的引力相似,就能很好溶解.烷烴的化學性質
烷烴的化學大多涉及自由基鏈式反應,這些反應要在很劇烈的條件下才能發生,並通常得到的是混合的產物.需要有一個活潑的質點－－典型的是一個原子或自由基－－來對烷烴分子發起進攻.產生活潑的質點需要劇烈的條件：例如把鹵素分子離解為原子,或者甚至把烷烴分子本身離解.
活潑質點進攻時,從烷烴中奪取氫,於是烷烴就轉變成一個活潑的質點,該質點又把反應過程繼續下去,也就是使鏈連續下去.但是一個烷烴分子含有許多氫原子,因此最終所得到的產物將取決於這些氫原子中哪一個被奪取.雖然進攻的質點可能表現出某種選擇性,但是它能從分子的任何部分奪取氫原子,因而導致形成許多異構產物.

B. 烷烴的物理性質和化學性質

烷烴
烷烴即飽和烴，是只有碳碳單鍵的鏈烴，是最簡單的一類有機化合物。由於烷烴的穩定結構，所有的烷烴都能穩定存在。
物理性質
烷烴密度比水小(甲烷到丁烷)為氣態，5-17之間的(戊烷到十七烷)為液態，18個碳(十八烷)以上為固態。
化學性質
烷烴性質很耐弊穩定，因為C-H鍵和C-C雙鍵相對穩定，難以斷搭悉裂。烷烴的化學性質不活潑，難於氧化，不能使溴水或酸性高錳酸鉀溶液褪色，其主要反應是取代反應。最小的烷烴是甲知畝乎烷。

C. 烷烴的物理性質

1.物質狀態：在室溫和一個大氣壓下,C1-C4是氣體,C5-C16是液體,C17以上是固體.
2.沸點：正烷烴的沸點是隨著分子量的增加而有規律升高.液體沸點的高低決定了分子間引力的大小,分子間引力愈大,使之沸騰就必須提供更多的能量,所以沸點就愈高.而分子間引力的大小取決了分子結構.
分子間的引力稱為范德華引力（靜電引力,誘導力和色散力）.
正烷烴的偶極距都等於零.是非極性分子.引力是由於色散力所產生的,分子量越大,即碳原子數越多,電子數也越多.分子間余頃輪接觸面增大,色散力當然也就越大沸點就越高.
色散力只有近距離內才能有效地產生作用,隨著距離的增大而減弱.在分子量相同的烷烴中,含支鏈的分子中由於支鏈的阻礙,使分子間靠近接觸的程度不如正烷烴.所以正烷烴的沸點高於它的異構體.
正戊烷 b.p.36.10C 新戊烷豎信 b.p.9.50C
3.熔點；
正烷烴的熔點,同系列C1-C3不那麼規則,但C4以上的是隨著碳原子數的增加而升高.不過,其中偶數的升高多一些,以至含奇數和含偶數的乎大碳原子的烷烴各構成一條熔點曲線,偶數在上,奇數在下.

D. 烷烴性質有哪些主要性質

烷烴的主要性質如下：

• 烷烴的密度(density)隨相對分子質量增大而增大，這也是分子間相互作用力的結果，密度增加到一定數值後，相對分子質量增加而密度變化很小。

• 在同分異構體中，分子結構不同，分子接觸面積不同，相互作用力也不同，正戊烷沸點36.1℃，2-甲基丁烷沸點25℃，2,2-二甲基丙烷沸點只有9℃。叉鏈分子由於叉鏈的位阻作用，其分子不能像正烷烴那樣接近，分子間作用力小，沸點較低。

• 化學鍵均裂產生自由基。由自由基引發的反應稱為自由基反應，或稱自由基型的鏈反應(chain reaction)。自由基反應一般都經過鏈引發(initiation )、鏈轉移(propagation，或稱鏈生成）、鏈終止(termirrntimi)三個階段。鏈引發階段是產生自由基的階段。由於鍵的均裂需要能量，所以鏈引發階段需要加熱或光照。

• 烷烴中的氫原子被鹵原子取代的反應稱為鹵化反應(halogenation)。鹵化反應包括氟化(fluorinate)，氯化(chlorizate)，溴化(brominate)和碘化(iodizate)。但有實用意義的鹵化反應是氯化和溴化。

• 無氧存在時，烷烴在髙溫（800℃左右）發生碳碳鍵斷裂，大分子化合物變為小分子化合物，這 個反應稱為熱裂(pyrolysis)。石油加工後除得汽油外，還有煤油、柴油等相對分子質量較大的烷烴；通過熱裂反應，可以變成汽油、甲烷、乙烷、乙烯及丙烯等小分子的化合物，其過程很復雜，產 物也復雜；碳碳鍵、碳氫鍵均可斷裂，斷裂可以在分子中間，也可以在分子一側發生；分子愈大，愈易斷裂，熱裂後的分子還可以再進行熱裂。熱裂反應的反應機制是熱作用下的自由基反應，所用的原料是混合物。

烷烴：

烷烴（wán tīng），即飽和鏈烴（saturated group)，是碳氫化合物下的一種飽和烴，其整體構造大多僅由碳、氫、碳碳單鍵與碳氫單鍵所構成，同時也是最簡單的一種有機化合物。

E. 烷烴的物理性質

烷烴的物理性質隨分子中碳原子數的增加，呈現規律性的變化。
在室溫下，含有1～4個碳原子的烷烴為氣體；常溫下，含有5～10個碳原子的烷烴為液體；含有10～16個碳原子的烷烴可以為固體，也可以為液體；含有17個碳原子以上的正烷烴為固體，但直至含有60個碳原子的正烷烴（熔點99℃），其熔點(melting point)都不超過100℃。低沸點(boiling point)的烷烴為無色液體，有特殊氣味；高沸點烷烴為黏稠油狀液體，無味。烷烴為非極性分子(non-polar molecule)，偶極矩(dipole moment)為零，但分子中電荷的分配不是很均勻的，在運動中可以產生瞬時偶極矩，瞬時偶極矩間有相互作用力（色散力）。此外分子間還有范德華力，這些分子間的作用力比化學鍵的小一二個數量級，克服這些作用力所需能量也較低，因此一般有機化合物的熔點、沸點很少超過300℃。
正烷烴的沸點隨相對分子質量的增加而升高，這是因為分子運動所需的能量增大，分子間的接觸面（即相互作用力）也增大。低級烷烴每增加一個CH2，（成為其同系物），相對分子質量變化較大，沸點也相差較大，高級烷烴相差較小，故低級烷烴比較容易分離，高級烷烴分離困難得多。
在同分異構體中，分子結構不同，分子接觸面積不同，相互作用力也不同，正戊烷沸點36.1℃，2-甲基丁烷沸點25℃，2,2-二甲基丙烷沸點只有9℃。叉鏈分子由於叉鏈的位阻作用，其分子不能像正烷烴那樣接近，分子間作用力小，沸點較低。
固體分子的熔點也隨相對分子質量增加而增高，這與質量大小及分子間作用力有關外，還與分子在晶格中的排列有關，握前敗分子對稱性高，排列比較整齊，分子間吸引力大，熔點就高。在正烷烴中，含單數碳原子的烷烴其熔點升高較含雙數碳原子的少。
通過X射線衍射方法分析，固體正段顫烷烴晶體為鋸齒形，在單數碳原子齒狀鏈中兩端甲基同處在一邊，如正戊烷，雙數碳鏈中兩端甲基不在同一邊，如正己烷，雙數碳鏈彼此更為靠近，相互作用力大，故熔點升高值較單數碳鏈升髙值較大一些。
烷烴的密度(density)隨相對分子質量增大而增大，這也是分子間相互作用力的結果，密度增加到一定數值後，相對分子質量增加而密度變化很小。
與碳原子數相等的鏈烷烴相比，環烷烴的沸點、熔點和密度均要髙一些。這是因為鏈形化合物可以比較自由地搖動，分子間「拉」得不緊，容易揮發，所以沸點低一些。由於這種搖動，比較難以在晶格內做有次序的排列，所以熔點也低一些。由於沒有環的牽制，鏈形化合物的排列也較環形化合物鬆散些，所以密度也低一些。同分異構體和順反異構體也具有不同的物理性質。下表是若干烷烴和環烷烴的物理常數。 1.碳自由基的定義和結構
某一鍵均裂時會產生帶有孤電子的原子或基團，稱之為自由基。孤電子在氫原子上的自由基稱為氫自由基。孤電子在碳原子上的自由基稱為碳自由悔姿基。烷烴中的碳氫鍵均裂時會產生一個氫自由基和一個烷基自由基即碳自由基。自由基碳sp2雜化，三個sp2雜化軌道具有平面 三角形的結構，每個sp2雜化軌道與其它原子的軌道通過軸向重疊形成σ鍵，成鍵軌道上有一對自旋相反的電子。一個p軌道垂直於此平面，p軌道被一個孤電子占據。
2.鍵解離能和碳自由基的穩定性
(1)鍵解離能
分子中的原子總是圍繞著它們的平衡位置做微小的振動，分子振動類似於彈簧連接的小球的運動，室溫時，分子處於基態，這時振幅很小，分子吸收能量，振幅增大。如果吸收了足夠的能量，振幅增大到一定程度，鍵就斷了，這時吸收的熱量，是鍵解離反應的焓(ΔH)，是這個鍵的鍵 能，或稱鍵解離能(bond-dissociation energy)，用Ed表示。
(2)碳自由基的穩定性
自由基的穩定性，是指與它的母體化合物的穩定性相比較，比母體化合物能量高得多的較不穩定，高得少的較穩定。從上面C一H鍵的解離能數據可以看出：CH4中C—H鍵解離，其解離能最大，在同列系中第一個化合物往往是比較特殊的；CH3CH3與CH3CH2CH3中斷裂一級碳上的氫，解離能較CH4稍低，形成的均為一級自由基；CH3CH2CH3中斷裂二級碳原子上的氫， 其解離能又低一些，形成二級自由基；(CH3)3CH中三級碳原子上的氫斷裂，其解離能最低，形成三級自由基。這些鍵解離反應中，產物之一是，均是相同的，因此鍵解離能的不同，是反映了碳自由基的穩定性不同。解離能越低的碳自由基越穩定。因此碳自由基的穩定性順序為
3°C·>2°C·>1°C·>H3C·
在烷烴分子中，C—C鍵也可解離。
3.自由基反應的共性
化學鍵均裂產生自由基。由自由基引發的反應稱為自由基反應，或稱自由基型的鏈反應(chain reaction)。自由基反應一般都經過鏈引發(initiation )、鏈轉移(propagation，或稱鏈生成）、鏈終止(termirrntimi)三個階段。鏈引發階段是產生自由基的階段。由於鍵的均裂需要能量，所以鏈引發階段需要加熱或光照。
有些化合物十分活潑，極易產生活性質點自由基，這些化合物稱之為引發劑(initiator)。有時也可以通過單電子轉移的氧化還原反應來產生自由基。鏈轉移階段是由一個自由基轉變成另一個自由基的階段，猶如接力賽一樣，自由基不斷地傳遞下 去，像一環接一環的鏈，所以稱之為鏈反應。鏈終止階段是消失自由基的階段。自 由基兩兩結合成鍵。所有的自由基都消失了，自由基反應也就終止了。
自由基反應的特點是沒有明顯的溶劑效應，酸、鹼等催化劑對反應也沒有明顯影響，當反應 體系中有氧氣（或有一些能捕捉自由基的雜質存在）時，反應往往有一個誘導期(inction period) 。 烷烴中的氫原子被鹵原子取代的反應稱為鹵化反應(halogenation)。鹵化反應包括氟化(fluorinate)，氯化(chlorizate)，溴化(brominate)和碘化(iodizate)。但有實用意義的鹵化反應是氯化和溴化。
1.甲烷的氯化
甲烷在紫外光或熱（250～400℃）作用下，與氯反應得各種氯代烷。
如果控制氯的用量，用大量甲烷，主要得到氯甲烷；如用大量氯氣，主要得到四氯化碳。工業上通 過精餾，使混合物一一分開。以上幾個氯化產物，均是重要的溶劑與試劑。
甲烷氯化反應的事實是：
①在室溫暗處不發生反應；
②髙於250℃發生反應；
③在室溫有光作用下能發生反應；
④用光引發反應，吸收一個光子就能產生幾千個氯甲烷分子；
⑤如有氧或有一些能捕捉自由基的雜質存在，反應有一個誘導期，誘導期時間長短與存在這些雜質多 少有關。根據上述事實的特點可以判斷，甲烷的氯化是一個自由基型的取代反應。
2.甲烷的鹵化
在同類型反應中，可以通過比較決定反應速率一步的活化能大小，了解反應進行的難易。
氟與甲烷反應是大量放熱的，但仍需+4.2KJ/mol活化能，一旦發生反應，大量的熱難以移走，破壞生成的氟甲烷，而得到碳與氟化氫，因此直接氟化的反應難以實現。碘與甲烷反應，需要大於141KJ/mol的活化能，反應難以進行。氯化只需活化能+16.7KJ/mol，溴化只需活化能+75.3KJ/mol，故鹵化反應主要是氯化、溴化。氯化反應比溴化易於進行。
碘不能與甲烷發生取代反應生成碘甲烷，但其逆反應很容易進行。
由基鏈反應中加入碘，它可以使反應中止。
3.高級烷烴的鹵化
在紫外光或熱（250～400℃）作用下，氯、溴能與烷烴發生反應，氟可在惰性氣體稀釋下進行烷烴的氟化，而碘不能。 無氧存在時，烷烴在髙溫（800℃左右）發生碳碳鍵斷裂，大分子化合物變為小分子化合物，這 個反應稱為熱裂(pyrolysis)。石油加工後除得汽油外，還有煤油、柴油等相對分子質量較大的烷烴；通過熱裂反應，可以變成汽油、甲烷、乙烷、乙烯及丙烯等小分子的化合物，其過程很復雜，產 物也復雜；碳碳鍵、碳氫鍵均可斷裂，斷裂可以在分子中間，也可以在分子一側發生；分子愈大，愈易斷裂，熱裂後的分子還可以再進行熱裂。熱裂反應的反應機制是熱作用下的自由基反應，所用的原料是混合物。
熱裂後產生的自由基可以互相結合。熱裂產生的自由基也可以通過碳氫鍵斷裂，產生烯烴。
總的結果是大分子烷烴熱裂成分子更小的烷烴、烯烴。這個反應在實驗室內較難進行，在工業上 卻非常重要。工業上熱裂時用烷烴混以水蒸氣在管中通過800℃左右的加熱裝置，然後冷卻到 300～400°C，這些都是在不到一秒鍾時間內完成的，然後將熱裂產物用冷凍法加以一一分離。塑料、橡膠、纖維等的原料均可通過此反應得到。
乙烯的世界規模年產數千萬噸，而且還在不斷增長。各國所用烷烴原料 不同，產物也有差別，如用石腦油為原料熱裂後可得甲烷15%、乙烯31.3%、乙烷3.4%、丙烯13.1 %、丁二烯4.2%、丁烯和丁烷2.8%、汽油22%、燃料油6%，尚有一些少量其它產品。
一般在碳鏈中間較易斷裂，然後再產生一系列的β-斷裂。
石腦油中還有支鏈烷烴、環烷烴、芳香烴，如環烷烴熱裂可得乙烯與丁二烯。
芳香烴僅在側鏈上發生反應，因芳環穩定，保持不變。因此，如生產乙烯最好是含直鏈烷烴最多的石油餾分。
如用催化劑進行熱裂反應可降低溫度，但反應機理就不是自由基反應而是離子型反應。 所有的烷烴都能燃燒，完全燃燒時，反應物全被破壞，生成二氧化碳和水，同時放出大量熱。
燃燒時火焰為淡藍色，不明亮。 烷烴在高溫下與硫酸反應，和與硝酸反應相似，生成烷基磺酸，這種反應叫做磺化(sulfonation)。
長鏈烷基磺酸的鈉鹽是一種洗滌劑，稱為合成洗滌劑，例如十二烷基磺酸鈉即其中的一種。
高級烷烴與硫醯氯（或二氧化硫和氯氣的混合物）在光的照射下，生成烷基磺醯氯的反應稱為氯磺化。磺醯氯這個名稱是由硫酸推衍出來的。硫酸去掉一個羥基後剩下的基閉稱為磺（酸）基，磺（酸）基和烷基或其它烴基相連而成的化合物統稱為磺酸。磺酸中的羥基去掉後，就得磺醯基，它與氯結合，就得磺醯氯。
磺醯氯經水解，形成烷基磺酸，其鈉鹽或鉀鹽即上述的洗滌劑。其反應機理與烷烴的氯化很相似。 五元或五元以上的環烷烴和鏈烷烴的化學性質很相像，對一般試劑表現得不活潑，也不易發生開環(opening of ring)反應。但能發生自由基取代反應，三元、四元的小環烷烴分子不穩定， 比較容易發生開環反應。
1.與氫反應
環丙烷與氫氣在Pt/C,50℃或Ni,80℃時反應，生成丙烷。
乙基環丙烷與氫氣在Pt/C,50℃或Ni,80℃時反應，生成2-甲基丁烷。
環丁烷與氫氣在Pt/C,125℃或Ni,200℃時反應，生成丁烷。
五元、六元、七元環在上述條件下很難發生反應。
2.與鹵素反應
環丙烷與溴在室溫下反應，生成1,3-二溴丙烷。
環丙烷在三氯化鐵存在下與氯氣反應，生成1,3-二氯丙烷。
四元環和更大的環很難與鹵素發生開環反應。
3.與氫碘酸反應
環丙烷、甲基環丙烷、環丁烷可與氫碘酸反應，其它環烷烴不發生這類反應。
從上述例子可以看到，開環的反應活性為：三元環>四元環>五、六、七元環。 此外，小環化合物在合適的條件下也能發生自由基取代反應。

F. 烷烴的物理性質

2、 烷烴物理性質：
（1） 狀態：一般情況下，1—4個碳原子烷烴為_氣態_，
5—16個碳原子為_液態_，16個碳原子以上為_固態_。
（2） 溶解性：烷烴_難_溶於水，_易_溶(填「易」、「難」)於有機溶劑。
（3） 熔沸點：備培隨著碳原子數的遞增，熔沸點逐漸_升高_。
（4） 密度：隨著碳原子數的遞增，密度逐漸_增大搏空_。
3、 烷烴的化學性質
(1)一般比較穩定，在通常情況下跟酸、鹼和高基滾瞎錳酸鉀等都_不反應_。
(2)取代反應：在光照條件下能跟鹵素發生取代反應_CH4+Cl2=CH3Cl+HCl_

(3)氧化反應：在點燃條件下，烷烴能燃燒_生成水和二氧化碳_