無機(jī)化學(xué) 第二章 飽和烴

無機(jī)化學(xué)第二章飽和烴第1頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)

直鏈烷烴的同系物、同分異構(gòu)現(xiàn)象和命名1烷烴的通式和同系列

CH4C2H6C3H8C4H10C5H12

烷烴的通式：CnH2n+2同系物之間聯(lián)系：

同系物之間物理性質(zhì)呈現(xiàn)規(guī)律性變化，化學(xué)性質(zhì)相似。有機(jī)化學(xué)學(xué)習(xí)中重要的規(guī)律之一！同系列：

通式相同，結(jié)構(gòu)、性質(zhì)相似，組成上相差一個(gè)或多個(gè)CH2的一系列化合物統(tǒng)稱為同系列；

系列差：CH2；同系物：

同系列中的化合物互為同系物。第2頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月

同分異構(gòu)現(xiàn)象：分子式相同而結(jié)構(gòu)式不同的現(xiàn)象。同分異構(gòu)體：分子式相同而結(jié)構(gòu)式不同的化合物。C2H6O乙醇（b.p.=78.3℃）甲醚（b.p.=-23.6℃）2、同分異構(gòu)現(xiàn)象和同分異構(gòu)體同分異構(gòu)體：構(gòu)造異構(gòu)體。本質(zhì)：由于分子結(jié)構(gòu)中原子的連接次序不同。第3頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月CH4

：CH4C2H6

：CH3－CH3C3H8：CH3－CH2－CH3C6H14：碳鏈異構(gòu)C4H10：CH3－CH2－CH2－CH3

C5H12：有機(jī)分子碳原子增加，同分異構(gòu)體數(shù)目急劇增加。烷烴的同分異構(gòu)現(xiàn)象：第4頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月水螅毒素第5頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月CH3CH2CHCH3CH3CCH3CH3CH3CH31。1。1。2。3。4。1。3、烷烴中碳原子和氫原子的類型伯碳原子，第一碳原子：1。伯氫原子，第一氫原子仲碳原子，第二碳原子：2。仲氫原子，第二氫原子叔碳原子，第三碳原子：3。叔氫原子，第三氫原子季碳原子，第四碳原子：4。第6頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月正戊烷異戊烷新戊烷4烷烴的命名3.1.1根據(jù)烷烴中碳原子的數(shù)目稱為“某烷”。

甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸、十、十一、十二烷…有機(jī)化合物命名：有機(jī)化學(xué)最基本知識(shí)；4.1、烷烴普通命名法（習(xí)慣命名法）普通命名法和系統(tǒng)命名法。適用：

結(jié)構(gòu)簡單有機(jī)化合物。例：C5H12

戊烷C15H32

十五烷。

3.1.2分異構(gòu)體:用“正、異、新等”區(qū)別。第7頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月4.2、系統(tǒng)命名法（IUPAC命名法）適用：所有有機(jī)化合物。戊烷（1）選擇主鏈（找母體）：最長、支鏈最多的碳鏈。根據(jù)主鏈碳原子數(shù)稱“某烷”。其中1-10個(gè)碳原子稱為甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸烷，十一個(gè)碳原子以上稱為“十一、十二…烷”。（2）編號(hào)：從最靠近支鏈的一端開始。使取代基位次最小。（3）命名：先寫取代基(標(biāo)出取代基的位置)，再寫某烷。2-甲基戊烷。54321×

12345√4.2.1系統(tǒng)命名法規(guī)則：選擇主鏈（找母體）、編號(hào)、命名。第8頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月2，2，4-三甲基戊烷2,4,7-三甲基辛烷123456782,5,7-三甲基辛烷：錯(cuò)誤第9頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月2，3，5-三甲基-4-丙基庚烷12345673-甲基-5-乙基庚烷5-甲基-3-乙基庚烷：錯(cuò)誤為什么甲基放在乙基前？第10頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月烷基通式：CnH2n+1，

R-。

CH3-甲基C2H5-乙基CH3CH2CH2-丙基。異丙基CH3CH2CH2CH2-丁基仲丁基異丁基叔丁基新戊基4.2.2取代基及其次序規(guī)則：（1）取代（烷）基：

烷烴（有機(jī)）分子中除去一個(gè)氫原子剩余部分，通常用R-表示。第11頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月A.把與主鏈碳直接相連的原子按原子序數(shù)大小排列，原子序數(shù)大的優(yōu)先基團(tuán)（大基團(tuán)）。例：-I＞-Br＞-Cl＞-CH3

＞-HB.如果直接相連的原子相同，則比較第二個(gè)原子，依次類推。例：-CH(CH3)2>-CH2CH2CH3>-CH2CH3>-CH3（2）取代基“優(yōu)先”基團(tuán)順序（大小順序）：在有機(jī)化合物中取代原子或取代基團(tuán)的排列次序。取代基次序規(guī)則（優(yōu)先次序）：

有機(jī)化合物命名時(shí)簡單基團(tuán)（小基團(tuán)）在前，“優(yōu)先”基團(tuán)（大基團(tuán)）在后

。--中文命名規(guī)則。

第12頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月-C(CH3)3:優(yōu)先基團(tuán)順序：-C(CH3)3>-CH=CH2

＞-CH(CH3)2C.雙鍵和叁鍵分別作為兩個(gè)和三個(gè)單鍵處理。例：比較大小:-C(CH3)3

、-CH=CH2

、-CH(CH3)2-CH(CH3)2:-CH=CH2:第13頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月CAS編號(hào)：

物質(zhì)數(shù)字識(shí)別號(hào)碼，美國化學(xué)會(huì)的下設(shè)組織化學(xué)文摘社（ChemicalAbstractsService，簡稱CAS）。該社負(fù)責(zé)為每一種出現(xiàn)在文獻(xiàn)中的物質(zhì)分配一個(gè)數(shù)字組合--CAS編號(hào)（登錄號(hào)）。4.3

CAS編號(hào)（登錄號(hào)）H2O：7732-18-5，阿司匹林：50-78-2厄貝沙坦CAS號(hào)：138402-11-6

CAS已經(jīng)登記了62,164,509種物質(zhì)，并且還以每天4,000余種的速度增加。這是為了避免化學(xué)物質(zhì)有多種名稱的麻煩，使數(shù)據(jù)庫的檢索更為方便。其縮寫CAS在生物、化學(xué)上便成為物質(zhì)唯一識(shí)別碼的代稱，相當(dāng)于每一種化學(xué)物質(zhì)都擁有了自己的“學(xué)號(hào)”。如今的化學(xué)數(shù)據(jù)庫普遍都可以用CAS編號(hào)檢索。第14頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)烷烴的結(jié)構(gòu)和構(gòu)象結(jié)構(gòu)（構(gòu)造）：

分子中各原子的連接順序和連接方式。CHHHH甲烷的正四面體結(jié)構(gòu)正四面體結(jié)構(gòu)C-H鍵長：109pmH-C-H鍵角：109.5°1、烷烴的構(gòu)造、sp3雜化、σ鍵

1.1烷烴的構(gòu)型：

具有一定結(jié)構(gòu)的分子中各原子在空間的排列情況，即分子的立體結(jié)構(gòu)。甲烷：CH4

第15頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月C:1S22S22P22p2s激發(fā)2p2ssp3雜化sp3基態(tài)激發(fā)態(tài)每個(gè)sp3雜化軌道具有1/4s成分和3/4p成分。

雜化：不同類型的軌道相互作用而形成新軌道的過程。1.2、烷烴中碳原子的雜化：第16頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月C-Hσ鍵葫蘆形1.3、C–H間（甲烷）成鍵：σ鍵C-Hσ鍵(SP3-S)第17頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月1.4、乙烷結(jié)構(gòu)（CH3-CH3）:C–C鍵C-Cσ鍵C-Cσ鍵(SP3-SP3)第18頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月不同σ鍵電子云模型圖：第19頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月①電子云延成鍵軌道的軸方向重疊交蓋，重疊度最大；C-Hσ鍵(SP3-S)-+C-Cσ鍵(SP3-SP3)1.5σ鍵特點(diǎn)：②成鍵電子云密集成鍵原子之間，呈現(xiàn)軸對(duì)稱。③對(duì)于單σ單鍵，可以自由旋轉(zhuǎn)。④鍵能較大，不易斷裂，化學(xué)反應(yīng)活性低。第20頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月2、烷烴的結(jié)構(gòu)和模型：鍵線式2.1成鋸齒型結(jié)構(gòu)第21頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月

球棒模型凱庫勒(Kekülé)模型2.2、有機(jī)分子模型：比例模型斯陶特(Stuart)模型第22頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月正己烷分子模型第23頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月3、烷烴的構(gòu)象構(gòu)象：同一構(gòu)型的化合物，由于單鍵的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生分子中原子在空間不同的排列形式，稱為構(gòu)象。是有機(jī)化合物最重要立體結(jié)構(gòu)之一！3.1、構(gòu)象定義第24頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月楔型式

紐曼(Newman)投影式3.2、構(gòu)象結(jié)構(gòu)的表示：近端C原子遠(yuǎn)端C原子第25頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月3.3乙烷的構(gòu)象

交叉式透視式紐曼投影式重疊式無數(shù)種中間形式構(gòu)象乙烷的兩種典型構(gòu)象第26頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月3.4、不同構(gòu)象間（重疊式、交叉式構(gòu)象）比較：交叉式構(gòu)象因兩個(gè)碳原子上的氫原子距離最大，其排斥力較小，分子內(nèi)能最低，因而較穩(wěn)定，為優(yōu)勢構(gòu)象。重疊式交叉式第27頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月3.5、乙烷分子的能量曲線交叉式最穩(wěn)定為優(yōu)勢構(gòu)象第28頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月3.6、正丁烷的構(gòu)象和勢能關(guān)系圖乙烷的構(gòu)象H-CH2-CH2-HCH3-CH2-CH2-CH3

1對(duì)位交叉2部分重疊3鄰位交叉4全重疊5鄰位交叉6部分重疊7對(duì)位交叉3.6.1正丁烷的構(gòu)象：第29頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月能量旋轉(zhuǎn)角4全重疊2，6部分重疊3，5鄰位交叉1=7對(duì)位交叉2,4,6是不穩(wěn)定構(gòu)象，1,3,5,7是穩(wěn)定構(gòu)象。1=7是優(yōu)勢構(gòu)象（能量最低的穩(wěn)定構(gòu)象稱為優(yōu)勢構(gòu)象）沿C2-C3鍵軸旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)能壘22.6kJ·mol-13.6.2、正丁烷的構(gòu)象和勢能關(guān)系圖第30頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月幾個(gè)概念比較：

構(gòu)造和構(gòu)型是固定的，而構(gòu)象一般是瞬間的。構(gòu)型的變化須破壞化學(xué)鍵，而構(gòu)象的變化則不會(huì)發(fā)生鍵的斷裂。3）構(gòu)象（conformation）：一定構(gòu)型的分子中，由于單鍵的旋轉(zhuǎn)而導(dǎo)致原子和基團(tuán)在空間的不同排布。2）構(gòu)型（configuration）：具有確定構(gòu)造的分子中，原子和基團(tuán)在空間的排布；--分子的立體結(jié)構(gòu)。1）構(gòu)造（constitution）：分子中原子間的連接方式和次序；構(gòu)型和構(gòu)象是反應(yīng)有機(jī)分子立體結(jié)構(gòu)。第31頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月有機(jī)化合物的物理性質(zhì)包括：

化合物的狀態(tài)、熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、密度、折光率、偶極矩、晶型和溶解度（性）等稱為物理常數(shù)。--同系物之間物理性質(zhì)呈現(xiàn)規(guī)律性變化，與有機(jī)分子之間作用緊密相關(guān)。

烷烴為非極性分子，偶極距為0，分子間作用力是色散力，隨分子量的增大而增大，隨分子間距離的增大而迅速減小。

烷烴同系列中，m.p，b.p，d都隨分子量增加而增加，即隨碳數(shù)增加而增加。第三節(jié)

烷烴的物理和化學(xué)性質(zhì)1、烷烴的物理性質(zhì)第32頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月1.1物質(zhì)狀態(tài)（25℃，一個(gè)大氣壓下）C1~C4烷烴：氣體C5~C16正烷烴：液體C17以上：固體1.2密度直鏈烷烴的密度隨分子量的增加而增大，最后趨向于最大值0.78。1.3溶解度烷烴為非極性化合物，不溶于水，溶于某些有機(jī)溶劑。如苯、氯仿、四氯化碳、其它烷烴。第33頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月1.4沸點(diǎn)

正烷烴的沸點(diǎn)隨著分子量的增加而增高。

烷烴異構(gòu)體中，支鏈愈多，沸點(diǎn)愈低。b.p(℃)：36.1289.5m.p(℃)：-129.7-159.9-16.6正烷烴的沸點(diǎn)曲線

碳原子數(shù)目

沸點(diǎn)（℃）第34頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月正烷烴的熔點(diǎn)曲線

碳原子數(shù)目

熔點(diǎn)（℃）1.5熔點(diǎn)正烷烴的熔點(diǎn)隨著分子量的增加而增高。分子結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性越大，熔點(diǎn)也越高。第35頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月A:穩(wěn)定：

對(duì)強(qiáng)酸，強(qiáng)堿，強(qiáng)氧化劑，強(qiáng)還原劑都不發(fā)生反應(yīng)。

總體特點(diǎn)：

烷烴分子結(jié)構(gòu)中只有C-C和C-H間σ鍵。2烷烴的化學(xué)性質(zhì)B：烷烴的多數(shù)反應(yīng)都是通過自由基機(jī)理進(jìn)行的。第36頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1鹵代反應(yīng)CH4:Cl2=10:1溫度：400～450℃主要產(chǎn)物：一氯甲烷CH4:Cl2=0.263:1溫度：400℃主要產(chǎn)物：四氯化碳CH4+Cl2CH3Cl+HCl

光CH3Cl+Cl2CH2Cl2+HCl

光CH2Cl2+Cl2CHCl3+HCl

光CHCl3+Cl2CCl4+HCl

光2.1.1、鹵素反應(yīng)烷烴分子中的氫原子被其他原子或基團(tuán)所取代的反應(yīng)。鹵代反應(yīng)：被鹵素取代的反應(yīng)。也稱鹵化反應(yīng)。第37頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1.2烷烴的鹵代反應(yīng)機(jī)理（歷程）：

（以CH4

＋Cl2反應(yīng)為例）有機(jī)反應(yīng)機(jī)理中包括反應(yīng)過程中有機(jī)分子鍵的斷裂和形成、有機(jī)分子間電子轉(zhuǎn)移、分子幾何形狀變化等，與反應(yīng)中間體的能量變化。CH4+Cl2

CH3Cl+HCl有機(jī)反應(yīng)機(jī)理：

從反應(yīng)物到產(chǎn)物所經(jīng)歷的途徑的詳細(xì)描述，是對(duì)化學(xué)反應(yīng)過程中化學(xué)鍵變化的逐步描述。又稱為反應(yīng)歷程或反應(yīng)機(jī)制。ReactionMechanism。有機(jī)反應(yīng)機(jī)理是有機(jī)化學(xué)學(xué)習(xí)和研究最重要內(nèi)容?。?！第38頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月·C1+·Cl→C12·CH3+·CH3→CH3CH3·CH3+·C1→CH3C1（3）鏈終止·C1+CH4→·CH3+HCl(決定反應(yīng)速率)

·CH3+Cl2→CH3C1+·Cl……

……·C1+CH3Cl→·CH2C1+HCl·CH2C1+C12→CH2C12+·Cl……

……

（2）鏈增長

（1）鏈引發(fā)Cl：Cl2Cl·hγ(250～400℃）自由基反應(yīng)機(jī)理：鏈引發(fā)、鏈增長和鏈終止。CH4+Cl2

CH3Cl+HCl分為三個(gè)步驟：第39頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月Cl·+H－CH3

CH3－Cl+·Cl能量變化甲烷氯代反應(yīng)過程的能量變化任何化學(xué)反應(yīng)過程都伴隨著反應(yīng)體系能量變化！·C1+CH4→·CH3+HCl(決定反應(yīng)速率)

活化能第40頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1.3、鹵代反應(yīng)取代的位置與自由基的穩(wěn)定性：仲氫：伯氫=57/2：43/6=4：1叔氫：伯氫=36/1：64/9=5：1叔氫：仲氫：伯氫=5：4：1氫的相對(duì)活性:叔氫＞仲氫＞伯氫43%57%Cl2光，25℃36%64%Cl2光，25℃第41頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月

用自由基（游離基)的穩(wěn)定性來解釋：（自由基碳原子連接的取代基越多越穩(wěn)定）＞＞＞····36%64%Cl2光，25℃叔氫：伯氫=36/1：64/9=5：1第42頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2.1燃燒——完全氧化CnH2n+2+O2CO2+H2O+熱量燃燒R－CH3R－CH2OH+R－CHO+R－COOH錳鹽，O2部分氧化MnO2，O2～110℃+2.2烷烴的氧化和燃燒反應(yīng)地球上現(xiàn)代社會(huì)運(yùn)行的動(dòng)力基礎(chǔ)之一；地球溫室效應(yīng)重要原因之一。2.2.2部分氧化工業(yè)上常用高級(jí)烷烴通過氧化反應(yīng)來制備高級(jí)脂肪醇和脂肪酸。第43頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月在高溫（400～1000℃）及無氧條件下使烷烴分子發(fā)生鍵斷裂的反應(yīng)叫裂化反應(yīng)。---現(xiàn)代石油化工的基礎(chǔ)反應(yīng)之一。500℃2～3MPaC16H34C8H18+C8H16C8H18C4H10+C4H8裂化脫氫CH4+C3H6C4H10C2H6+C2H4C4H8+H2500℃2.2.3裂化反應(yīng)基礎(chǔ)高分子材料原料來源。第44頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月

熱裂化：在5MPa，500－600℃進(jìn)行的裂化反應(yīng)。

催化裂化：在450－500℃、常壓及催化劑存在下進(jìn)行的裂化。石油工業(yè)利用裂化反應(yīng)來提高汽油（C6～C9）的產(chǎn)量和質(zhì)量。

(原油分餾只能得到10-20%的汽油,且質(zhì)量不好)

裂解：石油餾分在700℃以上進(jìn)行的深度裂化。目的：獲取基本化工原料。如：乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯、乙炔等。第45頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月有機(jī)分子中加入氧或脫去氫，氧化。有機(jī)分子中加入氫或脫去氧，還原。有機(jī)分子中加入N、X等，氧化；反之，還原。烷烴→醇→醛（酮）→羧酸：氧化