列编号最小（最低系列原则）为原则。12345678编号正确例如：CH--CH-CH-CH-CH2-CH--CH-CH38CHCH3CH3 1编号错误3．烷烃名称的写出A将支链（取代基）写在主链名称的前面B取代基按“次序规则”小的基团优先列出烷基的大小次序：甲基<乙基<丙基<丁基<戊基<已基<异戊基<异丁基<异丙基。C相同基团合并写出，位置用2，3…标出，取代基数目用二，三·标出。D表示位置的数字间要用逗号隔开，位次和取代基名称之间要用“半字线”隔开。例如：CHa.CH-SH-CH-CH2.CH3.主链CH3 CH2,CH3CHs2，4=甲基-3-乙基己烷/可将烷烃的命名归纳为十六个字：最长碳链，最小定位，同基合并，由简到繁。三、结构构型是指具有一定构造的分子中原子在空间的排列状况。1.碳原子的四面体概念（以甲烷为例）烷烃分之中碳原子为正四面体构型。甲烷分之中，碳原子位于正四面体构的中心，四个氢原子在四面体的四个顶点上，四个C-H键长都为0.109nm，所有建角ZH-C-H都是109.5°0.109nm109.5°H甲烷的正四面体构型2.碳原子的SP"杂化碳原子的基态电子排布是（1s、2s2、2px、2py、2pz），按未成键电子的数目，碳原子应是二价的，但在烷烃分子中碳原子确是四价的，且四个价键是完全相同的。12
• • 12 列编号最小（最低系列原则）为原则。 1 2 3 4 5 6 7 8 编号正确 例如： CH3-CH-CH2-CH-CH2-CH2-CH-CH3 8 CH3 CH3 CH3 1 编号错误 3．烷烃名称的写出 A 将支链（取代基）写在主链名称的前面 B 取代基按“次序规则”小的基团优先列出 烷基的大小次序：甲基<乙基<丙基<丁基<戊基<己基<异戊基<异丁基<异丙基。 C 相同基团合并写出，位置用 2，3.标出, 取代基数目用二,三.标出。 D 表示位置的数字间要用逗号隔开，位次和取代基名称之间要用“半字线”隔开。 例如： 可将烷烃的命名归纳为十六个字：最长碳链，最小定位，同基合并，由简到繁。 三、结构 构型是指具有一定构造的分子中原子在空间的排列状况。 1.碳原子的四面体概念（以甲烷为例） 烷烃分之中碳原子为正四面体构型 。甲烷分之中，碳原子位于正四面体构的中心，四 个氢原子在四面体的四个顶点上，四个 C-H 键长都为 0.109nm，所有建角 ∠ H-C-H 都是 109.5º 甲烷的正四面体构型 2.碳原子的 SP3杂化 碳原子的基态电子排布是(1s2、2s2、2px1、2py1、2pz)，按未成键电子的数目，碳原子 应是二价的，但在烷烃分子中碳原子确是四价的，且四个价键是完全相同的。 CH3 CH CH CH CH 2 CH3 CH3 CH2 CH3 CH3 主链 2，4-= 甲基-3-乙基己烷 H H H H H C H H H 109.5 o 0.109nm
为什么烷烃分子中碳原子为四价，且四个价键是完全相同的呢？原因：在有机物分子中碳原子都是以杂化轨道参与成键的，在烷烃分子中碳原子是以SP杂化轨道成键的。杂化、激发 2P12P围光或SP32S2S杂化态基态激发态杂化后形成四个能量相等的新轨道称为SP3轨道，这种杂化方式称为SP杂化，每一个SP3杂化轨道都含有1/4S成分和3/4P成分。四个SP轨道对称的分布在碳原子的四周，对称轴之间的夹角为109.5°，这样可使价电子尽可能彼此离得最远，相互间的斥力最小，有利于成键。SP3轨道有方向性，图形为一头大，一头小，示意图如下：sp四个sp的空间分布2s2p3.烷烃分子的形成烷烃分子形成时，碳原子的SP’轨道沿着对称轴的方向分别与碳的SP"轨道或氢的1S轨道相互重叠成。键。+α (sp--sp3)C sp3C sp3C sp3H1sα (s-sp3)?HH?甲烷的形成示意图(1)α键成键电子云沿键轴方向呈圆柱形对称重叠而形成的键叫做键。α键的特点：（1）电子云沿键轴呈圆柱形对称分布。··13
• •13 为什么烷烃分子中碳原子为四价，且四个价键是完全相同的呢？ 原因： 在有机物分子中碳原子都是以杂化轨道参与成键的，在烷烃分子中碳原子是以 SP3杂化 轨道成键的。 杂化后形成四个能量相等的新轨道称为 SP3 轨道，这种杂化方式称为 SP3 杂化，每一个 SP3杂化轨道都含有 1/4 S 成分和 3/4 P 成分。 四个 SP3 轨道对称的分布在碳原子的四周，对称轴之间的夹角为 109.5º,这样可使价电 子尽可能彼此离得最远,相互间的斥力最小,有利于成键。 SP3轨道有方向性，图形为一头大，一头小，示意图如下： 3.烷烃分子的形成 烷烃分子形成时，碳原子的 SP3轨道沿着对称轴的方向分别与碳的 SP3轨道或氢的 1S 轨 道相互重叠成σ键。 甲烷的形成示意图 （1）σ键 成键电子云沿键轴方向呈圆柱形对称重叠而形成的键叫做σ键。 σ键的特点：（1）电子云沿键轴呈圆柱形对称分布。 杂化 光 或 2P 2P 2S SP 3 2S 基态 激发态 杂化态 激发 2s 2p sp 四个 的空间分布 3 sp 3 H H H H H H H H C sp 3 C sp 3 C sp 3 H 1s σ σ (s-sp 3 ) (sp 3 -sp 3 )
（2）可自由旋转而不影响电子云重叠的程度。（3）结合的较牢固。因C-H键，键能415.3KJ/molC-C键，键能345.6KJ/mol（2）其它烷烃的构型1）碳原子都是以SP杂化轨道与其他原子形成α键，碳原子都为正四面体结构。2）C-C键长均为0.154nm，C-H键长为0.109nm，，键角都接近于109.5°。3）碳链一般是曲折地排布在空间，在晶体时碳链排列整齐，呈锯齿状，在气、液态时呈多种曲折排列形式（因α键能自由旋转所致）。例如：CH2,,CH2CH3"CH2CHH3CCH2CHCHCH2CHCHCH-CH2简写键线式为了书写方便，通常都是写成直链形式。四、构象构象一一构造一定的分子，通过单键的旋转而引起的分之中各原子在空间的不同排布称为构象。（一）、乙烷的构象理论上讲，乙烷分之中碳碳单键的自由旋转可以产生无数种构象（用模型操作示意），但极限构象只有两种，即交叉式和重叠式。构象通常用透视式或纽曼（Newman）投影式表示透视式纽曼(Newman）投影式HHHH.交叉式HH重叠式HHH交叉式构象为乙烷的优势构象原因：原子间的斥力H能量最低。重叠式比交叉式的能垒（扭转能）高125KJ/mo1，如图2-9所示。14
• • 14 （2）可自由旋转而不影响电子云重叠的程度。 （3）结合的较牢固。 因 C-H 键, 键能 415.3KJ/mol C-C 键, 键能 345.6KJ/mol （2）其它烷烃的构型 1） 碳原子都是以 SP3杂化轨道与其他原子形成σ键，碳原子都为正四面体结构。 2） C-C 键长均为 0.154nm, C-H 键长为 0.109nm,键角都接近于 109.5°。 3） 碳链一般是曲折地排布在空间，在晶体时碳链排列整齐，呈锯齿状，在气、液态时 呈多种曲折排列形式（因σ键能自由旋转所致）。 例如： 简写键线式 为了书写方便，通常都是写成直链形式。 四、构象 构象——构造一定的分子，通过单键的旋转而引起的分之中各原子在空间的不同排布 称为构象。 （一）、 乙烷的构象 理论上讲，乙烷分之中碳碳单键的自由旋转可以产生无数种构象（用模型操作示意）， 但极限构象只有两种，即交叉式和重叠式。 构象通常用透视式或纽曼(Newman)投影式表示 透视式 纽曼(Newman)投影式 交叉式 重叠式 交叉式构象为乙烷的优势构象 原因：原子间的斥力小，能量最低。 重叠式比交叉式的能垒（扭转能）高 12.5KJ/mol，如图 2-9 所示。 CH3 CH2 CH2 CH2 CH3 CH3 CH2 CH2 CH2 H3C CH3 CH2 CH2 CH2 CH3 H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H
单键旋转的能垒一般为12~42KL/mo1，在室温时，乙烷分之中的C-C键能迅速的旋转，因此不能分离出乙烷的某一构象。在低温时，交叉式增加。（如乙烷在-170℃时，基本上是交叉式)（二）丁烷的构象以正丁烷的C2一C3键的旋转来讨论丁烷的构象，固定C2，把C旋转一圈来看丁烷的构象情况。在转动时，每次转60°，直到360°复原可得到四种典型构象。CH3CHHCH3CHiCH3HCH3HHHHHHHHYKCH3HCH3全重叠式邻位交叉式部分重叠式对位交叉式四种典型构象与能量的关系见P45图2-5其稳定性次序为：对位交叉式邻位交叉式》部分重叠式》全重叠式相对能垒：03.3KJ/mol14.6KJ/mol18.4~25.5KJ/mol室温时，对位交叉式约占70%，邻位交叉式占30%，其他两种极少。五、物理性质烷烃的物理常数见P47表2-3。1.状态：C一C4的烷烃为气态，CCl6的烷烃为液态，C以上的烷烃为固态。2.沸点：（1）着碳原子数的递增，沸点依次升高。（2）原子数相同时，支链越多，沸点越低。原因：沸点的高低与分子间引力一一范德华引力（包括静电引力、诱导力和色散力）有关。烃的碳原子数目越多，分子间的力就越大。支链增多时，使分子间的距离增大，分子间的力减弱，因而沸点降低。量子费82-12免好的装点E1.碳原子数目增加，熔点升高。1.分子的对称性越大，熔点越高。.15
• •15 单键旋转的能垒一般为 12~42KL/mol，在室温时，乙烷分之中的 C-C 键能迅速的旋转， 因此不能分离出乙烷的某一构象。在低温时，交叉式增加。(如乙烷在-170℃时，基本上是 交叉式) （二）丁烷的构象 以正丁烷的 C2—C3 键的旋转来讨论丁烷的构象，固定 C2，把 C3 旋转一圈来看丁烷的构 象情况。在转动时，每次转 60°，直到 360°复原可得到四种典型构象。 四种典型构象与能量的关系见 P45 图 2-5 其稳定性次序为： 对位交叉式 > 邻位交叉式 > 部分重叠式 > 全重叠式 相对能垒: 0 3.3KJ/mol 14.6KJ/mol 18.4~25.5KJ/mol 室温时,对位交叉式约占 70%，邻位交叉式占 30%，其他两种极少。 五、物理性质 烷烃的物理常数见 P47 表 2-3。 1.状态：C1—C4的烷烃为气态，C5~C16的烷烃为液态，C17以上的烷烃为固态。 2.沸点：（1）着碳原子数的递增，沸点依次升高。（2）原子数相同时，支链越多， 沸点越低。原因：沸点的高低与分子间引力-范德华引力（包括静电引力、诱导力和色散 力）有关。烃的碳原子数目越多，分子间的力就越大。支链增多时，使分子间的距离增 大，分子间的力减弱，因而沸点降低。 3.熔点 1．碳原子数目增加，熔点升高。 1．分子的对称性越大，熔点越高。 CH3 H CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 H H H H H H H H H H H H H H H 对位交叉式 部分重叠式 邻位交叉式 全重叠式
4.相对密度（比重）都小于1，随着分子量的增加而增加，最后接近于0.8（20℃）。分子间的引力增大，分子间的距离相应减小，相对密度就增大。5.溶解度不溶与水，溶于某些有机溶剂，尤其是烃类中（“相似相溶”原理）。六、化学性质烷烃的化学性质稳定（特别是正烷烃）。在一般条件下（常温、常压），与大多数试剂如强酸、强碱、强氧化剂、强还原剂及金属钠等都不起反应，或反应速度极慢。原因：（1）其共价键都为α键，键能大C-H390~435KJ/molC-C345.6KJ/mol(2）分子中的共价键不易极化（电负性差别小C2.5，H2.2）但稳定性是相对的、有条件的，在一定条件下（如高温、高压、光照、催化剂），烷烃也能起一些化学反应。（一）氧化和燃烧烷烃在空气中燃烧，生成二氧化碳和水，并放出大量的热能。如：3n+1燃烧CnH2n+2+nCO2 + (n+1)H2O +热能(Q)O22CeHu4 + 02→6CO2+7H20+ 4138KJ/mol所以烷烃常用作内燃机的燃料。控制一定的条件使烷烃进行选择性氧化，可用于工业上生产含氧衍生物的化工原料。（二）热裂反应在高温及没有氧气的条件下使烷烃分子中的C-C键和C-H键发生断裂的反应称为热裂反应。例如：(1) (1)CH3-CH=CH2 + H2CH3CH-CH2.-(2)丙烯(2) HHCH4 + CH2=CH2乙烯热裂化反应根据生产目的的不同可采用不同的裂化工艺。1.深度裂化（裂解）1）目的：主要是得到基本化工原料（乙烯，丙烯，丁二烯，乙炔）16
• • 16 4.相对密度（比重） 都小于 1，随着分子量的增加而增加，最后接近于 0.8（20℃）。分子间的引力增大， 分子间的距离相应减小，相对密度就增大。 5.溶解度 不溶与水，溶于某些有机溶剂，尤其是烃类中（“相似相溶”原理）。 六、化学性质 烷烃的化学性质稳定（特别是正烷烃）。在一般条件下（常温、常压），与大多数试剂 如强酸、强碱、强氧化剂、强还原剂及金属钠等都不起反应，或反应速度极慢。 原因： （1） 其共价键都为σ键，键能大 C-H 390~435KJ/mol C-C 345.6KJ/mol (2) 分子中的共价键不易极化（电负性差别小 C2.5， H2.2） 但稳定性是相对的、有条件的，在一定条件下（如高温、高压、光照、催化剂），烷 烃也能起一些化学反应。 （一）氧化和燃烧 烷烃在空气中燃烧，生成二氧化碳和水，并放出大量的热能。如： 所以烷烃常用作内燃机的燃料。控制一定的条件使烷烃进行选择性氧化，可用于工业上生产 含氧衍生物的化工原料。 （二）热裂反应 在高温及没有氧气的条件下使烷烃分子中的 C-C 键和 C-H 键发生断裂的反应称为热裂 反应。例如： 热裂化反应根据生产目的的不同可采用不同的裂化工艺。 1．深度裂化（裂解） 1）目的： 主要是得到基本化工原料（乙烯，丙烯，丁二烯，乙炔） CnH2n+2 3n+1 2 O2 燃烧 nCO2 + (n+1)H2O + 热能(Q) C6H14 + 9 O2 6CO2 + 7H2O + 4138KJ/mol 1 2 CH3 CH CH2 H H (2) (1) (1) (2) CH3 -CH=CH2 + H2 CH4 + CH2=CH2 丙烯 乙烯