A Level化学——烷烃类(ALKANEs)物质性质总结
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今天为大家分享的是ALevel化学的备考讲解，为大家重点讲解关于烷烃类(ALKANEs)物质性质的内容。希望能够给ALevel化学迷茫的同学指点迷津。
物理性质
1.物质状态：
Atroomtemperatureandpressure:
?C1-C4aregases
?C5-C15areliquids
?C16-aresolids.
2.沸点性质变化规律:
(1)烃类物质,随着物质分子质量越大,其沸点越高.Asthenumberofcarbonatomsinastraightchainalkaneincreases,theboilingpointsriseinauniformandpredictablemanner.
Thisisbecauseeachmoleculeisidenticalintermsoftypesofatomandbondspresent,theonlydifferencebeingtheregularincreaseinmass.
(2)质量相近,物质分支越多,沸点越低.Compoundswithbranchedchainsalwayshaveboilingpointsbelowthatoftherelatedstraightchaincompound.
比如:
2,2-dimethylbutane的沸点boilingpoint=49℃.
现象解释:支链越多,分子间作用力越小.Thisisbecausethestraightchainmoleculeshavegreaterareasofcontactbetweenthemandhencehavestrongerforcesofattraction.
3.熔点性质变化规律:
(1)分子质量越大,熔点越高.Themeltingpointalsoincreaseswiththenumberofcarbonatomsinthechain.
(2)奇数个碳原子构成的烃类物质分子间作用力小,偶数个碳原子构成的烃类物质分子间作用力大.因此熔点比较要区分分子个数的奇偶性.However,whenplottedonagraph,twocurvesareobtainedduetothefactthat’even’carbonmoleculespacktightertogether,andthereforevanderWaal’sforcesaregreaterthan’odd’carbonmolecules.
4.溶解性:
烃类物质是非极性分子,因此不易溶于水溶液.在烃类物质中,甲烷在水中的溶解性最强.Thealkanesarenon-polarandarethereforeimmiscibleinwaterandotherpolarsolvents.Methaneisthemostsoluble.
化学性质
烃类化合物大多是非极性分子,化学反应活性不大.相对来说比较稳定.总体来说.TheC-CandC-Hbondsinalkanesareverystrongsincetheyarenon-polarandalmosttotallycovalentincharacter.Therefore,alkanesarerelativelyinertwithregardtomostchemicalreagents.
主要有三类反应,具体如下:
1.Combustion燃烧
2.Substitutionreactions取代反应
3.Catalytic(orthermalcracking)催化反应
1.燃烧反应Combustion
ThealkanesburninaplentifulsupplyofoxygentoproduceCO2andH2O.烃类物质与氧气反应可生成二氧化碳和水.
比如:
2C2H6(g)+7O2(g)4CO2(g)+6H2O(g)
方程式要记得配平哦~
烃类气体和氧气的混合物易燃易爆,要小心使用.Agaseousmixtureofanalkaneandoxygenareextremelyexplosive.Thesereactionsareusedcommerciallywhenfuelssuchasnaturalgas,petrolandoilareburntinair.
2.取代反应,尤其是甲烷的取代反应是学习重点.
Substitutionreactionsinvolvingchlorineandmethane
(1)混合甲烷和氯气后,如给予光照或者是紫外线,可发生取代反应.
具体的反应条件描述如下:
Amixtureofchlorineandmethane:
?a)Doesnotreactifkeptinthedarkatroomtemp.
?b)Doesnotreactifkeptinthedarkat300oC
?c)ReactsatroomtemperatureifexposedtosunlightorU.V.light.
?d)Explodesifexposedtobrightsunlightorsparked.
也就是说,氯取代甲烷的反应是吸热反应.So,energyisrequiredtoinitiatethereaction.
Fourproductsareformedfromthisreaction:
(2)反应方程式如下:Theseproductsareexplainedintermsofastepwisereaction:
?CH4(g)+Cl2(g)→CH3Cl(g)+HCl(g)
?CH3Cl(g)+Cl2(g)→CH2Cl2(g)+HCl(g)
?CH2Cl2(g)+Cl2(g)→CHCl3(g)+HCl(g)
?CHCl3(g)+Cl2(g)→CCl4(g)+HCl(g)
Eachofthesereactionsisanexampleofasubstitutionreaction(aClatomissubstitutedforaHatom).
(3)反应机理Mechanism:自由基取代Freeradicalsubstitution
Ithasbeenshownthatthereactionwillproceedinthepresenceofafreeradical.自由基取代反应是指自由基试剂与底物发生的取代反应.
反应过程分为三步:
a)引发反应Initiation:光或热引发自由基的生成.Lightorheatwillcauseafewchlorinemoleculestosplithomolyticallyintochlorineradicalshavingunpairedelectrons.成键的一对电子平均分给两个原子或集团,这种断裂方式为均裂(hemolytic).均裂时生成的原子或基团带有一个孤单电子,用黑点表示.带有孤电子的原子或原子团称为自由基(freeradical).自由基是中性的,大多数只有瞬间寿命,是活性中间体的一种.
反应为:Cl:Cl(g)→2Clo(g)(chlorineradical)
b)增长反应Propagation:
自由基与反应粒子结合.Theradicalsareveryreactiveandwillreactwiththefirstparticletheymeet-mostprobablyamethanemoleculebecausetheformationofaH-ClbondismoreexothermicthantheformationofaC-Clbond.
?i)Clo(g)+CH4(g)→oCH3(g)+HCl(g)
(formationofamethylradicalismorelikely)
Or:
?Clo(g)+CH4(g)→CH3Cl(g)+Ho(g)
Themethylradicalproducedinitiatesfurtherpropagationsteps:
?ii)oCH3(g)+Cl2(g)→CH3Cl(g)+Clo(g)
?iii)CH3Cl(g)+Clo(g)→oCH2Cl(g)+HCl(g)
?iv)oCH2Cl(g)+Cl2(g)→CH2Cl2(g)+Clo(g)
?v)CH2Cl2(g)+Clo(g)→oCHCl2(g)+HCl(g)
c)反应终止Termination:
当没有新的自由基产生的时候,反应终止.Somereactionsoccurinwhichatomsorradicalscombinetogethertoproduceamoleculewithoutanewradicalbeingformed:
?Clo(g)+Clo(g)→Cl2(g)
?oCH3(g)+Clo(g)→CH3Cl(g)
?oCH2Cl(g)+Clo(g)→CH2Cl2(g)
Radicalsareremovedfromthesystemthuspreventingthechainreactiongoingtocompletion.
类似于氯代反应,溴代反应也可发生,但是需要更多的能量.碘代反应不发生.Brominationofmethaneoccursbyasimilarmechanismbutrequiresmoreenergy.Iodinationdoesnottakeplace.
热裂解可把大分子烃类分解为碳个数较少的小分子物质.由于碳断裂位置不固定,产物多为多种产品的混合物.Thermo-crackingisusedtobreakdownhighmolecularmassalkanesintolowmolecularmassalkanesaswellasalkenesusingheatandacatalyst.Asbondbreakingisarandomprocess,avarietyofproductscanbeformed.
Forexample:
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