2.5 烷烃的物理性质

1 2 5 2 5 烷烃的物理性质烷烃的物理性质烷烃的物理性质烷烃的物理性质 2 5 2 5 烷烃的物理状态烷烃的物理状态 在常温常压下 在常温常压下 含有含有1 4个碳原子的烷烃为气体 含有个碳原子的烷烃为气体 含有5 16个 碳原子的为液体 个 碳原子的为液体 从含有从含有17个碳原子的正烷烃开始为固体 但直至 含有 个碳原子的正烷烃开始为固体 但直至 含有60个碳原子的正构烷烃个碳原子的正构烷烃 熔点熔点99 C 其熔点 都不越过 其熔点 都不越过100 C 低沸点的烷烃为无色液体 有特殊气味 高沸点 烷烃为粘稠油状液体 无味 低沸点的烷烃为无色液体 有特殊气味 高沸点 烷烃为粘稠油状液体 无味 3 甲烷甲烷 Methane CH4 CH4 乙烷乙烷 Ethane C2H6 CH3CH3 丙烷丙烷 Propane C3H8 CH3CH2CH3 bpbp 160160 C Cbpbp 8989 C Cbpbp 4242 C C 简单烷烃简单烷烃简单烷烃简单烷烃 直链烷烃的熔点 沸点直链烷烃的熔点 沸点 直链烷烃由于容易堆积形成晶体 因此熔点 沸点较高 直链烷烃由于容易堆积形成晶体 因此熔点 沸点较高 在正烷烃中 含在正烷烃中 含奇数碳原子奇数碳原子的烷烃其熔点升高较含的烷烃其熔点升高较含偶数碳 原子 偶数碳 原子的少的少 碳原子数目碳原子数目 偶数 奇数 29222CH3 CH2 15CH3十七烷十七烷 28018CH3 CH2 14CH3十六烷十六烷 174 30CH3 CH2 8CH3癸烷癸烷 126 59CH3 CH2 6CH3辛烷辛烷 36 130CH3 CH2 3CH3戊烷戊烷 0 138CH3 CH2 2CH3丁烷丁烷 42 187CH3CH2CH3丙烷丙烷 188 5 172CH3CH3乙烷乙烷 162 183CH4甲烷 沸点 甲烷 沸点 t 熔点 熔点 t 结构简式名称 结构简式名称 支链烷烃和直链烷烃沸点的比较支链烷烃和直链烷烃沸点的比较支链烷烃和直链烷烃沸点的比较支链烷烃和直链烷烃沸点的比较 具有相同碳数的不同结构的烷烃 沸点仅有较小的差别 具有相同碳数的不同结构的烷烃 沸点仅有较小的差别 支链化作用使沸点降低 随着支链的增加沸点 支链化作用使沸点降低 随着支链的增加沸点 b p 降低 降低 碳原子数目碳原子数目 直链烷烃 支链烷烃 直链烷烃 支链烷烃 沸 点 沸 点 支链烷烃的沸点支链烷烃的沸点 随着支链的增加沸点 随着支链的增加沸点 b p 降低 降低 H CH3 CH CH3 CH2CH2CH3 沸点bp 60 熔点mp 154 CH3 CH CH3 CH CH3 CH3 沸点 bp 58 熔点mp 135 沸点 bp 50 熔点mp 98 CH3C C 3 CH3 CH2CH3 己烷 CH3 CH2 4CH3沸点 69 熔点 95 辛烷辛烷辛烷辛烷 Octane Octane bpbp 125125 2 2 甲基庚烷甲基庚烷甲基庚烷甲基庚烷 2 2 Methylheptane Methylheptane bpbp 118118 2 2 3 32 2 3 3 三甲基丁烷三甲基丁烷三甲基丁烷三甲基丁烷 2 2 3 32 2 3 3 Tetramethylbutane Tetramethylbutane bpbp 107107 支链烷烃沸点降低的原因支链烷烃沸点降低的原因 支链烷烃由于受支链障碍 不能紧密地 靠在一起 因此沸点低于直链烷烃 支链烷烃由于受支链障碍 不能紧密地 靠在一起 因此沸点低于直链烷烃 正构烷烃的沸点随相对分子质量的增加而升高 这是因为分子质量的增加使得分子运动所需的能 量增大 另外 分子质量的增加使得分子间的接 触面 正构烷烃的沸点随相对分子质量的增加而升高 这是因为分子质量的增加使得分子运动所需的能 量增大 另外 分子质量的增加使得分子间的接 触面 即相互作用力即相互作用力 也增大 也增大 低级烷烃每增加一个低级烷烃每增加一个CH2 相对分子质量变化较 大 沸点也相差较大 相对分子质量变化较 大 沸点也相差较大 高级烷烃相差较小 故低级烷烃比较容易分离 高级烷烃分离则难得多 高级烷烃相差较小 故低级烷烃比较容易分离 高级烷烃分离则难得多 烷烃的沸点烷烃的沸点 在同分异构体中 分子结构不同 分子接触面 积不同 相互作用力也不同 在同分异构体中 分子结构不同 分子接触面 积不同 相互作用力也不同 正戊烷沸点正戊烷沸点36 1 2 甲丁烷沸点甲丁烷沸点25 2 2 二甲丙烷沸点只有二甲丙烷沸点只有9 支链分子由于支链的位阻作用 其分子不能像 正构烷烃那样接近 分子间作用力小 沸点较 低 支链分子由于支链的位阻作用 其分子不能像 正构烷烃那样接近 分子间作用力小 沸点较 低 烷烃的沸点烷烃的沸点 固体分子其熔点随相对分子质量增加而增加 固体分子其熔点随相对分子质量增加而增加 这与质量大小及分子间作用力有关外 还与分 子在晶格中的排列有关 这与质量大小及分子间作用力有关外 还与分 子在晶格中的排列有关 分子对称性高 排列 比较整齐 分子对称性高 排列 比较整齐 分子间吸引力大 熔点就高 分子间吸引力大 熔点就高 烷烃的沸点烷烃的沸点 烷烃分子溶点 沸点差异的原因 烷烃分子溶点 沸点差异的原因 烷烃分子溶点 沸点差异的原因 烷烃分子溶点 沸点差异的原因 分子间作用力分子间作用力分子间作用力分子间作用力 分子的熔点或沸点的高低取决于分子间的作用力 包括偶极与偶极之间的作用力 范德华 分子的熔点或沸点的高低取决于分子间的作用力 包括偶极与偶极之间的作用力 范德华 van der Waals 引力和氢键 引力和氢键 这些分子间的作用力比化学键小这些分子间的作用力比化学键小1 2个数量级 克服这些作用力所需能量也较低 因此一般有机 化分物的熔点 沸点很少超过 个数量级 克服这些作用力所需能量也较低 因此一般有机 化分物的熔点 沸点很少超过300 甲烷中甲烷中C H间的平均键能间的平均键能415 1KJ Mol Cl Cl解离能 解离能 243KJ Mol 13 分子间作用力分子间作用力分子间作用力分子间作用力 偶极 偶极相互作用偶极 偶极相互作用 具有极性的分子正负极之间的相互吸引作用具有极性的分子正负极之间的相互吸引作用 C O C O CHCH3 3 H H 偶极矩D 2 7 乙醛 偶极矩D 2 7 乙醛 一般的烷烃没有这种作用 两个非极性分子正负电荷中心重合两个非极性分子正负电荷中心重合 分子中电子运动产生瞬间相对位移 引起正负 电荷中心暂时不重合 从而产生瞬间偶极 瞬 间偶极影响邻近分子的电子分布 诱导出一个 相反的偶极 偶极之间的微小作用力称之为色 散力 也叫 分子中电子运动产生瞬间相对位移 引起正负 电荷中心暂时不重合 从而产生瞬间偶极 瞬 间偶极影响邻近分子的电子分布 诱导出一个 相反的偶极 偶极之间的微小作用力称之为色 散力 也叫范德华力范德华力 范德华引力 色散力 范德华引力 色散力 movement of electrons creates an instantaneous dipole in one molecule left 范德华引力 色散力 范德华引力 色散力 范德华引力 色散力 范德华引力 色散力 分子中电子运动产生瞬间相对位移 引起正负电 核中心暂时不重合 从而产生瞬间偶极 左侧 分子中电子运动产生瞬间相对位移 引起正负电 核中心暂时不重合 从而产生瞬间偶极 左侧 temporary dipole in one molecule left induces a complementary dipole in other molecule right 范德华引力 色散力 范德华引力 色散力 范德华引力 色散力 范德华引力 色散力 左侧分子的瞬间偶极影响邻近分子 右侧 的电子分布 诱导出一个相反的偶极 左侧分子的瞬间偶极影响邻近分子 右侧 的电子分布 诱导出一个相反的偶极 temporary dipole in one molecule left induces a complementary dipole in other molecule right 范德华引力 色散力 范德华引力 色散力 范德华引力 色散力 范德华引力 色散力 左侧分子的瞬间偶极影响邻近分子 右侧 的电子分布 诱导出一个相反的偶极 左侧分子的瞬间偶极影响邻近分子 右侧 的电子分布 诱导出一个相反的偶极 the result is a small attractive force between the two molecules 范德华引力 色散力 范德华引力 色散力 范德华引力 色散力 范德华引力 色散力 相反偶极之间的微小作用产生两分子之间的微弱引力相反偶极之间的微小作用产生两分子之间的微弱引力 the result is a small attractive force between the two molecules 范德华引力 色散力 范德华引力 色散力 范德华引力 色散力 范德华引力 色散力 相反偶极之间的微小作用产生两分子之间的微弱引力相反偶极之间的微小作用产生两分子之间的微弱引力 20 氢键氢键 一种重要的分子间作用力 一种重要的分子间作用力 氢原子与电负性较强而体积又较小的氮 氧或氟结合成极 性共价键时 电子云偏向极性较大而体积又较小的上述原 子上 使氢核暴露且具有足够的正电性 暴露的氢核受到 另一个分子中氮 氧或氟的强烈吸引而形成氢键 氢键键能约在20KJ Mol 比共价键小很多 但比色散力等 非键作用强很多 HFHFHFHF H O H O H H H O H O H H 21 与与 相似相溶相似相溶 规律一致 烷烃几乎不溶于强 极性的水中