
甲烷的分子式為 CH4 構(gòu)造式為甲烷的構(gòu)造式可以表示分子中碳原子與氫原子相互連接的方式,但不能說(shuō)明分子中碳原子和氫原子的立體結(jié)構(gòu)。甲烷分子的正四面體結(jié)構(gòu)——碳原子位于正四面體的中心、而四個(gè)氫原子分別位于正四面體的四個(gè)頂點(diǎn)上。如圖2—1所示。共價(jià)鍵的性質(zhì),一般可以從它的鍵長(zhǎng)、鍵能、鍵角等物理數(shù)據(jù)體現(xiàn)出來(lái)。 鍵長(zhǎng)—— 二個(gè)成鍵原子的核間距離,每個(gè)C—H鍵鍵長(zhǎng)均為1.09A 鍵角——每個(gè)相鄰碳?xì)滏I的夾角∠HCH均為109°28′
第一節(jié) 烷烴的結(jié)構(gòu)
為了形象地表示分子的立體形狀,還可用一些分子模型,最常用的分子模型有兩種。一種是球棒模型,又稱凱庫(kù)勒(Kekule)模型,它用各種不同顏色的球代表不同種類的原子,用短棍表示原子之間的化學(xué)鍵;另一種是根據(jù)現(xiàn)代價(jià)鍵的數(shù)據(jù),按實(shí)測(cè)原子半徑和鍵長(zhǎng)比例做成的比例模型,又稱斯陶特(Stuart)模型。如圖2—2所示。
鍵能——形成1ml共價(jià)鍵時(shí)所放出的能量。甲烷的每個(gè)C—H鍵的平均鍵能為99kj/ml。
圖2—2甲烷的分子模型
烷烴的通式:CnH2n+2
同系列:具有相同通式,組成上相差一定的原子團(tuán)(如:CH2為系差)的一系列化合物。同系物:同系列中各化合物互稱同系物。同系物具有相類似的化學(xué)性質(zhì),其物理性質(zhì)隋著相對(duì)分子質(zhì)量的改變而有規(guī)律地變化。
通式:表示同一系列化合物組成的式子
二、烷烴的通式和同系列
C1 ~ C3 烷烴無(wú)異構(gòu)體 CH4 無(wú)異構(gòu)體 C2H6 無(wú)異構(gòu)體 C3H8 無(wú)異構(gòu)體
三、烷烴的同分異構(gòu)現(xiàn)象和同分異構(gòu)體
同分異構(gòu)體——分子式相同而結(jié)構(gòu)和性質(zhì)不同的化合物。如:乙醇和二甲醚。構(gòu)造異構(gòu)體——同分異構(gòu)體中,它們的結(jié)構(gòu)不同僅是由于構(gòu)造不同而形成的化合物叫構(gòu)造異構(gòu)體。如:正戊烷和異戊烷。碳鏈異構(gòu)體——正丁烷和異丁烷是由于碳鏈排列方式不同而形成的構(gòu)造異構(gòu)體。因此也可以具體稱為碳鏈異構(gòu)體。
C4 以上的烷烴出現(xiàn)碳鏈異構(gòu)體
(Ⅰ)是直鏈化合物,叫正丁烷,沸點(diǎn)-0·5 ℃,熔點(diǎn)-138·3℃(Ⅱ)是帶支鏈的化合物,叫異丁烷沸點(diǎn)-11.73℃,熔點(diǎn)-159.4℃. 像這樣分子式相同,而構(gòu)造相異的化合物叫做構(gòu)造異構(gòu)體,構(gòu)造異構(gòu)體僅是同分異構(gòu)體中的一種異構(gòu)體。正丁烷和異丁烷是由于碳鏈的排列方式不同而形成的構(gòu)造異構(gòu)體,因此也可具體地稱為碳鏈異構(gòu)體。 烷烴從丁烷開(kāi)始有異構(gòu)現(xiàn)象。丁烷有兩個(gè)異構(gòu)體,用同樣方法,由丁烷的兩個(gè)異構(gòu)體可以推出戊烷有三個(gè)構(gòu)造異構(gòu)體:
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