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烷烴的性質(zhì)變化規(guī)律

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烷烴的性質(zhì)變化規(guī)律:

在室溫下,含有1~4個(gè)碳原子的烷烴為氣體;常溫下,含有5~8個(gè)碳原子的烷烴為液體;含有8~16個(gè)碳原子的烷烴可以為固體,也可以為液體;含有17個(gè)碳原子以上的正烷烴為固體,但直至含有60個(gè)碳原子的正烷烴(熔點(diǎn)99℃),其熔點(diǎn)(melting point)都不超過(guò)100℃。低沸點(diǎn)(boiling point)的烷烴為無(wú)色液體,有特殊氣味;高沸點(diǎn)烷烴為黏稠油狀液體,無(wú)味。烷烴為非極性分子(non-polar molecule),偶極矩(dipole moment)為零,但分子中電荷的分配不是很均勻的,在運(yùn)動(dòng)中可以產(chǎn)生瞬時(shí)偶極矩,瞬時(shí)偶極矩間有相互作用力(色散力)。此外分子間還有范德華力,這些分子間的作用力比化學(xué)鍵的小一二個(gè)數(shù)量級(jí),克服這些作用力所需能量也較低,因此一般有機(jī)化合物的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)很少超過(guò)300℃。

正烷烴的沸點(diǎn)隨相對(duì)分子質(zhì)量的增加而升高,這是因?yàn)榉肿舆\(yùn)動(dòng)所需的能量增大,分子間的接觸面(即相互作用力)也增大。低級(jí)烷烴每增加一個(gè)CH2,(成為其同系物),相對(duì)分子質(zhì)量變化較大,沸點(diǎn)也相差較大,高級(jí)烷烴相差較小,故低級(jí)烷烴比較容易分離,高級(jí)烷烴分離困難得多。

在同分異構(gòu)體中,分子結(jié)構(gòu)不同,分子接觸面積不同,相互作用力也不同,正戊烷沸點(diǎn)36.1℃,2-甲基丁烷沸點(diǎn)25℃,2,2-二甲基丙烷沸點(diǎn)只有9℃。叉鏈分子由于叉鏈的位阻作用,其分子不能像正烷烴那樣接近,分子間作用力小,沸點(diǎn)較低。

固體分子的熔點(diǎn)也隨相對(duì)分子質(zhì)量增加而增高,這與質(zhì)量大小及分子間作用力有關(guān)外,還與分子在晶格中的排列有關(guān),分子對(duì)稱(chēng)性高,排列比較整齊,分子間吸引力大,熔點(diǎn)就高。在正烷烴中,含單數(shù)碳原子的烷烴其熔點(diǎn)升高較含雙數(shù)碳原子的少。

通過(guò)X射線衍射方法分析,固體正烷烴晶體為鋸齒形,在單數(shù)碳原子齒狀鏈中兩端甲基同處在一邊,如正戊烷,雙數(shù)碳鏈中兩端甲基不在同一邊,如正己烷,雙數(shù)碳鏈彼此更為靠近,相互作用力大,故熔點(diǎn)升高值較單數(shù)碳鏈升髙值較大一些。

烷烴的密度(density)隨相對(duì)分子質(zhì)量增大而增大,這也是分子間相互作用力的結(jié)果,密度增加到一定數(shù)值后,相對(duì)分子質(zhì)量增加而密度變化很小。醫(yī)學(xué)|教育|網(wǎng)搜集整理

與碳原子數(shù)相等的鏈烷烴相比,環(huán)烷烴的沸點(diǎn)、熔點(diǎn)和密度均要髙一些。這是因?yàn)殒溞位衔锟梢员容^自由地?fù)u動(dòng),分子間“拉”得不緊,容易揮發(fā),所以沸點(diǎn)低一些。由于這種搖動(dòng),比較難以在晶格內(nèi)做有次序的排列,所以熔點(diǎn)也低一些。由于沒(méi)有環(huán)的牽制,鏈形化合物的排列也較環(huán)形化合物松散些,所以密度也低一些。同分異構(gòu)體和順?lè)串悩?gòu)體也具有不同的物理性質(zhì)。下表是若干烷烴和環(huán)烷烴的物理常數(shù)。

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主講老師:劉 楝老師

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