化學(xué)名詞解釋：　

　烷烴即飽和烴，是只有碳碳單鍵的鏈烴，是最簡單的一類有機(jī)化合物，最簡單的烷烴是甲烷。

烷烴 - 介紹

烷烴即飽和烴，烷烴分子中，氫原子的數(shù)目達(dá)到最大值，它的通式為CnH2n+2。分子中每個碳原子都是sp3雜化。最簡單的烷烴是甲烷。

烷烴 - 結(jié)構(gòu)

烷烴中，每個碳原子都是四價的，采用sp3雜化軌道，與周圍的4個碳或氫原子形成牢固的σ鍵。連接了1、2、3、4個碳的碳原子分別叫做伯、仲、叔、季碳;伯、仲、叔碳上的氫原子分別叫做伯、仲、叔氫。“烷”，就是“完”全的意思，碳原子的各鍵完全被氫原子占據(jù)。

為了使鍵的排斥力最小，連接在同一個碳上的四個原子形成四面體。甲烷是標(biāo)準(zhǔn)的正四面體形態(tài)，其鍵角為109°28′(準(zhǔn)確值：)。

下面是前10種直鏈烷烴的分子式和結(jié)構(gòu)模型圖。

其他：十一烷、十二烷、十三烷、十四烷

理論上說，由于烷烴的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所有的烷烴都能穩(wěn)定存在。但自然界中存在的烷烴最多不超過50個碳，最豐富的烷烴還是甲烷。

由于烷烴中的碳原子可以按規(guī)律隨意排列，所以烷烴的結(jié)構(gòu)可以寫出無數(shù)種。直鏈烷烴是最基本的結(jié)構(gòu)，理論上這個鏈可以無限延長。在直鏈上有可能生出支鏈，這無疑增加了烷烴的種類。所以，從4個碳的烷烴開始，同一種烷烴的分子式能代表多種結(jié)構(gòu)，這種現(xiàn)象叫同分異構(gòu)現(xiàn)象。隨著碳數(shù)的增多，異構(gòu)體的數(shù)目會迅速增張。

烷烴還可能發(fā)生光學(xué)異構(gòu)現(xiàn)象。當(dāng)一個碳原子連接的四個原子團(tuán)各不相同時，這個碳就叫做手性碳，這種物質(zhì)就具有光學(xué)活性。

烷烴失去一個氫原子剩下的部分叫烷基，一般用R-表示。因此烷烴也可以用通式RH來表示。

命名

烷烴最早是使用習(xí)慣命名法來命名的。但是這種命名法對于碳數(shù)多，異構(gòu)體多的烷烴很難使用。于是有人提出衍生命名法，將所有的烷烴看作是甲烷的衍生物，例如異丁烷叫做2-甲基丙烷。

現(xiàn)在的命名法使用IUPAC命名法，烷烴的系統(tǒng)命名規(guī)則如下：

找出最長的碳鏈當(dāng)主鏈，依碳數(shù)命名主鏈，前十個以天干(甲、乙、丙...)代表碳數(shù)，碳數(shù)多于十個時，以中文數(shù)字命名，如：十一烷。

從最近的取代基位置編號：1、2、3...(使取代基的位置數(shù)字越小越好)。以數(shù)字代表取代基的位置。數(shù)字與中文數(shù)字之間以 - 隔開。

有多個取代基時，以取代基數(shù)字最小且最長的碳鏈當(dāng)主鏈，并依甲基、乙基、丙基的順序列出所有取代基。

有兩個以上的取代基相同時，在取代基前面加入中文數(shù)字：一、二、三...，如：二甲基，其位置以“,”(逗號)隔開，一起列于取代基前面。

烷烴 - 物理性質(zhì)

烷烴密度比水小。不溶于水，溶于有機(jī)溶劑。熔沸點(diǎn)隨分子量增大和碳鏈增長而升高，同碳數(shù)的烷烴，支鏈越多沸點(diǎn)越低。標(biāo)況下，碳數(shù)小于5的(甲烷到丁烷)為氣態(tài)，5-17之間的(戊烷到十七烷)為液態(tài)，18個碳(十八烷)以上為固態(tài)。

烷烴 - 化學(xué)性質(zhì)

烷烴性質(zhì)很穩(wěn)定，因?yàn)镃-H鍵和C-C雙鍵相對穩(wěn)定，難以斷裂。除了下面三種反應(yīng)，烷烴幾乎不能進(jìn)行其他反應(yīng)。

氧化反應(yīng)

R + O2 → CO2 + H2O

所有的烷烴都能燃燒，而且反應(yīng)放熱極多。烷烴完全燃燒生成CO2和H2O。如果O2的量不足，就會產(chǎn)生有毒氣體一氧化碳(CO)，甚至炭黑(C)。

以甲烷為例：

CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O

O2供應(yīng)不足時，反應(yīng)如下：

CH4 + 3/2 O2 → CO + 2 H2O

CH4 + O2 → C + 2 H2O

分子量大的烷烴經(jīng)常不能夠完全燃燒，它們在燃燒時會有黑煙產(chǎn)生，就是炭黑。汽車尾氣中的黑煙也是這么一回事。

鹵化反應(yīng)

R + X2 → RX + HX

由于烷烴的結(jié)構(gòu)太牢固，一般的有機(jī)反應(yīng)不能進(jìn)行。烷烴的鹵代反應(yīng)是一種自由基取代反應(yīng)，反應(yīng)的起始需要光能來產(chǎn)生自由基。

以下是甲烷被鹵代的步驟。這個高度放熱的反應(yīng)可以引起爆炸。

鏈引發(fā)階段：在紫外線的催化下形成兩個Cl的自由基

Cl2 → Cl* / *Cl

鏈增長階段：一個H原子從甲烷中脫離;CH3Cl開始形成。

CH4 + Cl* → CH3+ + HCl (慢)

CH3+ + Cl2 → CH3Cl + Cl*

鏈終止階段：兩個自由基重新組合

Cl* 和 Cl*, 或

R* 和 Cl*, 或

CH3* 和 CH3*.

裂解反應(yīng)

裂化反應(yīng)是大分子烴在高溫、高壓或有催化劑的條件下，分裂成小分子烴的過程。裂化反應(yīng)屬于消除反應(yīng)，因此烷烴的裂化總是生成烯烴。如十六烷(C16H34)經(jīng)裂化可得到辛烷(C8H18)和辛烯(C8H16)。

由于每個鍵的環(huán)境不同，斷裂的機(jī)率也就不同，下面以丁烷的裂化為例討論這一點(diǎn)：

CH3-CH2-CH2-CH3 → CH4 + CH2=CH-CH3

過程中CH3-CH2鍵斷裂，可能性為48%;

CH3-CH2-CH2-CH3 → CH3-CH3 + CH2=CH2

過程中CH2-CH2鍵斷裂，可能性為38%;

CH3-CH2-CH2-CH3 → CH2=CH-CH2-CH3 + H2

過程中C-H鍵斷裂，可能性為14%。

裂化反應(yīng)中，不同的條件能引發(fā)不同的機(jī)理，但反應(yīng)過程類似。熱分解過程中有碳自由基產(chǎn)生，催化裂化過程中產(chǎn)生碳正離子和氫負(fù)離子。這些極不穩(wěn)定的中間體經(jīng)過重排、鍵的斷裂、氫的轉(zhuǎn)移等步驟形成穩(wěn)定的小分子烴。

在工業(yè)中，深度的裂化叫做裂解，裂解的產(chǎn)物都是氣體，稱為裂解氣。

烷烴 - 烷烴在工業(yè)中

由于烷烴的制取成本較高(一般要用烯烴催化加氫)，所以在工業(yè)上不制取烷烴，而是直接從石油中提取。由于烷烴不易發(fā)生反應(yīng)，所以工業(yè)上也不把它作為化工基本原料。

烷烴的作用主要是做燃料。天然氣和沼氣(主要成分為甲烷)是近來廣泛使用的清潔能源。石油分餾得到的各種餾分適用于各種發(fā)動機(jī)：

C1~C4(40℃以下時的餾分)是石油氣，可作為燃料;

C5~C11(40~200℃時的餾分)是汽油，可作為燃料，也可作為化工原料;

C9~C18(150~250℃時的餾分)是煤油，可作為燃料;

C14~C20(200~350℃時的餾分)是柴油，可作為燃料;

C20以上的餾分是重油，再經(jīng)減壓蒸餾能得到潤滑油、瀝青等物質(zhì)。

此外，烷烴經(jīng)過裂解得到烯烴這一反應(yīng)已成為近年來生產(chǎn)乙烯的一種重要方法。