烷烃的结构

（一）烷烃分子结构的基本特征

分子中的碳原子均为sp3杂化，杂化轨道间的夹角接近109°28′，在空间呈四面体排布。如：甲烷的结构

甲烷是烷烃中最简单的分子，分子中的碳原子以4个sp3杂化轨道分别与4个氢原子的s轨道重叠，形成4个C-Hσ键，在空间呈四面体排布。

（二）烷烃的同系列

根据烷烃的构造特点和组成原子，在自然界中还存在着和甲烷相似结构的烃，碳原子之间全部以单键相连，如：CH4，CH3CH3，CH3CH2CH3，CH3CH2CH2CH3。从上述化合物可以看出，每增加1个碳原子，相应的增加2个氢原子，不同的烷烃其分子组成相差1个或n个CH2原子团，当碳原子数为n个时，则氢原子数为2n＋2个。这种结构关系适用于所有的烷烃，因此，烷烃的分子组成可用通式CnH2n＋2（n≥1）表示。

而这些结构相似，具有同一个通式，在分子组成上相差1个或n个CH2原子团的一系列化合物称为同系列。同系列中的不同物质互称为同系物。同系列在有机化学中的重要性在于同系物具有相似的化学性质，其物理性质一般随碳原子数目的增减表现出有规律的变化，对学习及研究有机化合物带来了很大方便。

（三）烷烃的同分异构现象

烷烃分子中，1～3个碳原子的结构只有1种，从4个碳原子的烷烃开始有同分异构体存在，4个碳原子的烷烃有2种结构：

随着烷烃分子中碳原子数的增加，其同分异构体的数目迅速增多，见表6-1。

表6-1　烷烃的碳原子数与同分异构体数

在只含有碳碳单键的骨架中，只与1个碳原子相连的碳称为伯碳原子，如C1、C5、C6、C7、C8；与2个碳原子相连的碳称为仲碳原子，如C4；与3个碳原子相连的碳称为叔碳原子，如C3；与4个碳原子相连的碳称为季碳原子。