(一)烷烃的物理性质
在室温和常压下,直链烷烃中从甲烷到丁烷都是气体;含5~15个碳原子的烷烃是液体;16个碳原子及以上的是固体。不仅物态随着正烷烃同系物相对分子质量的增加而有明显的改变,其他一些物理性质如熔点、沸点、密度也呈现出规律性的变化。
正烷烃的熔点(前3个除外)和沸点基本上都是随着碳链的增长而变大。这是一个“量的变化会引起质的变化”的例证。
烷烃的熔点变化没有沸点那样有规律,通常是随着分子的对称性增大而升高。分子越对称,它们在晶体中的排列越紧密,熔点就高。例如,正戊烷、异戊烷、新戊烷的熔点分别为-130℃、-160℃、-17℃,新戊烷的熔点最高。
烷烃的相对密度都<1,且随着相对分子质量的变大而有所增加,最后接近于0.80左右。这也是由于分子间的作用力随着相对分子质量的增加而加大,使分子间的距离相对地减小,密度增大。
烷烃都不溶于水,但能溶于苯、氯仿、四氯化碳等有机溶剂。它们的溶解度随着相对分子质量的增加而减小。
(二)烷烃的化学性质
烷烃的分子中没有官能团。除甲烷只有C-Hσ键外,所有烷烃分子中仅含C-C及C-Hσ键。由于烷烃分子中的C-C键和C-H键都很强,需要较高的能量才能使之断裂,所以一般情况下,烷烃具有极大的化学稳定性,与强酸、强碱及常用的氧化剂、还原剂都不发生化学反应。另外,碳原子和氢原子的电负性差别很小,分子中σ键的极性很弱,很难被极化,故烷烃的分子也不易和极性试剂发生共价键异裂的离子型反应。但是,在一定的条件下,亦可以发生一些化学反应。
1.取代反应 烷烃和氯在黑暗中几乎不起反应。但是在日光照射、高温或催化剂的影响下它们能发生剧烈的反应,生成氯化氢和氯代烷烃。例如甲烷和氯气在强烈的日光或紫外光照射下反应猛烈,甚至发生爆炸。
有机化合物分子中的某些原子或原子团被其他原子或原子团所代替的反应称为取代反应。被卤素原子取代的反应称为卤代反应。
2.燃烧反应 烷烃在空气中能完全燃烧生成二氧化碳和水。因此烷烃可以用做燃料。
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