烷烃的性质及用途简介

1.烷烃的物理性质

有机化合物的物理性质通常包括化合物的状态、熔点、沸点、相对密度、折射率、溶解度等，如表8-5所示。

表8-5 烷烃的物理常数

续表

由表8-5可以看出，在室温和一个大气压下，C₁～C₄是气体，C₅～C₁₆是液体，C₁₇以上是固体。低沸点的烷烃为无色液体，有特殊气味；高沸点烷烃为黏稠状液体，无味。

烷烃几乎不溶于水，易溶于有机溶剂，如四氯化碳、乙醇、乙醚、氯仿等弱极性或非极性溶剂。直链烷烃的沸点、熔点都随相对分子质量的增加而升高。在同数碳原子的烷烃异构体中，直链烷烃比支链烷烃的沸点高，并且支链越多，沸点越低。

练一练

不查表把下列化合物按沸点由高到低排列成序。

（1）2—甲基己烷

（2）2，3—二甲基戊烷

（3）庚烷(https://www.xing528.com)

（4）己烷

2.烷烃的化学性质

烷烃是一系列饱和的碳氢化合物，烷烃中的共价键非常稳定不易断裂，因此烷烃的化学性质非常稳定。在一般条件下，烷烃不与强氧化剂、强还原剂、强酸、强碱等起反应，因此烷烃有时称为石蜡，意为差的亲和力，以反映出这类化合物的反应活性很低，故烷烃常用作惰性溶剂和润滑剂。但在适当的温度、压力和催化剂存在的条件下，可与一些试剂发生反应。

（1）氧化反应和燃烧 在常温常压下，烷烃与空气中的氧不反应。如果点火引发，则烷烃燃烧生成二氧化碳和水，是完全氧化反应，反应放出大量热，这是天然气、汽油和柴油燃烧的基本原理。烷烃最大的用途是作为燃料。低级的烷烃与一定比例的空气混合，遇到火花时会发生爆炸，这就是矿井瓦斯爆炸的原因。甲烷在空气中的含量达到5.53%～14%时，爆炸极为可能。

（2）裂化反应 烷烃在没有空气存在下进行热分解反应的过程，称为裂化反应。裂化反应过程复杂，烷烃分子中所含的碳原子数越多，裂化产物也越复杂。反应条件不同产物亦不同，但不外是由分子中的C—H键和C—C键断裂所形成的混合物，既含有较低级的烷烃又含有烯烃和氢气。例如：

裂化反应在石油工业上很有意义，利用裂化反应可以提高汽油的产量和质量。还可以利用深度裂化反应获得低级烯烃等化工原料，在石油化工行业上有其特殊的意义。

（3）卤代反应 烷烃分子中氢原子被其他原子或原子团取代的反应称为取代反应。若被卤原子取代则称为卤代反应。

烷烃与卤素在室温和黑暗中不起反应，但在强光照射下或250～400℃的温度下，可发生取代反应。反应活性的次序为F₂＞Cl₂＞Br₂＞I₂。氟代反应非常剧烈且大量放热，不易控制，碘代反应则较难发生。因此，烷烃有实用价值的卤代反应是氯代和溴代反应。在漫射光、加热或某些催化剂存在下，氯、溴与烷烃反应较温和，其分子中的氢原子逐步被氯、溴所取代，生成多种取代产物。如甲烷的氯代反应：

上述反应很难控制在某一步，甲烷中的氢原子逐步取代的结果是生成多种氯代甲烷的混合物，但通过控制反应条件如调整物料配比、反应时间等可以达到使其中某一种氯代烷成为主要产品的目的。

高级烷烃的卤代反应可以生成各种异构体，因而使反应变得复杂，这些异构体是由于烷烃上不同的氢原子被取代而生成的。