[研究生入学考试]考研 化学-烷烃.ppt
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1、研究生入学考试研究生入学考试考研考研 化学化学-烷烃烷烃如:CH3CH3 与CH3CH2CH3 CH3CH2CH2CH3C4H10 CH3CHCH3 | CH3 CH3CH2CH2CH2CH3 CH3CHCH2CH3 |C5H12 CH3 CH3 | CH3CCH3 | CH3伯C: 1 伯H 3个仲C: 2 仲H 2个叔C: 3 叔H 1个季C: 4对应 CH3 |CH3CH2CHCCH3 | | CH3 CH3 1 2 3 4 1 1 1CH3甲基CH3CH2乙基CH3CH2CH2正丙基CH3 CHCH3异丙基CH3CH2CH2CH2正丁基CH3 CHCH2CH3异丁基 CH3 |CH3C
2、H2CH仲丁基 CH3 |CH3C | CH3叔丁基 CH2亚甲基 CHCH3亚乙基 常见烷基的命名: CH3 |CH3CH2 CH3 ; CH3CH CH3CH2CH2 C |C C 看作: CCCH C CH2 CH CH3CH2 O |C O 看作: CO N |C N 看作: NCN O |CH CH2OH若被比较基团中含双键(A B)或三键(A B),则相当于相同原子A与两个原子B相连。COHOCHClHOClCHCH3CH3CHCH2CH2HCCHHHHCCHHCHCH3CH2CH3 CH3 |CH3CHCH3CH3CH2CH2CH3CH3CH(CH2)14CH3 | CH3 CH
3、3 |CH3CCH3 | CH3正丙烷正丙烷正丁烷正丁烷异丁烷异丁烷新戊烷新戊烷异十八烷异十八烷 ?CH3CHCH2CHCH2C2H5 | | CH2 CHCH3 | | CH3 CH2CH38个碳个碳8个碳个碳CH3CHCH2CHCH2C2H5 | | CH2 CHCH3 | | CH3 CH2CH3 5 66 4 3CH3CHCH2CHCH2C2H5 | | CH2 CHCH3 | | CH3 CH2CH33,6二甲基二甲基4正丙基辛烷正丙基辛烷6 5 4 3 2 1CH3CH2CHCHCH2CH3 | | CH3 C2H5CH3CHCH3 | CH3CCH3 |CH3CHCH33甲基甲基
4、4乙基已烷乙基已烷2,3,3,4四甲基戊烷四甲基戊烷CH3CHCH2CH3 | CH2 | CH32乙基丁烷乙基丁烷3甲基戊烷甲基戊烷CH3CH2CHCHCH3 | | CH3 CH33,42甲基戊烷甲基戊烷2,3二甲基戊烷二甲基戊烷Kekule模型Stuart模型楔形式结构式:CH42S2Phv2S2Px 2Py 2Pz杂化SP3 SP3 SP3 SP3CHHHHHCHHH重叠式重叠式交叉式交叉式120120CH3HHCH3HHCH3HHCH3HHCH3HHHHCH3CH3HHCH3HHCH3CH3HHHHCH3HHCH3HH12.5HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH能量/KJ
5、mol-1CC旋转角度060120交叉式交叉式重叠式乙烷中乙烷中键的旋转键的旋转CH3CH3HHHHCH3HHHHCH3CH3CH3HHHHHCH3H3CHHHCH3HHHHCH3CH3HHHHCH3I、全重叠式全重叠式II、邻位交叉式邻位交叉式III、部分重叠式部分重叠式IV、对位交叉对位交叉式式II、邻位交叉式邻位交叉式III、部分重叠部分重叠式式14321CH3H3CHHHHCH3HHHHCH3H3CCH3HHHHCH3HHHHH3CCH3CH3HHHHH3CCH3HHHHCH3CH3HHHH能量/KJmol-1CC旋转角度060120360180240300随着C原子的增大,直链烷烃的
6、熔点逐渐升高。含偶数C原子的烷比相邻的二奇数个C原子的烷烃熔点要高。戊烷中,CH3CH2CH2CH2CH3的沸点最高; CH3 |CH3CCH3的沸点最低。 | CH3已烷中, CH3CH2CH2CH2CH2CH3的沸点最高; CH3 |CH3CCH2CH3的沸点最低。 | CH3 对称性高的分子排列得比较紧且整齐,分子在晶格中排列得较紧密,因而熔点较高。1 1) 其共价键都为其共价键都为键,键,键能大键能大 C-H 390435KJ/mol C-C 345.6KJ/molC-H 390435KJ/mol C-C 345.6KJ/mol(2 2)分子中的共价键)分子中的共价键不易极化不易极化:
7、电负性差别小,电负性差别小,C 2.5C 2.5,H 2.2H 2.2但稳定性是相对的,在一定条件下(如但稳定性是相对的,在一定条件下(如高温、高压、光照、高温、高压、光照、催化剂催化剂),烷烃也能起一些化学反应。),烷烃也能起一些化学反应。 CH4 + Cl2 CH3Cl + HCl CH2Cl2 + HCl日光光Cl2CHCl3 + HCl CCl4 + HCl光Cl2光Cl2若控制一定的反应条件和若控制一定的反应条件和原料的用量比原料的用量比,可,可得其中一种氯代烷为主要的产物。得其中一种氯代烷为主要的产物。例如:例如:= = CH3CH2CH3光Cl2 Cl |CH3CH2CH2Cl
8、+ CH3CHCH3 + 二氯产物等 CH3 |CH3CCH3 | CH3光光Cl2 CH3 |CH3CCH2Cl | CH3+ 二氯产物 + 三氯产物CH3CHCH2CH3 | CH3光光Cl2 Cl CH3 Cl | | |CH3CCH2CH3 + CH3CHCH2CH2 | CH322% 16.5%CH2CHCH2CH3 + CH3CHCHCH3 | | | |Cl CH3 CH3 Cl33% 28%一元取代时:一元取代时: CH3CClCH3 +| CH3 CH3CHCH3Cl| CH336% 64% CH3CHCH3| CH3光Cl2CH3CH2CH3光Cl2 Cl |CH3CH2C
9、H2Cl + CH3CHCH343% 57%所以,3 H 2 H 1 H 甲烷氢氢的相对活性氢的相对活性 = = 产物的数量产物的数量被取代的等价氢的个数。被取代的等价氢的个数。仲氢的相对活性伯氢的相对活性57 / 243 / 6=41叔氢的相对活性伯氢的相对活性51CH3CH2CH3 CH3CH2CH2 + H H=410kJ/mol CH4 CH3 + H H=435kJ/molCH3CH2CH3 CH3CHCH3 + H H=397kJ/molCH(CH3)3 (CH3 )3C + H H=381kJ/mol溴代反应时(光照,溴代反应时(光照,127127),三种氢的相对活性为:),三种
10、氢的相对活性为:例如:例如: 故故溴代反应的选择性好溴代反应的选择性好,在有机合成中比氯代更有用。,在有机合成中比氯代更有用。 CH3CBrCH3 +| CH3 CH3CHCH3Br| CH399% 1% CH3CHCH3| CH3127 Br2A : B A + B hv例如:Cl : Cl Cl + Cl CH4 + Cl CH3 + HClCH3CH2CH3 CH3CH2CH2 + H H=410kJ/mol CH4 CH3 + H H=435kJ/molCH3CH2CH3 CH3CHCH3 + H H=397kJ/molCH(CH3)3 (CH3 )3C + H H=381kJ/mol
11、3 C 2 C 1 C 甲基自由基甲基自由基A : B A+ + B- CH3 CH3 | |例如:例如:CH3C : Cl CH3C+ + Cl-: | | CH3 CH3反应历程:化学反应所经历的反应历程:化学反应所经历的途径或过程途径或过程,又称为,又称为反应机理。反应机理。 CH4、Cl2混合物在混合物在黑暗黑暗中长期保存,不反应。中长期保存,不反应。 CH4经经光照光照后与后与Cl2混合,也不反应。混合,也不反应。 Cl2经经光照光照后,后,迅速迅速在黑暗中与在黑暗中与CH4混合,反应立即发生。混合,反应立即发生。 Cl2经经光照光照后,后,过一段时间过一段时间后在黑暗中与后在黑暗中
12、与CH4混合,不反应。混合,不反应。实验事实实验事实:链的引发:链的引发:Cl:Cl Cl + Cl链的增长:链的增长:Cl + CH4 HCl + CH3CH3 + Cl2 CH3Cl + ClCl + CH3Cl CH2Cl + HCl链的终止:链的终止:Cl + CH3 CH3ClCH3 + CH2Cl CH3CH2Cl光光由此可知:由此可知: 烷的卤代是从烷的卤代是从Cl2的光照的光照开始的,开始的, 且且Cl2生成生成的活性质点的活性质点寿命较短寿命较短。 一个自由基能使链增长反应重复一个自由基能使链增长反应重复5,0005,000次,一个光量次,一个光量子可以引发两个自由基,故可使
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