烷烃

title: 性质概论.
content: 烷类皆难溶于水,在完全燃烧下可转化为二氧化碳和水,反应式如下: 烷类会因组合结构的不同,其性质可能会有极大的差异。若结构相似,则性质相近;若结构不同,性质不同。 正因此,烷类种类繁多;但也由此许多化学式相同的物质,其性质不相同。如戊烷()<ref name="1/2gt2">异戊烷</ref>:
title: 物理性质.
content: 烷烃有许多物理性质:
title: 化学性质.
content: 在正常情况下,烷烃性质很稳定,因为碳-氢键和碳-碳键相对稳定,难以断裂 、以及烷烃不会抢夺官能团,所以不容易发生反应,除了下面三种反应,小分子的烷烃几乎不能进行其他反应。但支链多的烷烃,键角可能不同于formula_2即109.5度,导致其容易发生反应。
title: 燃烧反应.
content: 反应通式: CH + (3n+1)÷2 O → n CO+ n+1 HO  所有的烷烃都能燃烧,而且反应放热极多。烷烃完全燃烧生成CO和HO。如果O的量不足,就会产生有毒气体一氧化碳(CO),甚至炭黑(C)。  以甲烷为例: O供应不足时,反应如下: 分子量大的烷烃经常不能够完全燃烧,它们在燃烧时会有黑烟产生,就是炭黑。
title: 卤代反应.
content: 反应通式:formula_3  由于烷烃的结构太牢固,一般的有机反应不能进行。烷烃的卤代反应是一种自由基取代反应,反应的起始需要光能来产生自由基。  以下是甲烷被卤代的步骤。这个高度放热的反应可以引起爆炸。
title: 裂解反应.
content: 裂化反应是大分子烃在高温、高压或有催化剂的条件下,分裂成小分子烃的过程。裂化反应属于消除反应,因此烷烃的裂化总是生成烯烃。如十六烷(CH)经裂化可得到辛烷(CH)和辛烯(CH)。  由于每个键的环境不同,断裂的机率也就不同,下面以丁烷的裂化为例讨论这一点:  裂化反应中,不同的条件能引发不同的机理,但反应过程类似。热分解过程中有碳自由基产生,催化裂化过程中产生碳正离子和氢负离子。这些极不稳定的中间体经过重排、键的断裂、氢的转移等步骤形成稳定的小分子烃。  在工业中,深度的裂化叫做裂解,裂解的产物都是气体,称为裂解气。
title: 命名.
content: 烷类的命名多采IUPAC命名法。<br> 命名烷类的首要步骤是分析其为环状亦或是链状,再进行命名步骤。
title: 链烷烃.
content: 化学通式:<br> 链烷烃的命名步骤为: 因为烷类一般简单,故亦会使用「正、异、新」去区隔同样化学式的烷类。IUPAC也曾推荐过此种命名方式<ref name="pqh/4pi"></ref>。例如己烷命名方式:
title: 环烷烃.
content: 化学通式: 简单的环烷烃的命名方式基本上和烷类方式相同,仅需在前添加一环字,以做识别。例如环丙烷:
title: 具多环的环烷烃的命名法.
content: 除非有俗名,否则具多环的环烷烃如桥环烷烃及螺环烷烃的命名较为复杂。名字包括表示环数量的前缀(如「二环」)、各环内碳原子总数的后缀以及表示各端点之间碳原子数的数字前缀(表示于中括号内。多个环公用的碳原子,即桥头碳不计入内)。 如例一、例二: 这个环烷总碳数为七,由两个环组成,尾为「庚烷」,头为「双环」。两个被共享的碳原子间有三个连接路线:一为五元环的部分,共三个碳(两个桥头碳不计入内,下同);二为四元环的部分,共二个碳;三为两环之间共享的边线,只由两桥头碳直接连结,中间没有碳。由此得出中括号内的数字(以降序表示数字之间用点分隔),[3.2.0]。故上图的环烷名为二环[3.2.0]庚烷,而数字的个数总比环数多一个(在此有两个环及三个数字)。「[3.2.0]二环庚烷」亦可接受,但环上有取代基时「二环[3.2.0]庚烷」有保留前面的位置的好处,方便加上其他含数字的前缀,以符合IUPAC命名常规。  上图环烷总碳数为七,全为单键,词尾为庚烷;两共享碳间有两对二碳碳链,也被一个碳原子连接着,故词尾之前的数字前缀为[2,2,1](共享碳不计入内);这个环烷由两个环组成,故前缀为「双环」,最后得出「双环[2.2.1]庚烷」。
title: 特例.
content: 出于化工习惯,异辛烷不是2-甲基庚烷,而是2,2,4-三甲基戊烷。
title: 结构.
content: 烷烃中,每个碳原子都是四价的,采用sp杂化轨道,与周围的4个碳或氢原子形成牢固的σ键,可以旋转,故烷类无顺反异构物。<br> 为了使键的排斥力最小,连接在同一个碳上的四个原子形成四面体。甲烷是标准的正四面体形态,其键角为formula_2,大约等于109°28′。<br> 下面是前10种直链烷烃的分子式和结构模型图。<br>
title: 异构体.
content: 烷类的异构物大多链异构(由于支链不同而造成的异构物)。超过3个碳原子的烷烃可以以多种方式排列,形成同分异构体。烷烃异构物的数目会随着碳数增加而增加。
title: 分布.
content: 烷烃在宇宙间分布众多,其中分布最多的是甲烷,而极少见由10,050个碳原子以上所构成的烷烃。
title: 太阳系的分布.
content: 烷烃分布于太阳系间许多星球的大气层。有些占了较多的比例,例如天王星(2.3%)、土卫六(5%),但在大多星球上,分布较少,如地球、火星、土星等等。
title: 地球上的分布.
content: 地球上的烷烃多为甲烷,而甲烷的浓度随地球纬度降低而递减,并在北纬40度及赤道附近都有明显浓度下降。北半球与南半球平均浓度各为1.65ppm及1.55ppm。
title: 应用.
title: 工业上的应用.
content: 由于烷烃的制取成本较高(一般要用烯烃催化加氢),所以在工业上不制取烷烃,而是直接从石油中提取。由于烷烃不易发生反应,所以工业上也不把它作为化工基本原料。烷烃的作用主要是做燃料。天然气和沼气(主要成分为甲烷)是近来广泛使用的清洁能源。  由于烷烃大多来自于石油,所以必须经过分馏的过程,以得到各种不同用途的烷烃类。 分馏结果大约如下:

Summary: (英语:alkane),俗称石蜡烃(英语:paraffin),是碳氢化合物下的一种饱和烃,其整体构造大多仅由碳、氢、碳-碳单键与碳氢单键所构成,同时也是最简单的一种有机化合物,而其下又可细分出链烷烃与环烷烃。其名烷是化学家取「碳」右下角的「火」,加上「完」造出的字,读音同「完」。「碳」表示其结构中含有碳,而「完」表示其分子结构中碳原子化合价完足的意思。

Alkane: In organic chemistry, an alkane, or paraffin (a historical name that also has other meanings), is an acyclic saturated hydrocarbon. In other words, an alkane consists of hydrogen and carbon atoms arranged in a tree structure in which all the carbon–carbon bonds are single. Alkanes have the general chemical formula CH. The alkanes range in complexity from the simplest case of methane (CH), where "n" = 1 (sometimes called the parent molecule), to arbitrarily large and complex molecules, like pentacontane (CH) or 6-ethyl-2-methyl-5-(1-methylethyl) octane, an isomer of tetradecane (CH).