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烷烃烷烃

烷烃

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详细信息(中文)：
烷烃（wán tīng），是开链的饱和链烃（saturated group)，分子中的碳原子都以单键相连，其余的价键都与氢结合而成的化合物。 [1] 通式为CnH2n+2，是最简单的一种有机化合物。烷烃的主要来源是石油和天然气，是重要的化工原料和能源物资。
只由碳氢两种元素组成的化合物称为碳氢化合物，简称为烃。根据烃分子骨架的不同，烃可分为链烃（脂肪烃）和环烃（脂环烃）两大类。链烃又可以分为饱和烃和不饱和烃。其中饱和烃就是烷烃 [4] ，整体构造大多仅由碳氢原子以碳碳单键与碳氢单键组成的有机化合物，饱和意味着分子中的碳原子和其他原子的结合达到了最大限度。 [1]
上述可知，严格说来烷烃并不包括环烷烃，故本词条着重阐释不含环状的烷烃。
微观结构
烷烃并非是结构式所画的平面结构，而是立体形状的，所有的碳原子都是sp3杂化，各原子之间都以σ键相连，键角接近109°28‘，C-C键的平均键长为154pm，C-H键的平均键长为109pm，由于σ键电子云沿键轴呈轴对称分布，两个成键原子可绕键轴“自由”转动
化学式
从甲烷开始，每增加一个碳原子就相应地增加两个氢原子，因此烷烃的通式为CnH2n+2，n表示碳原子的数目(n=1,2,3,···)，理论上n可以很大，但已知的烷烃n大约在100以内。 [5] 拥有相同分子通式和结构特征的一系列化合物称为同系列，烷烃同系差为CH2，C原子个数不同的烷烃互为同系物。同系列中的同系物的结构相似，化学性质相近，物理性质随着碳原子的增加而呈现规律性变化。
物理性质
气味
低沸点(boiling point)的烷烃为无色液体，有特殊气味；高沸点烷烃为黏稠油状液体，无味。
物态
烷烃的物理性质随分子中碳原子数的增加，呈现规律性的变化。
在室温25°下，含有1～4个碳原子的烷烃为气体。
含有5～17个碳原子的烷烃为液体。但实际上含有10～19个碳原子的烷烃正常温度下可以为固体。
含有18个碳原子以上的正烷烃为固体，但直至含有60个碳原子的正烷烃（熔点99℃）后的熔点(melting point)都不超过100℃。 [1] 烷烃为非极性分子(non-polar molecule)，偶极矩(dipole moment)为零，但分子中电荷的分配不是很均匀的，在运动中可以产生瞬时偶极矩，瞬时偶极矩间有相互作用力（色散力）。此外分子间还有范德华力，这些分子间的作用力比化学键的小一二个数量级，克服这些作用力所需能量也较低，因此一般有机化合物的熔点、沸点很少超过300℃。 [3]
沸点
正烷烃的沸点随碳原子的增多的而升高，这是因为分子运动所需的能量增大，分子间的接触面增大，范德华力髓质增强。低级烷烃每增加一个CH2，相对分子质量变化较大，沸点也相差较大；高级烷烃沸点差距逐渐减小。故低级烷烃比较容易分离，高级烷烃分离困难得多。
在同分异构体中，分子结构不同，分子接触面积不同，相互作用力也不同。正戊烷沸点36.1℃，2-甲基丁烷沸点25℃，2,2-二甲基丙烷沸点只有9℃。叉链分子趋于球形，由于支链的位阻作用，使其接触面积减少，从而减少了分子间作用力，沸点较低。
熔点
固体分子的熔点也随碳原子的增多增加而增高，但不像沸点变化那样有规律，同系列C1-C3不那么规则，但C4以上的是随着碳原子数的增加而升高。这是由于晶体分子间的作用力，不仅取决于相对分子质量大小，还与分子在晶格中的排列有关。分子对称性高，排列比较整齐就越紧密，分子间吸
引力大，熔点就越高。 [4] 在正烷烃中，含奇数碳原子的烷烃其熔点升高较含偶数碳原子的少。以至在直链烷烃的熔点曲线中，含奇数和含偶数的碳原子的烷烃各构成一条熔点曲线，偶数在上，奇数在下。
通过X射线衍射方法分析，固体正烷烃晶体为锯齿形，在奇数碳原子齿状链中两端甲基同处在一边，如正戊烷。偶数碳链中两端甲基不在同一边，如正己烷，偶数碳链彼此更为靠近，相互作用力大，故熔点升高值较单数碳链升髙值较大一些。
密度
烷烃的密度(density)随相对分子质量增大而增大，这也是分子间相互作用力的结果，分子间引力增大，分子间的距离相应减小，相对密度则增大，密度增加到一定数值后，相对分子质量增加而密度变化很小。最大接近于0.8g·cm-3左右，所以所有的烷烃都比水轻。 [4]
溶解度
烷烃中的σ键极性很小，且其分子偶极矩为零，是非极性分子。根据相似相溶原则， 烷烃可溶于非极性溶剂如四氯化碳、烃类化合物（乙醚、苯）中，不溶于极性溶剂，如水中。 [4]
与碳原子数相等的链烷烃相比，环烷烃的沸点、熔点和密度均要髙一些。这是因为链形化合物可以比较自由地摇动，分子间“拉”得不紧，容易挥发，所以沸点低一些。由于这种摇动，比较难以在晶格内做有次序的排列，所以熔点也低一些。由于没有环的牵制，链形化合物的排列也较环形化合物松

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