六、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(如断裂C-Cσ键需347.3kJ·mol-1,断裂C-Hσ键需380.7-435.1kJ·mol-1),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,例如使用高温、高压或催化剂,烷烃也能发生一些化学反应。

(一)卤化反应

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。

在漫射的日光下则起一般的氯化反应,生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷(俗称氯仿)和四氯化碳。

烷烃的氯化过程是逐步的。每一步被取代出来的氢原子与另一个氯原子化合成为氯化氢。

较高相对分子质量的烷烃氯化时,常生成复杂的混合物。

(二)氧化反应

烷烃在通常情况下是不被氧化的。但是它能在空气中燃烧(剧烈氧化)生成二氧化碳和水,同时放出大量的热能。因此烷烃可以用作燃料。

C2H6+3*1/2*O2→2CO2+3H2O △H=-1426kJ.mol-1

C6H14+9*1/2*O2→6CO2+7H2O △H=-4141kJ.mol-1

一些气态烃或极细微粒的液态烃与空气在一定比例范围内混合,点燃时会发生爆炸。煤矿井的瓦斯爆炸就是甲烷与空气混合物(体积比约为1:10左右)燃烧时造成的。