烷烃的物理性质

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。

在室温下，含有1～4个碳原子的烷烃为气体；常温下，含有5～10个碳原子的烷烃为液体；含有10～16个碳原子的烷烃可以为固体，也可以为液体；含有17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℃），其熔点(melting point)都不超过100℃。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。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℃。

正烷烃的沸点随相对分子质量的增加而升高，这是因为分子运动所需的能量增大，分子间的接触面（即相互作用力）也增大。低级烷烃每增加一个CH2，（成为其同系物），相对分子质量变化较大，沸点也相差较大，高级烷烃相差较小，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℃。叉链分子由于叉链的位阻作用，其分子不能像正烷烃那样接近，分子间作用力小，沸点较低。

固体分子的熔点也随相对分子质量增加而增高，这与质量大小及分子间作用力有关外，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，分子间吸引力大，熔点就高。在正烷烃中，含单数碳原子的烷烃其熔点升高较含双数碳原子的少。

通过X射线衍射方法分析，固体正烷烃晶体为锯齿形，在单数碳原子齿状链中两端甲基同处在一边，如正戊烷，双数碳链中两端甲基不在同一边，如正己烷，双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。

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，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。

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散些，所以密度也低一些。同分异构体和顺反异构体也具有不同的物理性质。下表是若干烷烃和环烷烃的物理常数。

有机化合物的物理性质通常包括化合物的状态、熔点、沸点、比重、折光率、溶解度、旋光度,这些物理常数是用物理方法测定出来的,可以从化学和物理手册中查出来.

烷烃的化学性质

烷烃的化学大多涉及自由基链式反应,这些反应要在很剧烈的条件下才能发生,并通常得到的是混合的产物.需要有一个活泼的质点－－典型的是一个原子或自由基－－来对烷烃分子发起进攻.产生活泼的质点需要剧烈的条件：例如把卤素分子离解为原子,或者甚至把烷烃分子本身离解.

活泼质点进攻时,从烷烃中夺取氢,于是烷烃就转变成一个活泼的质点,该质点又把反应过程继续下去,也就是使链连续下去.但是一个烷烃分子含有许多氢原子,因此最终所得到的产物将取决于这些氢原子中哪一个被夺取.虽然进攻的质点可能表现出某种选择性,但是它能从分子的任何部分夺取氢原子,因而导致形成许多异构产物.

1.物质状态：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.

2.沸点：正烷烃的沸点是随着分子量的增加而有规律升高.液体沸点的高低决定了分子间引力的大小,分子间引力愈大,使之沸腾就必须提供更多的能量,所以沸点就愈高.而分子间引力的大小取决了分子结构.

分子间的引力称为范德华引力（静电引力,诱导力和色散力）.

正烷烃的偶极距都等于零.是非极性分子.引力是由于色散力所产生的,分子量越大,即碳原子数越多,电子数也越多.分子间接触面增大,色散力当然也就越大沸点就越高.

色散力只有近距离内才能有效地产生作用,随着距离的增大而减弱.在分子量相同的烷烃中,含支链的分子中由于支链的阻碍,使分子间靠近接触的程度不如正烷烃.所以正烷烃的沸点高于它的异构体.

正戊烷 b.p.36.10C 新戊烷 b.p.9.50C

3.熔点；正烷烃的熔点,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.不过,其中偶数的升高多一些,以至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.

在晶体中,分子间的作用力不仅取决于分子的大小,而且取决于警惕中碳链的空间排布情况.排列紧密（分子间的色散力就大）熔点就高.

在共价化合物晶格中的质点是分子,偶数碳的烷烃具有较高的对称性,使碳链之间的排列比奇数的紧密（分子间的色散力大）.所以.含偶数的烷烃的熔点比奇数的升高就多一些.

正戊烷 m.p.–1290C 新戊烷 m.p.–16.60C

4.比重正烷烃的比重是随着碳原子的数目增加逐渐有所增大,二十烷以下的按近于0.78.这也与分子间引力有关,分子间引力增大,分子间的距离相应减小,比重则增大.

5.溶解度：烷烃不容与水,能溶于某些有机溶剂,尤其是烃类中.“相似相溶”,结构相似,分子间的引力相似,就能很好溶解.烷烃的化学性质

烷烃的化学大多涉及自由基链式反应,这些反应要在很剧烈的条件下才能发生,并通常得到的是混合的产物.需要有一个活泼的质点－－典型的是一个原子或自由基－－来对烷烃分子发起进攻.产生活泼的质点需要剧烈的条件：例如把卤素分子离解为原子,或者甚至把烷烃分子本身离解.

活泼质点进攻时,从烷烃中夺取氢,于是烷烃就转变成一个活泼的质点,该质点又把反应过程继续下去,也就是使链连续下去.但是一个烷烃分子含有许多氢原子,因此最终所得到的产物将取决于这些氢原子中哪一个被夺取.虽然进攻的质点可能表现出某种选择性,但是它能从分子的任何部分夺取氢原子,因而导致形成许多异构产物.