名称
字形
“烃”字是化学家取碳和氢两个字中的单元组合成的[1],由“碳”字右下处的“火”以及“氢”字下半部的“𢀖”所组合而成。
发音
定义
性质
烃类皆难溶于水,在完全燃烧下可转化为二氧化碳和水[4],反应式如下:
烃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,烃类种类繁多,是化学中的大宗;但也由此许多化学式相同的物质,其性质不相同。例如:1-丁烯和环丁烷,化学式皆为,但1-丁烯的沸点为-6.3℃[5],环丁烷的沸点却为12.5 °C[6]。
环丁烷结构图,为环烷烃的一种,皆以单键连接 | 1-丁烯结构图,部分为双键连接 |
分类与命名
烃类的分类法有许多种,可依其分子结构分为链烃及环烃,其中链烃分子中的碳原子是以开链方式连结,例如:链烷、链烯与链炔,环烃的分子结构则为环状,包含脂环烃(环烷、环烯与环炔)及芳香烃两类。烃类也可依其原子间的键结方式分为饱和烃及不饱和烃,饱和烃是指烃分子中的碳原子只以单键结合者,包含各种烷类,不饱和烃则是指烃分子中的碳原子兼含有双键或叁键者,例如烯类、炔类及芳香烃等。此外,烃类依其化学性质也可分为脂肪烃及芳香烃两大类,脂肪烃为链烃和脂环烃的合称,芳香烃则是指分子结构中带苯环的烃。另外,芳香烃之环上接有脂肪族者称为脂芳烃。[7]
烃类的命名,多采用IUPAC命名法。
命名烃类,须先了解其共价键,若其皆为单键,命名其为烷烃;若有双键,命名为烯烃;若有三键,则初步命名为炔烃。若组成为环状,则初步命名为环烃。但若结构中出现苯环,则其为芳烃[8]。
烷烃类
不考虑环烷烃的情况下,此类的化学式通式为:CnH2n+2。
[9]
烷烃类的命名方法为:找出最长的碳键作为主键,依碳数命名之。若碳数小于十,以天干[注 1]命名;若碳数多于十时,以中文数字命名,如:十一烷。
然后,再从最近的取代基开始以阿拉伯数字前冠,并以“-”隔开阿拉伯数字与中文,再依照同主键的方法命名之。若有多个相同取代基,则再用国文小写数字前冠。
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[10]。如例戊烷的命名方式[11]:
正戊烷 戊烷 |
异戊烷 2-甲基丁烷 |
新戊烷 2,2-二甲基丙烷 |
烯烃类
若不考虑二烯、三烯、环烯烃等状况,此类的化学式通式为:CnH2n。
[12]
烯烃的命名方式和烷烃相似,惟须注意以下几点:
根据以上规则的某些实例:
顺、反丁烯:
-
顺-2-丁烯
-
反-2-丁烯
炔烃类
若不考虑双键及三键同时出现的状况,以及二炔、环炔烃等状况,此类的化学式通式为:CnH2n-2。
[15]
炔类的命名方式也相似于烷类,但有以下几点不同:
根据以上规则的某些实例:
-
乙炔
-
丙炔
环烃类
环烃类的命名,首先必须确定碳原子以环状排列,且并不属于芳香烃类。然后,再确定其皆为单键组成,抑或是有双键、参键的部分。如皆为单键,则和烷类的命名方式相同,仅需在前添加一环字,以做识别。如有双键部分,则和烯类的命名方式相同,但须在前添加一环字识别。如有参键部分,则和炔类的命名方式相同,但须在前添加一环字识别。
根据以上规则的某些实例:
环戊二烯[18]:
-
丙烷,化学式为
-
环丙烷,化学式为
芳香烃
参见下表:
用途
烃类是一个于生活中应用广泛的化合物。
各方面的应用
烃类化合物最大的应用层面为能源资源,而其亦为地球上最重要的能源资源。
石油与分馏
但一般开采到的烃类,大多是石油等等的混合物,因此需要经过分馏的阶段,以下是分馏温度,碳数,以及用途的简表:[20]
成分 | 碳数 | 分馏温度 | 用途 |
---|---|---|---|
石油气 | 1-4 | <20℃ | 燃料、化工原料 |
石油醚 | 5-6 | 20℃-60℃ | 有机溶剂 |
汽油 | 7-9 | 60℃-200℃ | 燃料 |
煤油 | 10-16 | 175℃-300℃ | 燃料 |
柴油 | 15-20 | 250℃-400℃ | 燃料 |
润滑油 | 18-22 | >310℃ | 润滑油 |
残留物 | 18-40 | 沥青、铺路、防水材料 |
烃类在经济上扮演着重要的角色,许多主要的化石燃料皆隶属于其类别。如:煤炭、石油和天然气,以及它的衍生物,塑料、石蜡、蜡等,还有一些会再工业上应用的部分溶剂与油皆属于碳氢化合物。
注释
- ↑ 甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸
参见
参考文献
- ↑ 汉典
- ↑ 在线新华字典
- ↑ 《现代汉语词典》(第七版). 商务印书馆. : 1306. ISBN 978-7-100-12450-8.
- ↑ 许立仑、许喆翔. 《國中自然與生活科技 第四冊學習講義》P138. 康轩文教事业.
- ↑ 丁烯介绍,结构式为CH2=CHCH2CH3
- ↑ 邢其毅等《基础有机化学》第三版上册。北京:高等教育出版社,2005年。ISBN 978-7-04-016637-8
- ↑ 高雄市立高雄高级中学化学科研究. 高中基礎化學(二) 第三章 有機化合物. : 2 (繁体中文(中国台湾)).
- ↑ 参考自IUPAC命名法
- ↑ Silderberg, 623
- ↑ Panico, R.; & Powell, W. H. (Eds.). A Guide to IUPAC Nomenclature of Organic Compounds 1993. Oxford: Blackwell Science. 1994. ISBN 978-0-632-03488-8.
- ↑ 异戊烷
- ↑ Silderberg, 628
- ↑ Reimann, S., Calanca, P. and Hofer, P., The anthropogenic contribution to isoprene concentrations in a rural atmosphere. Atmospheric Environment 34 109-115(2000).
- ↑ Sharkey T. D., and Singsaas E. L., Why plants emit isoprene. Nature 374:769(1995).
- ↑ Silderberg,625
- ↑ German Aerospace Center
- ↑ [1] (英文)
- ↑ Valery I. Faustov, Mikhail P. Egorov, Oleg M. Nefedov and Yuri N. Molin. Ab initio G2 and DFT calculations on electron affinity of cyclopentadiene, silole, germole and their 2,3,4,5-tetraphenyl substituted analogs : structure, stability and EPR parameters of the radical anions. Phys. Chem. Chem. Phys. 2000, 2: 4293–4297. doi:10.1039/b005247g.
- ↑ Merck Index, 11th Edition, 2755.
- ↑ 石油分馏产品的沸点与成分