《化妝品化學(xué)（有機(jī)模塊）》項(xiàng)目0102烷烴的結(jié)構(gòu)和異構(gòu)

烷烴的結(jié)構(gòu)與碳?xì)湓拥念愋屯闊N的結(jié)構(gòu)132烷烴的通式，同系列和異構(gòu)碳?xì)湓拥念愋屯闊N的結(jié)構(gòu)132烷烴的通式，同系列和異構(gòu)碳?xì)湓拥念愋?/p>

烴：只由碳和氫兩種元素組成的有機(jī)化合物稱為烴。

烷烴：分子中只有單鍵的脂肪族烴稱為烷烴。飽和烴：在烷烴中，碳原子之間以單鍵相連，其余的鍵全部由氫原子所飽和，所以烷烴又稱飽和烴。

烷烴中最簡單的化合物是甲烷，分子中只有一個碳原子和四個氫原子，分子式為CH4。烷烴的結(jié)構(gòu)

通過實(shí)驗(yàn)檢測，甲烷的分子是正四面體構(gòu)型，碳原子位于四面體的中心，四個C－H鍵是完全等同的，彼此之間的鍵角為109.5°。一、正四面體構(gòu)型

碳原子的外層電子結(jié)構(gòu)為2S22P2，P軌道只有兩個末成對電子。按照共價鍵的理論，碳原子只能與氫原子形成兩個C－H鍵，這顯然與碳是四價的和甲烷分子中有四個完全等同C－H鍵的事實(shí)是不相符的。什么是雜化軌道理論？就是在成鍵過程中，同一原子能量相近的某些原子軌道可以“混雜”成相同數(shù)目的新軌道，這一過程稱為雜化，所形成的新軌道叫做雜化軌道，雜化軌道與原軌道的狀態(tài)不同，新軌道的成鍵能力更強(qiáng)，形成的分子更穩(wěn)定！二、SP3雜化

碳原子的外層電子結(jié)構(gòu)為2S22P2，也就是2S亞層中有二個電子，并且填充在2S軌道中；2P亞層也有二個電子，但是由于2P亞層有Px、Py、Pz三個軌道，而電子只有二個，并且分別填充在其中的二個軌道中，所以還有一個軌道中沒有填充電子。二、SP3雜化

當(dāng)烷烴分子中的碳原子在成鍵時候，一個2S軌道和三個2P軌道進(jìn)行重新組合，就形成了四個新的軌道，這四個新軌道被稱為SP3雜化軌道。二、SP3雜化三、甲烷分子的形成

甲烷分子中碳原子的SP3雜化軌道和氫原子的S軌道是沿著軌道的對稱軸方向重疊形成的C－H鍵的，像這種沿軌道對稱軸方向重疊形成的共價鍵稱為σ鍵，特點(diǎn)是：軌道重疊的程度大，鍵比較牢固，成鍵電子云呈圓柱形對稱，成鍵的原子可繞鍵軸相對自由旋轉(zhuǎn)。σ鍵σ鍵四、σ鍵SP3雜化碳原子SP3雜化碳原子6個氫原子由兩個SP3雜化碳原子和六個氫原子形成的乙烷

注意：由于烷烴分子中的碳原子都是正四面體構(gòu)型，所以除乙烷外，其它的烷烴分子中的碳鏈并不是直線排列，而是鋸齒型排列，目的是保持正常的鍵角，如正戊烷的碳鏈排列。雖然烷烴分子中的碳鏈排列是曲折的，但是書寫構(gòu)造式，為方便，還是把它寫成直鏈形式。烷烴的結(jié)構(gòu)132烷烴的通式，同系列和異構(gòu)碳?xì)湓拥念愋鸵弧⑼闊N的通式烷烴構(gòu)造式分子式碳原子氫原子在烷烴分子中，碳原子和氫原子之間的數(shù)量關(guān)系是一定的，如：甲烷CH4416283104125乙烷C2H6丙烷C3H8丁烷C4H10戊烷C5H12通式：CnH2n+2

系差：CH2+

CH2+

CH2+

CH2+

CH2

同系列：像甲烷、乙烷、丁烷等這樣一些結(jié)構(gòu)相似、具有同一通式、在組成上相差一個或多個系差的一系列化合物稱為烷烴的同系列。同系物：同系列中各化合物互為同系物。同系物具有相似的結(jié)構(gòu)，因此一般具有相似的化學(xué)性質(zhì)。

CH4甲烷、CH3CH3乙烷、CH3CH2CH3丙烷、CH3CH2CH2CH3丁烷等互為同系物，它們的化學(xué)性質(zhì)相似。二、同系列

烷烴的同分異構(gòu)現(xiàn)象是由于分子中碳原子的排列方式不同而引起的，所以烷烴的同分異構(gòu)又稱為構(gòu)造異構(gòu)。三、烷烴的同分異構(gòu)現(xiàn)象

丁烷分子中有四個碳原子，碳鏈有兩種排列方式，所以有兩種異構(gòu)體：戊烷分子中有五個碳原子，碳鏈有三種排列方式，所以有三種異構(gòu)體：正丁烷（C4H10）異丁烷（C4H10）正戊烷（C5H12）異戊烷（C5H12）新戊烷（C5H12）

烷烴分子中，隨碳原子數(shù)目增加，其構(gòu)造異構(gòu)體的目迅速增加，如：烷烴名稱碳原子數(shù)目構(gòu)造異構(gòu)體數(shù)目二十烷2036萬多辛烷818己烷65戊烷53丁烷42

烷烴的同分異構(gòu)體推導(dǎo)步驟如下：以己烷為例（C6H14）

1、寫出最長的碳直鏈。

2、寫出少1個碳原子的直鏈作為主鏈，把剩余的1個碳原子作為支鏈連接在主鏈中可能的位置上。注意不能把支鏈連接在端點(diǎn)碳原子上，也不能連接在可能出現(xiàn)重復(fù)構(gòu)造異構(gòu)體的碳原子上。

3、寫出少2個碳原子的直鏈作為主鏈，把剩余的2個碳原子作為1個或者2個支鏈連接在主鏈中可能的位置上。2個支鏈可以連接在主鏈中相同或者不相同的的碳原子上。四、烷烴同分異構(gòu)體的推導(dǎo)方法烷烴的同分異構(gòu)體推導(dǎo)步驟如下：以己烷為例（C6H14）4、寫出少3個碳原子的直鏈作為主鏈，把剩余的3個碳原子作為1個或者2個或者3個支鏈連接在主鏈中可能的位置上。依次類推：再寫出少4個、5個等等，直至主鏈上的碳原子等于4個為止……這樣就可以推導(dǎo)出烷烴所有可能存在的異構(gòu)體。

5、最后，補(bǔ)寫所有的氫原子即可。四、烷烴同分異構(gòu)體的推導(dǎo)方法

推導(dǎo)庚烷（C7H16）的所有同分異構(gòu)體習(xí)題一：烷烴同分異構(gòu)體的推導(dǎo)烷烴的結(jié)構(gòu)132烷烴的通式，同系列和異構(gòu)碳?xì)湓拥念愋鸵弧⑻荚拥念愋?/p>

在烷烴分子中，由于碳原子所處的位置不完全相同，所以它們所連接的碳原子數(shù)目也不一樣，根據(jù)連接碳原子的數(shù)目，把碳原子分為四類：

伯碳原子、仲碳原子、叔碳原子和季碳原子。

1、伯碳原子：與一個碳原子直接相連的碳原子，也稱一級碳原子，用1°表示；2、仲碳原子：與二個碳原子直接相連的碳原子，也稱二級碳原子，用2°表示；3、叔碳原子：與三個碳原子直接相連的碳原子，也稱三級碳原子，用3°表示；4、季碳原子：與四個碳原子直接相連的碳原子，也稱四級碳原子，用4°表示；

仲碳原子季碳原子伯碳原子叔碳原子1,5,6,7,8碳原子都是伯碳原子。

隨著碳原子的類型不同，與碳原子直接相連的氫原子也分為多種類型。與伯、仲、叔碳原子直接相連的氫原子分別稱為伯、仲、叔氫原子。季碳原子上沒有氫原子，所以沒有季氫原子。在化學(xué)反應(yīng)中，伯、仲、叔氫原子的反應(yīng)活性是不相同的。我們以后將會詳細(xì)地學(xué)習(xí)。二、氫原子的類型

烷基：從烷烴分子中去掉一個氫原子后所剩下的基團(tuán)叫烷基，通式為—CnH2n+1，通常用“R—”來表示。烷基命名：烷基的命名就是根據(jù)相應(yīng)烷烴的名稱以及去掉氫原子的類型來進(jìn)行命名的。如：三、烷基

烷烴烷基