链烷烃的物理性质.doc

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教学目标：掌握链烷烃物理性质与分子结构的关系
教学重点:相对分子质量与物理性质之间的关系
教学安排：A2，C12—>E2 ； 30min
    物理性质一般指物质的状态、沸点、熔点、相对密度、折射率、溶解度以及光波谱等性质。
    在一定条件下，化合物的物理性质是固定的,不变化的,通常把这些参数值称作物理常数。
    物理常数是化合物的基本属性，通过测定物理常数可以鉴定化合物,确定化合物的纯度等。
一．直链烷烃的物理常数与相对分子质量的关系
 先观察下面正构烷烃的物理常数与烃中碳原子数的关系表，你能找到什么规律吗?

正构烷烃的物理常数与烃中碳原子数的关系表
 a在沸点时;b液体在压力下；c在熔点时.
从表中可以看到：
    ① C1～C4烷烃是气体，C5～C17烷烃为液体，≥C18烷烃为固体
    ② 随着烃中碳数增加,熔点增加,沸点增加。
    ③ 随着烃中碳数增加,相对密度d420增加，逐渐接近0.8。
    ④ 随着烃中碳数增加，折射率nD20增加，但大于1。
    这种随着相对分子质量的增减，物理常数呈规律的变化在有机化合物中是一种普遍现象。在其他类化合物中也有类似的规律。
    掌握了这种规律，知道某类化合物中几个化合物的物理常数，就可以推测有关化合物的物理常数。
    为什么会有这种规律?物理常数与结构之间有什么关系？
二．沸点
    在正构烷烃中，相对分子质量增加,沸点增加;但随着相对分子质量的增加，每增加一个-CH2—，沸点增加的幅度很快减少下来.如:

CH4
CH3CH3
C10H22
C11H24
C18H38
C19H40
沸点/℃
—161。6
-88.6
174
195。8
303
309.7
差/℃
73
22
7
在同分异构体中：正构烷烃沸点＞异构烷烃沸点；
                支链数增加，沸点减少；
 分子的对称性增加，沸点增加.
CH3（CH2)4CH3
CH3CH2CH(CH3)CH2CH3
CH3CH（CH3)CH2CH2CH3
CH3CH(CH3)CH(CH3)CH3
CH3C（CH3）2CH2CH3
68.95℃
63.28℃
60.27℃
57。99℃
49.74℃
    沸点高低取决于液体分子间力的大小，分子间引力大，沸点高。烷烃是非极性分子，分子间力主要是色散力，色散力比例于共价键数，也与分子间排列是否紧密有关（空间位阻等）.链烷烃的稳定构象是分子中碳链呈锯齿状排列。因此，有上述规律。
    带支链的烷烃，支链的存在，阻碍了分子中主键的紧密排列，因此沸点低。看下面的分子模型：

沸点/℃                36                            28                          9。5

三．熔点
    正构烷烃的熔点随着相对分子质量的增加而增加，请看图.
偶碳数与奇碳数的熔点在 C 数-—熔点曲线图上呈两条线，偶碳数的在上面，奇碳数的在下面，随着 C 数增加，两条线接近。
    X-射线衍射测得，偶数碳烷烃在晶体中排列比奇数碳的排列紧密。
    烷烃的熔点也与分子的对称性有关，对称性好，分子在晶格中排列紧密，分子间力大,熔点高。例如:

CH4
C3H8
(CH3）4C
CH3CH2CH2CH2CH3
（CH3)3C-C(CH3)3
CH3（CH2)6CH3
-182.6℃＞-187。1℃
-16.6℃＞-129℃
100。7℃＞—56.8℃

四．相对密度d420
    烃比水轻，d420＜1;正构烷烃相对分子质量增加，d420增加；同分异构体中，支链数多，d420变小：

CH3CH2CH2CH2CH3
（CH3）2CHCH2CH3
(CH3)4C
戊烷
0。6262
异戊烷
0。6201
新戊烷
0.6135

五．溶解性
    烷烃溶于有机溶剂中,不溶于水.”相似者相溶”—-普遍适用的经验规律。
    水是极性分子，烷烃是非极性分子，很难溶于水中。

六．折光率nD20
    折光率，又称折光指数、折射率，是光在空气中速度与在液体中速度之比: nD20=C光空气/C光液体＞1 ，它反映了分子中电子对光传播干扰的程度,或者电子被光极化的程度。
    相对分子质量增加，其中电子也增多，nD20增加。

七．光波谱性质
    上面讨论的物理常数都是物质的宏观性质。光波谱是物质的微观性质。

    这可能是与键的力常数逐渐减小有关。

     H 的化学位移有这样的变化规律，可能是由于 C 原子对质子屏蔽效应比 H 原子对质子屏蔽效应小有关.
    注意:这里讨论的烷烃的物理常数随着相对分子质量变化的规律,一定要理解、掌握。在其它类化合物的系列中，也有类似的规律.