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'它们之间互为构象异构体 第一节烷烃的同系列及同分异构现象1.烷烃的同系列（Homologousseries）凡具有同一个通式，结构相似，化学性质也相似，物理性质则随着碳原子数目的增加而有规律地变化的化合物系列，称为同系列。同系列中的化合物互称为同系物。相邻的同系物在组成上相差CH2，这个CH2称为系列差。2.烷烃的同分异构现象烷烃同系列中，甲烷、乙烷、丙烷只有一种结合方式，没有异构现象，从丁烷起就有同分异构现象。 分子式相同，而构造不同的异构体称为构造异构体。（Skeletalisomer）在烷烃分子中随着碳原子数的增加，异构体的数目增加得很快。对于低级烷烃的同分异构体的数目和构造式，可利用碳干不同推导出来。以己烷为例其基本步骤如下；写出这个烷烃的最长直链式：（省略了氢） 第二节烷烃的命名法1普通命名法通常把烷烃称为"某烷"，"某"是指烷烃中碳原子的数目。由一到十用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示。如：C11H24，叫十一烷。凡直链烷烃叫正某烷。如：CH3CH2CH2CH2CH3正戊烷把在碳链的一末端有两个甲基的特定结构的烷烃称为"异某烷"。 在五或六个碳原子烷烃的异构体中含有季碳原子的可加上"新某烷"衡量汽油品质的基准物质异辛烷则属例外，因为它的名称沿用日久，已成习惯了。 2烷基烷烃分子从形式上消除一个氢原子而剩下的原子团称为烷基。 1892年在日内瓦开了国际化学会议，制定了系统的有机化合物的命名法，叫做日内瓦命名法。后由国际纯粹和应用化学联合会（IUPAC）作了几次修订，简称为IUPAC命名法。我国参考这个命名法的原则结合汉字的特点制定了我国的系统命名法（1960）。1980年进行增补和修订，公布了《有机化学命名原则》。在系统命名法中，对于直链烷烃的命名和普通命名法是基本相同的，仅不写上"正"字。 支链烷烃的命名法的步骤：选取主链（母体）。选一个含碳原子数最多的碳链作为主链。（写出相当于这个主链的直链烷烃的名称）含多取代基时，编号采用“最低次序”原则。所谓"最低序列"指的是碳链以不同方向编号，得到两种或两种以上的不同编号序列，则顺次比较各系列的不同位次，最先遇到的位次最小者为"最低系列"。 主链碳原子的位次编号。确定主链位次的原则是要使取代基的位次最小。从距离支链最近的一端开始编号。位次和取代基名称之间要用"一"连起来，写出母体的名称。 ⑴如果有几个不同的取代基时，把小的取代基名称写在前面，大的写在后面；⑵如果含有几个相同的取代基时，把它们合并起来，取代基的数目用二、三、四……等表示，写在取代基的前面，其位次必须逐个注明，位次的数字之间要用"，"隔开。 烷基大小的次序：甲基<乙基<丙基<丁基<戊基<己基 4．当具有相同长度的链可作为主链时，则应选择具有支链数目最多的链作为主链。 5．如果支链上还有取代基时，从与主链相连的碳原子开始，把支链的碳原子依次编号，支链上取代基的位置就由这个编号所得的号数来表示。这个取代了的支链的名称可放在抬号中，或用带撇的数字来表明支链中的碳原子。①用括号表示：2-甲基-5,5-二（1,1-二甲基丙基）葵烷②用带撇的数字表示：2-甲基-5,5-二-1′,1′-二甲基丙基葵烷说明：1969年IUPAC命名法放弃了按取代基大小的次序，而按照取代基英文名称的第一个字母的次序来命名。 第三节烷烃的构型1.碳原子的四面体概念及分子模型构型是指只有一定构造的分子中原子在空间的排列状况。Van"tHoff和LeBet同时提出碳正四面体的概念。认为碳原子相连的四个原子或原子团，不是在一个平面上，而是在空间分布成四面体。碳原子位于四面体的中心，四个原子或原子团在四面体的顶点上。甲烷分子的构型是正四面体。 C:1s22s22px12py1,按照未成键电子的数目，碳原子应当是二价。然而，实际上甲烷等烷烃分子中碳原子一般是四价，而不是二价。原子杂化理论设想，碳原子形成烷烃时：它们的空间取向是分指向四面体的顶点。Sp3轨道的对称轴之间互成109o28′。2.碳原子的sp3杂化 3.烷烃分子的形成由于C的四个sp3轨道的几何构型为正四面体，轨道对称夹角为109o28′，这就决定的烷烃分子中碳原子的排列不是直线形的。甲烷的正四面体构型可用契性透视式表示：实线表示处在纸平面上的价键，虚契性线表示处在纸面的价键，实契性线表示处在纸面前的价键。 第四节烷烃的构象1.乙烷的构象由于乙烷是由一个C-Cσ键，六个C-Hσ键连接形成的，σ键单键可绕键轴旋转。所谓构象是指有一定构造的分子通过单键的旋转，形成的各原子或原子团在空间的排布。由于单键的旋转，使连接在碳上的原子或原子团在空间的排布位置随之发生变化，所以构造式相同的化合物可能有许多构象。它们之间互为构象异构体。 构象的表示方法。（以乙烷为例）透视式（锯架式）：纽曼式（Newman）： 2.乙烷分子的能量曲线图 由交叉式（反叠式）转变为重叠式（吸叠式）时必须吸收12.5KJ/mol的能量，由重叠式转变为交叉式时会放出12.5KJ/mol的能量。这只是乙烷的两个极限式，低温时，交叉式构象增多。从理论上讲，乙烷分子的构象是无数的，其他构象则界于上述两种极限构象之间。正丁烷的构象把正丁烷C1和C4作甲基，在饶单键旋转时，主要构象为： 第五节烷烃的物理性质有机化合物的物理性质包括化合物的状态、熔点、沸点、比重、折光率、溶解度、旋光度，这些物理常数通常用物理方法测定出来的，可以从化学和物理手册中查出来。1.物质状态:2.沸点: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。解释：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。 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。 第六节烷烃的化学性质1.氧化⑴在空气中燃烧：⑵在催化剂下可以使烷烃部分氧化，生成醇、醛、酸等 2、热裂把烷烃的蒸气在没有氧气的条件下，加热到450℃以上时，分子中的键发生断裂，形成较小的分子。这种在高温及没有氧气的条件下发生键断裂的反应称为热裂反应。3、卤代反应烷烃的氢原子可被卤素取代，生成卤代烃，并放出卤化氢。这种取代反应称为卤代反应。 氯代反应：甲烷的氯代反应较难停留在一氯代甲烷阶段 但控制一定的反应条件和原料的用量比，可以使其中一种氯代烷为主要产品。碳链较长的烷烃氯代时，反应可以在分子中不同的碳原子上取代不同的氢，得到各种氯代烃。 在丙烷分子中伯氢有六个，仲氢有两个，如果只考虑碰撞频率和推测概率因子，我们预计丙烷的氯代将按3:1生成,每个氢原子的相对活性为:仲氢/伯氢=（57/2）/（43/6）=4,这就是说仲氢和伯氢的相对活性为4:1。 叔氢与伯氢的相对活性:叔氢/伯氢=（36.1/1）/（64/9）=（5.1/1）实践结果表明,叔、仲、伯氢在室温时的相对活性位5:4:1，即每个伯、仲、叔氢被氯取代生成相应氯代烷的相对比例。这说明，烷烃的氯代，在室温下有选择性。（选择性就是产物有多有少）据此，可以预测某一烷烃在室温一氯代产物中异构体的得率。如： 溴代反应中，也遵循叔氢〉仲氢〉伯氢的反应活性，相对活性为1600：82：1。溴的选择性比氯强，这是什么道理呢？这可用卤原子的活泼性来说明，因为氯原子较活泼，又有能力夺取烷烃中的各种氢原子而成为HCl。溴原子不活泼，绝大部分只能夺取较活泼的氢。 第七节卤代反应历程(ReactionMechanism)1.甲烷的氯代反应历程甲烷的氯代反应，有下列诸事实：①甲烷与氯在室温和暗处不起反应；②就是在暗处，若温度高于25℃时，反应会立即发生；③室温时，紫外光影响下，反应也会发生；④当反应由光引发时，每吸收一个光子可以得到许多个（几千个）氯甲烷分子；⑤有少量氧的存在会使反应推迟一段时间，这段时间过后，反应由正常进行。这段推迟时间与氧得量有关。 甲烷氯化的历程： 现在认为这是由于氧极易与甲基自由基反应生成新的自由基。因为生成的甲基游离基先被氧夺去，从而链增长不能进行。只有当不再有氧时，反应才能正常进行。这种能使自由基反应减慢或停止的物质叫做自由基抑制剂（Inhibitor）或阻止剂，抑制作用使自由基反应的一个特征。 烷烃的卤化反应历程： 二、卤素对甲烷的相对反应历程甲烷卤代的反应热() 其中，氟、氯、溴与甲烷反应为放热反应，碘为吸热反应故反应活性为：氟〉氯〉溴〉碘各步ΔH和ΔHR可以从反应中键能的改变近似地计算出来。以反应热ΔHR来衡量反应进行的难易、快慢，显然在极大多数情况下是有用的，但也有许多例外。说明，ΔH与反应速度之间的关系并不必然的。为了弄清这个问题我们讲一下过渡态理论。（2）为决定反应速度的步骤 过渡态化学反应可以认为是从反应物到产物逐渐过渡的一个连续过程。在这个连续过程中，必须经过一种过渡态，即反应物与产物结构之间的中间状态。如果把反应进程作横坐标，以位能作纵坐标，反应体系的位能变化如图所示：三、过渡态理论 1.活化能2.反应热反应热（ΔH）是产物与反应物的焓差3.决定反应速度的是活化能E，是能垒高度4.活性中间体和过渡态过渡态的位能相当于位能曲线的顶峰，是发生反应所需克服的能垒。 烷烃的卤代反应，在室温下，叔、仲、伯氢的活性顺序是3o〉2o〉1o。烷烃被夺取一个氢原子后形成游离基，故必先考察形成各种烷基游离基的难易程度。游离基越稳定，氢原子越易被夺去，活泼性就越强。四、烷烃对卤代反应的相对活性与烷基游离基的稳定性甲基游离基的结构： 1.比较烷烃的C-H键的离解性：离解能愈小，C-H键易断裂，游离基易生成。氢原子越易被夺去，活泼性越强。相对活性 烷烃卤代氢的相对活性3o〉2o〉1o〉CH4游离基的能量越低，越稳定。 烷基游离基的稳定性次序为：3o〉2o〉1o〉·CH3，即三级〉二级〉一级〉CH3·从3o、2o、1oC-H离解活性看，形成叔自由基和仲自由基是所需要的能量较低。它们所含的内能也较低，换句话说它们较稳定。 1.比较活化能反应活性的差别主要是由活化能的差别引起的。这就是说，游离基越稳定，形成它的活化能就越低。 生成2o所需的活化能比1o少4.3KJ/Mol(E1-E2=12.6-8.3=4.3),故2o比1o游离基稳定。 第八节烷烃的制备一.偶联反应1.Wurtz（武慈）合成法：2.卤代烷与二烷基铜锂的偶联[科瑞（E.J.Corey）-郝思（H.House）反应] 3.格氏（V.Grignard）试剂法R"X：为饱和卤代烃时，产率不太高4.柯尔伯法（Kolbe）H.Kolbe（1818-1884）于1849年将高浓度的羧酸钠盐或钾盐溶液进行电解，在阴极产生烷烃。 二.还原反应1.烯烃的氢化2.卤代烷的还原（1）格氏（Grignard）试剂的水解（2）用金属和酸还原 三、烷烃的来源及其主要用途1.氧化甲烷不完全燃烧时，生成碳黑。这是生产碳黑的一种方法。不完全燃烧甲烷在适当的条件下能发生部分氧化，得到氧化产物甲醇、甲醛、甲酸。 2.裂解3.生成合成气4.甲烷合成醋酸 化工原理C总复习08环境工程（1-4）8/2/202157 考试时间:2010-12-24（星期五）9:00-11:00考试地点:教5-102—08环工1，2班07环工重修1-4班20人考试地点:教5-104—08环工3，4班8/2/202158 一、填空题（1×30=30）例如：气体的粘度随温度的升高而________，水的粘度随温度的升高_______。二、问答题（5×5=25）例如：换热器的设计中为何常常采用逆流操作？三、计算题（15×3=45）考试题型8/2/202159 单元操作三传一反量纲物料平衡热量平衡（相）平衡关系传递速率绪论—重要概念8/2/202160 第一章流体流动8/2/202161 绝对压力，表压，真空度，流量，流速，连续性方程，流体的机械能（位能，静压能，动能），压头（位压头，静压头，动压头），粘度，摩擦阻力，压头损失，流动类型（滞流，过渡流，湍流），雷诺数，牛顿粘性定律，摩擦系数（影响因素），量纲分析法，范宁公式，当量直径，局部阻力，流量计（类型）重要概念8/2/202162 压力形式能量形式静力学基本方程式8/2/202163 连续性方程式8/2/202164 能量形式或压头形式伯努利方程式8/2/202165 直管阻力8/2/202166 管路计算8/2/202167 连续性方程静力学基本方程式伯努利方程式管路计算计算题型8/2/202168 第二章流体输送机械8/2/202169 泵的类型，离心泵的工作原理，主要部件，主要性能参数，特征曲线，流量调节的方法，管路特征方程，工作点，离心泵的串联与并联，气蚀余量，气缚，汽蚀现象，安装高度，最大允许安装高度，气体输送机械的分类绪论—重要概念8/2/202170 离心泵的主要性能参数1.流量Q，Ｌ/ｓ或m3/ｈ2.扬程Ｈ，米液柱3.轴功率P与有效功率Pe,W8/2/202171 0481216202428320204060801001201012141618202224260246801020304050607080n=2900r/minNHηＱ,l/sm3/s离心泵的特性曲线8/2/202172 1）改变阀门的开度2）改变泵的转速3）改变叶轮的尺寸离心泵的流量调节8/2/202173 第三章沉降与过滤8/2/202174 均相物系，非均相物系，重力沉降，自由沉降速度以及主要影响因素，沉降以及分类停留时间，沉降时间离心分离，离心分离因数，旋风分离器过滤介质，过滤及其方式恒压过滤恒压过滤的特点，过滤方程式，过滤常数，过滤设备绪论—重要概念8/2/202175 过滤方程式与过滤常数的测定8/2/202176 第四章传热77 热量传递的基本方式，传热速率，热流密度，傅立叶定律（导热速率），导热系数，热阻，传热推动力，影响对流传热系数的因素努塞尔准数，普兰特准数，膜状冷凝和滴状冷凝热量衡算式，并流与逆流，传热平均温度差（对数平均温度差）总传热系数，传热计算换热器的分类，管程，壳程，传热过程的强化绪论—重要概念8/2/202178 热传导（平壁）8/2/202179 a—对流传热系数，W/（m2·K）对流传热8/2/202180 准数符号及意义准数名称符号意义努塞尔特准数（Nusselt）Nu=αl/λ表示对流传热系数的准数雷诺准数（Reynolds）Re=luρ/μ确定流动状态的准数普兰特准数（Prandtl）Pr=cpμ/λ表示物性影响的准数格拉斯霍夫准数（Grashof）Gr=βgΔtl3ρ2/μ2表示自然对流影响的准数81 Q：传热速率，WK：传热系数，w/(m2﹒℃)A：传热面积，m2Dtm：两流体的平均温度差，℃82 热量衡算83 对数平均温度差8/2/202184 平壁与薄壁管的总传热系数计算总传热系数85 传热过程的强化途径增大传热面积A2.增大平均温差Δtm3.增大总传热系数K提高流速及流体的扰动程度采用相变、较大的流体减小壁厚、防止结垢和及时清除垢层重点从设备的结构入手，提高单位体积的传热面积，如采用螺旋管、波纹管、翅片管等温度一般由生产工艺条件所规定，可调范围有限，尽可能逆流操作8/2/202186 热传导热量衡算传热速率基本方程计算题型8/2/202187 第五章吸收8/2/202188 吸收操作的种类，吸收过程分类，吸收剂的选择平衡溶解度、影响因素、亨利定律、费克定律平衡分压、温度与溶解度的关系、总压对溶解度的关系总传质速率方程，传质推动力，双膜理论（假设），气膜控制与液膜控制，回收率，吸收塔物料衡算，最小液气比的计算，操作线方程，填料层高度，传质单元数，填料类型及选择吸收—重要概念8/2/202189 压力—溶解度摩尔分数—摩尔分数亨利定律8/2/202190 气相液相双膜气相双膜液相k、含界面浓度K、不含界面浓度亨利定律压力（浓度）摩尔分数摩尔比总传质速率方程式8/2/202191 KY气相总传质系数(Y-Y*)为传质推动力KX气相总传质系数(X*-X)为传质推动力传质系数8/2/202192 8/2/202193 亨利定律的应用与计算传质系数的计算最小吸收剂用量物料衡算计算题型8/2/202194 请努力复习祝你顺利！8/2/202195'