圖中為最簡單的烴類——甲烷(CH4)。此化合物僅由碳和氫組成,符合烴類的特色。





甲烷的球棍模型。


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烴(tīng)
,又稱碳氫化合物英语:hydrocarbon),是有機化合物的一種,只由碳和氫組成。烴類包括了烷烴、烯烴、炔烴及芳香烴,是許多其他有機化合物的基體。




目录






  • 1 名稱


    • 1.1 字形


    • 1.2 发音




  • 2 定义


  • 3 性質


  • 4 分類與命名


    • 4.1 烷烴類


    • 4.2 烯烴類


    • 4.3 炔烴類


    • 4.4 環烴類


    • 4.5 芳香烴




  • 5 用途


    • 5.1 各方面的應用


    • 5.2 石油與分餾




  • 6 注释


  • 7 參見


  • 8 参考文献





名稱



字形


「烃」字是化學家取碳和氫兩個字中的單元組合成的[1],由「碳」字右下處的「火」以及「氫」字下半部的「巠」所組合而成。



发音



  • 中國大陆普通话為「聽」(tīng,ㄊㄧㄥ),此乃取碳的聲母和氫的韻母組合[2]

  • 在台灣,教育部定國語發音為「輕」(ㄑㄧㄥ,qīng)[3][4],此乃取「氫」的發音,微軟新注音輸入法的「烴」(正體字)亦是採用此發音。除此之外,亦可發「聽」(ㄊㄧㄥ,tīng)。[5]

  • 在粵語中,「烴」音同「境」(gìng),亦可取「碳氫切」讀為「聽」(tīng,ㄊㄧㄥ)。



定义


仅由碳和氢两种元素组成的有机化合物。



性質


烴類皆難溶於水,在完全燃燒下可轉化為二氧化碳和水[6],反應式如下:


CmHn+(m+n4) O2→m CO2+n2 H2O{displaystyle {rm {C_{m}H_{n}+(m+{frac {n}{4}}) O_{2}rightarrow m CO_{2}+{frac {n}{2}} H_{2}O}}}{displaystyle {rm {C_{m}H_{n}+(m+{frac {n}{4}}) O_{2}rightarrow m CO_{2}+{frac {n}{2}} H_{2}O}}}

烴類會因組合結構的不同,其性質可能會有極大的差異。若結構相似,則性質相近;若結構不同,性質不同。正因此,烴類種類繁多,是化學中的大宗;但也由此許多化學式相同的物質,其性質不相同。例如:1-丁烯和環丁烷,化學式皆為C4H8{displaystyle C_{4}H_{8}}C_4H_8,但1-丁烯的沸點為-6.3℃[7],環丁烷的沸點卻為12.5 °C[8]











Cyclobutane2.svg
1-butene.svg
環丁烷結構圖,為環烷烴的一種,皆以單鍵連接 1-丁烯結構圖,部分為雙鍵連接




分類與命名


烴類的分類法有許多種,可依其分子結構分為鏈烴及環烴,其中鏈烴分子中的碳原子是以開鏈方式連結,例如:鏈烷、鏈烯與鏈炔,環烴的分子結構則為環狀,包含脂環烴(環烷、環烯與環炔)及芳香烴兩類。烴類也可依其原子間的鍵結方式分為飽和烴及不飽和烴,飽和烴是指烴分子中的碳原子只以單鍵結合者,包含各種烷類,不飽和烴則是指烴分子中的碳原子兼含有雙鍵或叄鍵者,例如烯類、炔類及芳香烴等。此外,烴類依其化學性質也可分為脂肪烴及芳香烴兩大類,脂肪烴為鏈烴和脂環烴的合稱,芳香烴則是指分子結構中帶苯環的烴。另外,芳香烴之環上接有脂肪族者稱為脂芳烴。[9]


烴類的命名,多採用IUPAC命名法。


命名烴類,須先了解其共價鍵,若其皆為單鍵,命名其為烷烴;若有雙鍵,命名為烯烴;若有三鍵,則初步命名為炔烴。若組成為環狀,則初步命名為環烴。但若结构中出现苯环,則其為芳烴[10]



烷烴類



不考慮環烷烴的情況下,此類的化學式通式為:CnH2n+2
[11]
烷烴類的命名方法為:找出最長的碳鍵作為主鍵,依碳數命名之。若碳數小於十,以天干[註 1]命名;若碳數多於十時,以中文數字命名,如:十一烷。

然後,再從最近的取代基開始以阿拉伯數字前冠,並以「-」隔開阿拉伯數字與中文,再依照同主鍵的方法命名之。若有多個相同取代基,則再用國文小寫數字前冠。

因為烷類一般簡單,故亦會使用「正、異、新」去區隔同樣化學式的烷類。IUPAC也曾推薦過此種命名方式[12]。如例戊烷的命名方式[13]













Pentane-2D-Skeletal.svg Isopentane-2D-skeletal.png
Neopentane-2D-skeletal.png

正戊烷
戊烷

异戊烷
2-甲基丁烷

新戊烷
2,2-二甲基丙烷




烯烴類



若不考慮二烯、三烯、環烯烴等狀況,此類的化學式通式為:CnH2n
[14]
烯烴的命名方式和烷烴相似,惟須注意以下幾點:



  • 烯烴須把雙鍵的最長鍵作為主鍵。

  • 若結構裡出現了多次雙鍵的情形,則依其出現次數作國文小寫數字的前冠。例如:二烯、三烯等。

  • 烯烴的異構體可用「順、反」作標示,亦有些用「正、異」標示。



根據以上規則的某些實例:


順、反丁烯



異戊二烯[15][16]




炔烴類



若不考慮雙鍵及三鍵同時出現的狀況,以及二炔、環炔烴等狀況,此類的化學式通式為:CnH2n-2
[17]
炔類的命名方式也相似於烷類,但有以下幾點不同:



  • 炔類須把三鍵的最長鍵當主鍵。

  • 炔類沒有異構體但有環狀形態,例如:環辛炔。


根據以上規則的某些實例:


乙炔、丙炔[18][19]




環烴類


環烴類的命名,首先必須確定碳原子以環狀排列,且並不屬於芳香烴類。然後,再確定其皆為單鍵組成,抑或是有雙鍵、參鍵的部分。如皆為單鍵,則和烷類的命名方式相同,僅需在前添加一字,以做識別。如有雙鍵部分,則和烯類的命名方式相同,但須在前添加一字識別。如有参鍵部分,則和炔類的命名方式相同,但須在前添加一字識別。


根據以上規則的某些實例:


環戊二烯[20]



丙烷和環丙烷
[21]




芳香烴



參見下表:




用途


烴類是一個於生活中應用廣泛的化合物。



各方面的應用


烴類化合物最大的應用層面為能源資源,而其亦為地球上最重要的能源資源。



石油與分餾


但一般開採到的烴類,大多是石油等等的混合物,因此需要經過分餾的階段,以下是分餾溫度,碳數,以及用途的簡表:[22]



















































成分 碳數 分餾溫度 用途
石油氣 1-4 <20℃
燃料、化工原料
石油醚 5-6 20℃-60℃
有機溶劑
汽油 7-9 60℃-200℃ 燃料
煤油 10-16 175℃-300℃ 燃料
柴油 15-20 250℃-400℃ 燃料
潤滑油 18-22 >310℃
潤滑油
殘留物 18-40
瀝青、鋪路、防水材料

烴類在經濟上扮演著重要的角色,許多主要的化石燃料皆隸屬於其類別。如:煤炭、石油和天然氣,以及它的衍生物,塑料、石蠟、蠟等,還有一些會再工業上應用的部分溶劑與油皆屬於碳氫化合物。



注释




  1. ^ 甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸



參見








  • 有機化合物

  • 烷烃

  • 烯烃

  • 炔烃

  • 芳香烴

  • 碳-碳鍵

  • 分馏

  • 官能团



参考文献





  1. ^ 漢語辭典


  2. ^ 在线新华字典


  3. ^ 中華民國教育部異體字字典 - 烴. 中華民國教育部. 


  4. ^ 中華民國教育部重編國語辭典修訂本 - 烴. 中華民國教育部. 


  5. ^ 化學命名原則 第四版. 國立編譯館. 2004. 


  6. ^ 許立侖、許喆翔. 《國中自然與生活科技 第四冊學習講義》P138. 康軒文教事業. 


  7. ^ 丁烯介紹,結構式為CH2=CHCH2CH3


  8. ^ 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


  9. ^ 高雄市立高雄高級中學化學科研究. 高中基礎化學(二) 第三章 有機化合物. : 2 (中文(台灣)‎).  使用|accessdate=需要含有|url= (帮助)


  10. ^ 參考自IUPAC命名法


  11. ^ Silderberg, 623


  12. ^ 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. 


  13. ^ 异戊烷


  14. ^ Silderberg, 628


  15. ^ Reimann, S., Calanca, P. and Hofer, P., The anthropogenic contribution to isoprene concentrations in a rural atmosphere. Atmospheric Environment 34 109-115(2000).


  16. ^ Sharkey T. D., and Singsaas E. L., Why plants emit isoprene. Nature 374:769(1995).


  17. ^ Silderberg,625


  18. ^ German Aerospace Center 互联网档案馆的存檔,存档日期2006-01-10.


  19. ^ [1](英文)


  20. ^ 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.
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  21. ^ Merck Index, 11th Edition, 2755.


  22. ^ [2]










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