五、烷烃的物理性质

在有机化学中,物理性质通常是指化合物的聚集状态、气味、熔点(mp)、沸点(bp)、密度(ρ)、折射率(nΧD)、溶解度以及波谱数据等。 在室温和常压下,直链烷烃中从甲烷到丁烷都是气体;含5-15个碳原子的烷烃是液体;16及16个碳原子以上的是固体。不仅物态随着正烷烃同系物相对分子质量的增加而有明显的改变,其它一些物理性质如熔点、沸点、密度、折射率也呈现出规律性的变化。 从表11-3可以看出,正烷烃的熔点(前三个除外)和沸点基本上都是随着碳链的增长而变大。这是一个“量的变化会引起质的变化”的例证。 表11-3 正烷烃的物理常数
名称熔点沸点/℃相对密度折射率(n20D)
甲烷-183-1640.4661-
乙烷-183-890.5462-
丙烷-187-420.5853-
正丁烷-138-0.50.5788-
正戊烷-130360.62621.3575
正己烷-95690.66031.3751
正庚烷-91980.68381.3878
正辛烷-571260.70251.3974
正壬烷-511510.71791.4054
正癸烷-301740.73001.4102
正十一烷-261960.74021.4172
正十二烷-102160.74871.4216
正十三烷-62350.75641.4256
正十四烷62540.76281.4290
正十五烷102710.76851.4315
正十六烷182870.77331.4345
正十七烷223020.7780(1.4369)
正十八烷283160.7768(1.1390)
正十九烷323300.7855(1.4529)
烷烃的熔点变化没有沸点那样有规律,通常是随着分子的对称性增大而升高。分子越对称,它们在晶体中的排列越紧密,熔点就高。例如,正戊烷、异戊烷、新戊烷的熔点分别为-130℃、-160℃、-17℃。新戊烷的熔点最高。 烷烃的相对密度都小于1,且随着相对分子质量的变大而有所增加,最后接近于0.80左右。这也是由于分子间的作用力随着相对分子质量的增加而加大,使分子间的距离相对地减小,密度增大。 烷烃都不溶于水,但能溶于苯、氯仿、四氯化碳等有机溶剂。它们的溶解度随着相对分子质量的增加而减小。