碳化合物通常被称为有机化合物。大多数有机化合物都含有氢元素,除此之外,许多有机化合物还含有氧元素或其他元素。因此,绝大多数有机化合物都是仅由氢和碳组成的烃。让我们来深入探讨一下烃及其各种类型。
什么是烃?
> 烃是一种仅由氢和碳组成的化合物。顾名思义,烃由氢和碳两种元素组成。
由于甲烷 (CH4)、乙烷 (C2H6)、乙炔 (C2H2) 等物质都仅由氢和碳这两种元素组成,因此它们都属于烃。
石油(通常称为原油)是烃最重要的天然来源。我们可以通过钻油井从地下油藏中开采出石油。在石油矿藏上方的天然气中,也可以发现烃的存在。
烃的类型: 烃主要分为两类:饱和烃和不饱和烃。
> 饱和烃是指分子中所有的碳原子之间都通过单键连接的化合物。饱和烃也被称为烷烃。
烷烃是一种碳原子之间仅通过单共价键连接的烃。在烷烃中,不存在双键或三键。因此,甲烷、乙烷、丙烷和丁烷这些烃共同构成了一个被称为烷烃的化合物系列。所有这些饱和烃的名称都以“ane”结尾。
饱和烃或烷烃的通式为 CnH2n+2,其中 n 代表一个烷烃分子中碳原子的数量。
- 如果一个烷烃分子中有 1 个碳原子,那么 n= 1,其分子式将为 C1H2(1)+2,即 CH4。
- 如果一个烷烃分子中有 2 个碳原子,那么 n= 2,其分子式将为 C2H2(2)+2,即 C2H6。
- 如果一个烷烃分子中有 3 个碳原子,那么 n= 3,其分子式将为 C3H2(3)+2,即 C3H8。
- 如果一个烷烃分子中有 4 个碳原子,那么 n= 4,其分子式将为 C4H2(4)+2,即 C4H10。
甲烷 (CH4)、乙烷 (C2H6)、丙烷 (C3H8) 和丁烷 (C4H10) 都是饱和烃,它们仅包含碳-碳单键,结构如下所示。
!image部分烷烃的结构式。
> 不饱和烃是指其中两个碳原子通过双键或三键连接的化合物。两种重要的不饱和烃是乙烯 (C2H4) 和乙炔 (C2H2),因为乙炔含有三键,而乙烯在两个碳原子之间含有双键。
双键是由两个碳原子之间共享两对电子形成的,而三键则是由两个碳原子之间共享三对电子形成的。
不饱和烃通常可以通过一种被称为“裂化”的过程从石油中获得。不饱和烃分为两类:
- 含有碳-碳双键的化合物称为烯烃,以及
- 含有碳-碳三键的化合物称为炔烃。
烯烃
> 烯烃是一种具有双键连接两个碳原子的不饱和烃。烯烃在两个碳原子之间具有由共享两对电子形成的双键,总共涉及四个电子。
由于乙烯 (CH2=CH2) 和丙烯 (CH3-CH=CH2) 在两个碳原子之间具有双键,因此它们是烯烃。由于烯烃在两个碳原子之间具有双键,最简单的烯烃分子将包含两个碳原子。烯烃中不可能只有一个碳原子。烯烃的通式为 CnH2n,其中 n 代表一个烯烃分子中碳原子的数量。
- 如果一个烯烃分子中有 2 个碳原子,那么 n= 2,其分子式将为 C2H2(2),即 C2H4。
- 如果一个烯烃分子中有 3 个碳原子,那么 n= 3,其分子式将为 C3H2(3),即 C3H6。
- 如果一个烯烃分子中有 4 个碳原子,那么 n= 4,其分子式将为 C4H2(4),即 C4H8。
炔烃
> 炔烃是一种具有三键连接两个碳原子的不饱和烃。炔烃在两个碳原子之间具有由共享三对电子形成的三键,总共涉及六个电子。
由于乙炔和丙炔在两个碳原子之间具有三键,因此它们是炔烃。由于炔烃在两个碳原子之间具有三键,最简单的炔烃分子将包含两个碳原子。炔烃中不可能只有一个碳原子。炔烃的通式为 CnH2n-2,其中 n 代表一个炔烃分子中碳原子的数量。
- 如果一个炔烃分子中有 2 个碳原子,那么 n= 2,其分子式将为 C2H2(2)-2,即 C2H2。
- 如果一个炔烃分子中有 3 个碳原子,那么 n= 3,其分子式将为 C3H2(3)-2,即 C3H4。