烷類的反應 Reactions of Alkanes

化學原理啟迪529

INDAH MBFW SWIM 2015

1.        因為烷類是飽和性化合物，「C-C鍵」和「C-H鍵」都比較強，所以烷類不容易起反應。

2.        舉例來說，在25℃下，烷類不會與酸、鹼或強氧化劑反應，化學鈍性讓烷類成為潤滑材料lubricating materiad，並成為骨架的結構材料，例如塑膠。

3.        只要溫度夠高，「烷類」也能與「氧」激烈散熱反應，這樣的燃燒反應是烷類廣泛被當成燃料的主因。舉例來說，「丁烷」與「氧」的反應：

2C4H10(g)＋13O2(g)→8CO2(g)＋10H2O(g)

4.        烷類也會進行取代反應substitution reaction，主要是「鹵素」取代「氫原子」的反應，舉例來說，「甲烷」的「氯化反應」如下：

CH4＋Cl2－hv→CH3Cl(chloromethane)＋HCl

CH3Cl＋Cl2－hv→CH2Cl2(dichloromethane)＋HCl

CH2Cl2＋Cl2－hv→CHCl3(chloroform)＋HCl

CHCl3＋Cl2－hv→CCl4＋HCl

注：CH3Cl(chloromethane)、CH2Cl2(dichloromethane)、CHCl3(trichloromethane/chloroform)、CCl4 (tetrachloromethane/carbon tetrachloride)

5.        特別留意，最後兩個反應的產物有2個名字，斜線左邊是系統名稱，斜線右邊是俗名。

6.        此外，紫外線將提供打斷Cl－Cl鍵的能量，將Cl-Cl鍵斷裂成氯原子：

Cl2→Cl‧＋Cl‧

7.        「氯原子」有一個未成對的電子，我們以黑點‧標示，這讓「氯原子」非常容易起反應，能夠攻擊「C－H鍵」。

8.        化學式為CFxCl4-x的「有取代基的甲烷」，分子包含「氯」和「氟」二種取代基，稱為「氟氯碳化物(CFCs)」，又稱為「氟利昂/氟氯烷Freons」，這些物質不容易起反應，曾一度用來當成空調與冰箱的冷凝液的材料。

9.        然而，他們不容易起反應的化性，讓氟利昂能長時間滯留在大氣裡，最後抵達臭氧層，破壞保護地球的臭氧層，因此國際很快就廢止使用氟利昂。

10.     烷類也會進行脫氫反應dehydrogenation reactions，脫氫反應移除「烷」的「氫原子」，製造出來的產物是飽和的碳氫化合物。舉例來說，在高溫下與鉻氧化物chromium（Ⅲ） oxide的存在下，「乙烷」脫氫，變成「乙烯」：

CH3CH3(乙烷)－Cr2O3/500℃→CH2＝CH2(乙烯)＋H2

n   翻譯編寫Steven S. Zumdahl《Chemical Principles》