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烷烴，即飽和烴（sauaedgoup)，是只有碳碳單鍵和碳?xì)滏I的鏈烴，是最簡(jiǎn)單的一類(lèi)有機(jī)化合物。烷烴分子里的碳原子之間以單鍵結(jié)合成鏈狀（直鏈或含支鏈）外，其余化合價(jià)全部為氫原子所飽和。烷烴分子中，氫原子的數(shù)目達(dá)到最大值。烷烴的通式為CnH2n+2。分子中每個(gè)碳原子都是sp3雜化。烷烴的作用主要是做燃料。天然氣和沼氣（主要成分為甲烷）是近來(lái)廣泛使用的清潔能源。石油分餾得到的各種餾分適用于各種發(fā)動(dòng)機(jī)?！?.甲烷的氯化 　　甲烷在紫外光或熱（250～400℃）作用下，與氯反應(yīng)得各種氯代烷。 　　如果控制氯的用量，用大量甲烷，主要得到氯甲烷；如用大量氯氣，主要得到四氯化碳。工業(yè)上通過(guò)精餾，使混合物一一分開(kāi)。以上幾個(gè)氯化產(chǎn)物，均是重要的溶劑與試劑。 　　甲烷氯化反應(yīng)的事實(shí)是： 　?、僭谑覝匕堤幉话l(fā)生反應(yīng)； 　?、隗{于250℃發(fā)生反應(yīng)； 　?、墼谑覝赜泄庾饔孟履馨l(fā)生反應(yīng)； 　?、苡霉庖l(fā)反應(yīng)，吸收一個(gè)光子就能產(chǎn)生幾千個(gè)氯甲烷分子； 　?、萑缬醒趸蛴幸恍┠懿蹲阶杂苫碾s質(zhì)存在，反應(yīng)有一個(gè)誘導(dǎo)期，誘導(dǎo)期時(shí)間長(zhǎng)短與存在這些雜質(zhì)多少有關(guān)。根據(jù)上述事實(shí)的特點(diǎn)可以判斷，甲烷的氯化是一個(gè)自由基型的取代反應(yīng)。 　　2.甲烷的鹵化 　　在同類(lèi)型反應(yīng)中，可以通過(guò)比較決定反應(yīng)速率一步的活化能大小，了解反應(yīng)進(jìn)行的難易。 　　氟與甲烷反應(yīng)是大量放熱的，但仍需+4.2kJ/mol活化能，一旦發(fā)生反應(yīng)，大量的熱難以移走，破壞生成的氟甲烷，而得到碳與氟化氫，因此直接氟化的反應(yīng)難以實(shí)現(xiàn)。碘與甲烷反應(yīng)，需要大于141kJ/mol的活化能，反應(yīng)難以進(jìn)行。氯化只需活化能+16.7kJ/mol，溴化只需活化能+75.3kJ/mol，故鹵化反應(yīng)主要是氯化、溴化。氯化反應(yīng)比溴化易于進(jìn)行。 　　碘不能與甲烷發(fā)生取代反應(yīng)生成碘甲烷，但其逆反應(yīng)很容易進(jìn)行。 　　由基鏈反應(yīng)中加入碘，它可以使反應(yīng)中止。 　　3.高級(jí)烷烴的鹵化 　　在紫外光或熱（250～400℃）作用下，氯、溴能與烷烴發(fā)生反應(yīng)，氟可在惰性氣體稀釋下進(jìn)行烷烴的氟化，而碘不能。[1] 烷烴的熱裂 　　無(wú)氧存在時(shí)，烷烴在髙溫（800℃左右）發(fā)生碳碳鍵斷裂，大分子化合物變?yōu)樾》肿踊衔?，這個(gè)反應(yīng)稱(chēng)為熱裂(pymlysis)。石油加工后除得汽油外，還有煤油、柴油等相對(duì)分子質(zhì)量較大的烷烴；通過(guò)熱裂反應(yīng)，可以變成汽油、甲烷、乙烷、乙烯及丙烯等小分子的化合物，其過(guò)程很復(fù)雜，產(chǎn)物也復(fù)雜；碳碳鍵、碳?xì)滏I均可斷裂，斷裂可以在分子中間，也可以在分子一側(cè)發(fā)生；分子愈大，愈易斷裂，熱裂后的分子還可以再進(jìn)行熱裂。熱裂反應(yīng)的反應(yīng)機(jī)制是熱作用下的自由基反應(yīng)，所用的原料是混合物。 　　熱裂后產(chǎn)生的自由基可以互相結(jié)合。熱裂產(chǎn)生的自由基也可以通過(guò)碳?xì)滏I斷裂，產(chǎn)生烯烴。 　　總的結(jié)果是大分子烷烴熱裂成分子更小的烷烴、烯烴。這個(gè)反應(yīng)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)較難進(jìn)行，在工業(yè)上卻非常重要。工業(yè)上熱裂時(shí)用烷烴混以水蒸氣在管中通過(guò)800℃左右的加熱裝置，然后冷卻到300～400°C，這些都是在不到一秒鐘時(shí)間內(nèi)完成的，然后將熱裂產(chǎn)物用冷凍法加以一一分離。塑料、橡膠、纖維等的原料均可通過(guò)此反應(yīng)得到。 　　目前用熱裂反應(yīng)生產(chǎn)乙烯，世界規(guī)模年產(chǎn)數(shù)千萬(wàn)噸，而且還在不斷增長(zhǎng)。各國(guó)所用烷烴原料不同，產(chǎn)物也有差別，如用石腦油為原料熱裂后可得甲烷15%、乙烯31.3%、乙烷3.4%、丙烯13.1%、丁二烯4.2%、丁烯和丁烷2.8%、汽油22%、燃料油6%，尚有一些少量其它產(chǎn)品。 　　一般在碳鏈中間較易斷裂，然后再產(chǎn)生一系列的&bea;-斷裂。 　　石腦油中還有支鏈烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴，如環(huán)烷烴熱裂可得乙烯與丁二烯。 　　芳香烴僅在側(cè)鏈上發(fā)生反應(yīng)，因芳環(huán)穩(wěn)定，保持不變。因此，如生產(chǎn)乙烯最好是含直鏈烷烴最多的石油餾分。 　　如用催化劑進(jìn)行熱裂反應(yīng)可降低溫度，但反應(yīng)機(jī)理就不是自由基反應(yīng)而是離子型反應(yīng)。[1] 烷烴的氧化 　　在生活中經(jīng)常碰到這樣的現(xiàn)象,人老了皮膚有皺紋，橡膠制品用久了變硬變黏，塑料制品用久了變硬易裂，食用油放久了變質(zhì)，這些現(xiàn)象稱(chēng)為老化。老化過(guò)程很慢，老化的原因首先是空氣中的氧進(jìn)人具有活潑氫的各種分子而發(fā)生自動(dòng)氧化反應(yīng)(auoxidaicm)，繼而再發(fā)生其它反應(yīng)。[1] 燃燒 　　所有的烷烴都能燃燒，燃燒時(shí),反應(yīng)物全被破壞，生成二氧化碳和水，同時(shí)放出大量熱。[1] 烷烴的硝化 　　烷烴與硝酸或四氧化二氮進(jìn)行氣相（400～450℃）反應(yīng)，生成硝基化合物（RNO2）。這種直接生成硝基化合物的反應(yīng)叫做硝化(niaion)，它在工業(yè)上是一個(gè)很重要的反應(yīng)。它之所以重要是由于硝基烷烴可以轉(zhuǎn)變成多種其它類(lèi)型的化合物，如胺、羥胺、腈、醇、醛、酮及羧酸等。此外，硝基烷烴可以發(fā)生多種反應(yīng)，故在近代文獻(xiàn)中有關(guān)硝基烷烴的應(yīng)用的報(bào)道日益增多。在實(shí)驗(yàn)室中采用氣相硝化法有很大的局限性，所以實(shí)驗(yàn)室內(nèi)主要通過(guò)間接方法制備硝基烷烴。氣相硝化法制備硝基烷烴，常得到多種硝基化合物的混合物。[1] 烷烴的磺化及氯磺化 　　烷烴在高溫下與硫酸反應(yīng)，和與硝酸反應(yīng)相似，生成烷基磺酸，這種反應(yīng)叫做磺化(sulfcmaion)。 　　長(zhǎng)鏈烷基磺酸的鈉鹽是一種洗滌劑，稱(chēng)為合成洗滌劑，例如十二烷基磺酸鈉即其中的一種。 　　高級(jí)烷烴與硫酰氯（或二氧化硫和氯氣的混合物）在光的照射下，生成烷基磺酰氯的反應(yīng)稱(chēng)為氯磺化?；酋Ｂ冗@個(gè)名稱(chēng)是由硫酸推衍出來(lái)的。硫酸去掉一個(gè)羥基后剩下的基閉稱(chēng)為磺（酸）基，磺（酸）基和烷基或其它烴基相連而成的化合物統(tǒng)稱(chēng)為磺酸。磺酸中的羥基去掉后，就得磺?；?，它與氯結(jié)合，就得磺酰氯。 　　磺酰氯經(jīng)水解，形成烷基磺酸，其鈉鹽或鉀鹽即上述的洗滌劑。其反應(yīng)機(jī)理與烷烴的氯化很相似。[1] 小環(huán)烷烴的開(kāi)環(huán)反應(yīng) 　　五元或五元以上的環(huán)烷烴和鏈烷烴的化學(xué)性質(zhì)很相像，對(duì)一般試劑表現(xiàn)得不活潑，也不易發(fā)生開(kāi)環(huán)(openingofing)反應(yīng)。但能發(fā)生自由基取代反應(yīng)，三元、四元的小環(huán)烷烴分子不穩(wěn)定，比較容易發(fā)生開(kāi)環(huán)反應(yīng)。 　　1.與氫反應(yīng) 　　環(huán)丙烷與氫氣在P/C,50℃或Ni,80℃時(shí)反應(yīng)，生成丙烷。 　　乙基環(huán)丙烷與氫氣在P/C,50℃或Ni,80℃時(shí)反應(yīng)，生成2-甲基丁烷。 　　環(huán)丁烷與氫氣在P/C,125℃或Ni,200℃時(shí)反應(yīng)，生成丁烷。 　　五元、六元、七元環(huán)在上述條件下很難發(fā)生反應(yīng)。 　　2.與鹵素反應(yīng) 　　環(huán)丙烷與溴在室溫下反應(yīng)，生成1,3-二溴丙烷。 　　環(huán)丙烷在三氯化鐵存在下與氯氣反應(yīng)，生成1,3-二氯丙烷。 　　四元環(huán)和更大的環(huán)很難與鹵素發(fā)生開(kāi)環(huán)反應(yīng)。 　　3.與氫碘酸反應(yīng) 　　環(huán)丙烷、甲基環(huán)丙烷、環(huán)丁烷可與氫碘酸反應(yīng)，其它環(huán)烷烴不發(fā)生這類(lèi)反應(yīng)。 　　從上述例子可以看到，開(kāi)環(huán)的反應(yīng)活性為：三元環(huán)&g;四元環(huán)&g;五、六、七元環(huán)。此外，小環(huán)化合物在合適的條件下也能發(fā)生自由基取代反應(yīng)。[1] 編輯本段烷烴的制備 烷烴的來(lái)源 　　碳?xì)浠衔锏闹饕獊?lái)源是天然氣(naualgas)和石油(pedeum)。盡管各地的天然氣組分不同，但幾乎都含有75%的甲烷、15%的乙烷及5%的丙烷，其余的為較高級(jí)的烷烴。而含烷烴種類(lèi)最多的是石油，目前的分析結(jié)果表明，石油中含有1至50個(gè)碳原子的鏈形烷烴及一些環(huán)狀烷烴，而以環(huán)戊烷、環(huán)己烷及其衍生物為主，個(gè)別產(chǎn)地的石油中還含有芳香烴。我國(guó)各地產(chǎn)的石油，成分也不相同，但可根據(jù)需要，把它們分餾成不同的餾分加以應(yīng)用。烷烴不僅是燃料的重要來(lái)源，而且也是現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)的原料。另外，烷烴還可以作為某些細(xì)菌的食物，細(xì)菌食用烷烴后，分泌出許多很有用的化合物，也就是說(shuō)烷烴經(jīng)過(guò)細(xì)菌的“加工&dquo;后，可成為更有用的化合物。 　　上述情況表明，石油工業(yè)的發(fā)展對(duì)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)以及有機(jī)化學(xué)的發(fā)展都非常重要。 　　石油雖含有豐富的各種烷烴，但這是個(gè)復(fù)雜混合物，除了C1～C6烷烴外，由于其中各組分的相對(duì)分子質(zhì)量差別小，沸點(diǎn)相近，要完全分離成極純的烷烴，較為閑難。采用氣相色譜法，雖可有效地予以分離，但這只適用于研究，而不能用于大量生產(chǎn)。因此在使用上，只把石油分離成幾種餾分來(lái)應(yīng)用，石油分析中有時(shí)需要純的烷烴作基準(zhǔn)物，可以通過(guò)合成的方法制備。 　　 石油餾分 餾分分餾區(qū)間主要成分燃料的應(yīng)用 氣體bp20℃以下C1～C4煉油廠燃料，液化石油氣 汽油 bp30℃～75℃C4～C8辛烷值較低，用作車(chē)用汽油的摻和組分 石腦油 bp75℃～190℃C8～C12辛烷值太低，不直接用作車(chē)用汽油 煤油 bp190℃～250℃C10～C16家用燃料，噴氣燃料，拖拉機(jī)燃料 瓦斯油 bp250℃～350℃C15～C20柴油，集中取暖用燃料 常壓渣油bp350℃以上C20以上發(fā)電廠、船舶和大型加熱設(shè)備用的燃料 汽油(peol)在內(nèi)燃機(jī)中燃燒而發(fā)生爆燃或爆震，這會(huì)降低發(fā)動(dòng)機(jī)的功率并會(huì)損傷發(fā)動(dòng)機(jī)。燃料引起爆震的傾向，用辛烷值(ocanevalue)表示，在汽油燃燒范圍內(nèi)，將2,2,4-三甲基戊烷的辛烷值定為100。辛烷值越高，防止發(fā)生爆震的能力越強(qiáng)。六個(gè)碳以上的直鏈烷烴辛烷值很低，帶支鏈的、不飽和的脂環(huán)、特別是芳環(huán)最為理想，有的超過(guò)100。大部分現(xiàn)代化的設(shè)備要求辛烷值在90～100之間?？蓪⑹X油、常壓猹油，有時(shí)也用瓦斯油經(jīng)過(guò)加丁.，將辛烷值提髙到95左右，再摻人汽油中使用。加工方法之一是催化重整(caalyicefoming)，主要將石腦油中C6以上成分芳構(gòu)化(aomaizaion)，即成芳香烴。此法除使石腦油提高辛烷值外，在化工中主要用來(lái)生產(chǎn)芳香烴加工方法之二為催化裂化，此法除能提高辛烷值外，在化工中主要用于生產(chǎn)丙烯、丁烯。

(一)概述 吸附現(xiàn)象是發(fā)生在兩個(gè)不同相界面的現(xiàn)象,吸附過(guò)程就是在界面上的擴(kuò)散過(guò)程。吸附可分為物理吸附和化學(xué)吸附,其不同特點(diǎn)列于表10-33。   在吸附現(xiàn)象中的固相稱(chēng)為吸附劑,被吸附的物質(zhì)稱(chēng)為吸附質(zhì)用吸附法可以除去的污染物質(zhì),列于表10-34。 從表10-34可知,活性炭適宜于對(duì)有機(jī)溶劑蒸氣的吸附,且具有如下一些特點(diǎn)： 1.對(duì)芳香族化合物的吸附優(yōu)于對(duì)非芳香族化合物的吸附。如對(duì)苯的吸附優(yōu)于對(duì)環(huán)己烷的吸附。 2.對(duì)帯有支鍵的烴類(lèi)物質(zhì)的吸附,優(yōu)于對(duì)直鏈烴類(lèi)物質(zhì)的吸附。 3.對(duì)有機(jī)物中含有無(wú)機(jī)基團(tuán)物質(zhì)的吸附總是低于不含無(wú)機(jī)基團(tuán)物質(zhì)的吸附。如對(duì)氮苯的吸附低于對(duì)苯的吸附。 4.對(duì)分子量大和沸點(diǎn)高的化合物的吸附總是高于分子量小和沸點(diǎn)低的化合物的吸附空氣濕度增大,則可吸附的負(fù)荷降低。 6.吸附質(zhì)濃度越高,吸附量也越高。 7.吸附量隨溫度上升而下降。 8.吸附劑內(nèi)表面積越大,吸附量越高。細(xì)孔活性炭特別適用于吸附低濃度揮發(fā)性蒸氣。 如上所述,采用活性炭吸附必須避免高溫、高濕和高含塵量。漆霧、塵、焦油狀以及樹(shù)脂、熱分解物會(huì)阻塞吸附劑細(xì)孔而使吸附劑性能劣化,并使吸附層阻力增大。當(dāng)有害氣體中含塵濃度大于10mg/m2時(shí),必須采取過(guò)濾等預(yù)處理措施。 活性是表征吸附劑性能的重要標(biāo)志。活性分為靜活性與動(dòng)活性。靜活性是指氣體混合物中吸附質(zhì)在一定溫度和濃度下,達(dá)到吸附平衡時(shí),單位體積或重量的吸附劑所能吸附著的最大量。動(dòng)活性是指在同樣條件下,氣體混合物通過(guò)吸附劑床層,在離開(kāi)的氣體混合物中開(kāi)始出現(xiàn)吸附質(zhì)時(shí),吸附劑的吸附能力動(dòng)活性總是小于靜活性,在計(jì)算吸附劑用量時(shí),不按靜活性而按動(dòng)活性。在工業(yè)吸附器中,用活性炭作吸附劑時(shí),取動(dòng)活性為靜活性的80%~90%;用硅膠時(shí),取30%~40%。 活性炭處理裝豎的吸附能力取決于吸附劑的有效吸附量、填充量。有效吸附量等于平衡吸附量減去殘留吸附量。 吸附劑的選擇與有害氣體的性質(zhì)有很大關(guān)系。所列出的一些物質(zhì)按其沸點(diǎn)和液體克分子容積下降順序排列。一般,在活性炭上的吸附性隨克分于容積下降而減小,列在前面的物質(zhì)比后面的更容易被吸附。當(dāng)其克分子容積在80~190范圍時(shí),可用活性炭裝置回收上述物質(zhì),且活性炭的再生可在100~150℃較低溫度下進(jìn)行。當(dāng)克分子容積大于190時(shí),低溫再生已無(wú)效果。當(dāng)克分子容積小于80時(shí),這些物質(zhì)在活性炭上的吸附性就較差,應(yīng)選用別的吸附劑。當(dāng)然也有例外,如丙酮和乙醇仍可用活性炭吸附。