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烷烴，即飽和烴（sauaedgoup)，是只有碳碳單鍵和碳氫鍵的鏈烴，是最簡單的一類有機化合物。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，其余化合價全部為氫原子所飽和。烷烴分子中，氫原子的數(shù)目達到最大值。烷烴的通式為CnH2n+2。分子中每個碳原子都是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)動機?！?.甲烷的氯化 　　甲烷在紫外光或熱（250～400℃）作用下，與氯反應得各種氯代烷。 　　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)上通過精餾，使混合物一一分開。以上幾個氯化產(chǎn)物，均是重要的溶劑與試劑。 　　甲烷氯化反應的事實是： 　　①在室溫暗處不發(fā)生反應； 　　②髙于250℃發(fā)生反應； 　　③在室溫有光作用下能發(fā)生反應； 　　④用光引發(fā)反應，吸收一個光子就能產(chǎn)生幾千個氯甲烷分子； 　?、萑缬醒趸蛴幸恍┠懿蹲阶杂苫碾s質(zhì)存在，反應有一個誘導期，誘導期時間長短與存在這些雜質(zhì)多少有關。根據(jù)上述事實的特點可以判斷，甲烷的氯化是一個自由基型的取代反應。 　　2.甲烷的鹵化 　　在同類型反應中，可以通過比較決定反應速率一步的活化能大小，了解反應進行的難易。 　　氟與甲烷反應是大量放熱的，但仍需+4.2kJ/mol活化能，一旦發(fā)生反應，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難以實現(xiàn)。碘與甲烷反應，需要大于141kJ/mol的活化能，反應難以進行。氯化只需活化能+16.7kJ/mol，溴化只需活化能+75.3kJ/mol，故鹵化反應主要是氯化、溴化。氯化反應比溴化易于進行。 　　碘不能與甲烷發(fā)生取代反應生成碘甲烷，但其逆反應很容易進行。 　　由基鏈反應中加入碘，它可以使反應中止。 　　3.高級烷烴的鹵化 　　在紫外光或熱（250～400℃）作用下，氯、溴能與烷烴發(fā)生反應，氟可在惰性氣體稀釋下進行烷烴的氟化，而碘不能。[1] 烷烴的熱裂 　　無氧存在時，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?，這個反應稱為熱裂(pymlysis)。石油加工后除得汽油外，還有煤油、柴油等相對分子質(zhì)量較大的烷烴；通過熱裂反應，可以變成汽油、甲烷、乙烷、乙烯及丙烯等小分子的化合物，其過程很復雜，產(chǎn)物也復雜；碳碳鍵、碳氫鍵均可斷裂，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行熱裂。熱裂反應的反應機制是熱作用下的自由基反應，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碳氫鍵斷裂，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。這個反應在實驗室內(nèi)較難進行，在工業(yè)上卻非常重要。工業(yè)上熱裂時用烷烴混以水蒸氣在管中通過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此反應得到。 　　目前用熱裂反應生產(chǎn)乙烯，世界規(guī)模年產(chǎn)數(shù)千萬噸，而且還在不斷增長。各國所用烷烴原料不同，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，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。 　　如用催化劑進行熱裂反應可降低溫度，但反應機理就不是自由基反應而是離子型反應。[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)象稱為老化。老化過程很慢，老化的原因首先是空氣中的氧進人具有活潑氫的各種分子而發(fā)生自動氧化反應(auoxidaicm)，繼而再發(fā)生其它反應。[1] 燃燒 　　所有的烷烴都能燃燒，燃燒時,反應物全被破壞，生成二氧化碳和水，同時放出大量熱。[1] 烷烴的硝化 　　烷烴與硝酸或四氧化二氮進行氣相（400～450℃）反應，生成硝基化合物（RNO2）。這種直接生成硝基化合物的反應叫做硝化(niaion)，它在工業(yè)上是一個很重要的反應。它之所以重要是由于硝基烷烴可以轉(zhuǎn)變成多種其它類型的化合物，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，故在近代文獻中有關硝基烷烴的應用的報道日益增多。在實驗室中采用氣相硝化法有很大的局限性，所以實驗室內(nèi)主要通過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，和與硝酸反應相似，生成烷基磺酸，這種反應叫做磺化(sulfcmaion)。 　　長鏈烷基磺酸的鈉鹽是一種洗滌劑，稱為合成洗滌劑，例如十二烷基磺酸鈉即其中的一種。 　　高級烷烴與硫酰氯（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稱為氯磺化?；酋Ｂ冗@個名稱是由硫酸推衍出來的。硫酸去掉一個羥基后剩下的基閉稱為磺（酸）基，磺（酸）基和烷基或其它烴基相連而成的化合物統(tǒng)稱為磺酸?；撬嶂械牧u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。其反應機理與烷烴的氯化很相似。[1] 小環(huán)烷烴的開環(huán)反應 　　五元或五元以上的環(huán)烷烴和鏈烷烴的化學性質(zhì)很相像，對一般試劑表現(xiàn)得不活潑，也不易發(fā)生開環(huán)(openingofing)反應。但能發(fā)生自由基取代反應，三元、四元的小環(huán)烷烴分子不穩(wěn)定，比較容易發(fā)生開環(huán)反應。 　　1.與氫反應 　　環(huán)丙烷與氫氣在P/C,50℃或Ni,80℃時反應，生成丙烷。 　　乙基環(huán)丙烷與氫氣在P/C,50℃或Ni,80℃時反應，生成2-甲基丁烷。 　　環(huán)丁烷與氫氣在P/C,125℃或Ni,200℃時反應，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。 　　2.與鹵素反應 　　環(huán)丙烷與溴在室溫下反應，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，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)生開環(huán)反應。 　　3.與氫碘酸反應 　　環(huán)丙烷、甲基環(huán)丙烷、環(huán)丁烷可與氫碘酸反應，其它環(huán)烷烴不發(fā)生這類反應。 　　從上述例子可以看到，開環(huán)的反應活性為：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。[1] 編輯本段烷烴的制備 烷烴的來源 　　碳氫化合物的主要來源是天然氣(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，其余的為較高級的烷烴。而含烷烴種類最多的是石油，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，個別產(chǎn)地的石油中還含有芳香烴。我國各地產(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用。烷烴不僅是燃料的重要來源，而且也是現(xiàn)代化學工業(yè)的原料。另外，烷烴還可以作為某些細菌的食物，細菌食用烷烴后，分泌出許多很有用的化合物，也就是說烷烴經(jīng)過細菌的“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)展對于國民經(jīng)濟以及有機化學的發(fā)展都非常重要。 　　石油雖含有豐富的各種烷烴，但這是個復雜混合物，除了C1～C6烷烴外，由于其中各組分的相對分子質(zhì)量差別小，沸點相近，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應用，石油分析中有時需要純的烷烴作基準物，可以通過合成的方法制備。 　　 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，不直接用作車用汽油 煤油 bp190℃～250℃C10～C16家用燃料，噴氣燃料，拖拉機燃料 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、船舶和大型加熱設備用的燃料 汽油(peol)在內(nèi)燃機中燃燒而發(fā)生爆燃或爆震，這會降低發(fā)動機的功率并會損傷發(fā)動機。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。六個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100。大部分現(xiàn)代化的設備要求辛烷值在90～100之間?？蓪⑹X油、常壓猹油，有時也用瓦斯油經(jīng)過加丁.，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)生在兩個不同相界面的現(xiàn)象,吸附過程就是在界面上的擴散過程。吸附可分為物理吸附和化學吸附,其不同特點列于表10-33。   在吸附現(xiàn)象中的固相稱為吸附劑,被吸附的物質(zhì)稱為吸附質(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,活性炭適宜于對有機溶劑蒸氣的吸附,且具有如下一些特點： 1.對芳香族化合物的吸附優(yōu)于對非芳香族化合物的吸附。如對苯的吸附優(yōu)于對環(huán)己烷的吸附。 2.對帯有支鍵的烴類物質(zhì)的吸附,優(yōu)于對直鏈烴類物質(zhì)的吸附。 3.對有機物中含有無機基團物質(zhì)的吸附總是低于不含無機基團物質(zhì)的吸附。如對氮苯的吸附低于對苯的吸附。 4.對分子量大和沸點高的化合物的吸附總是高于分子量小和沸點低的化合物的吸附空氣濕度增大,則可吸附的負荷降低。 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、焦油狀以及樹脂、熱分解物會阻塞吸附劑細孔而使吸附劑性能劣化,并使吸附層阻力增大。當有害氣體中含塵濃度大于10mg/m2時,必須采取過濾等預處理措施。 活性是表征吸附劑性能的重要標志?；钚苑譃殪o活性與動活性。靜活性是指氣體混合物中吸附質(zhì)在一定溫度和濃度下,達到吸附平衡時,單位體積或重量的吸附劑所能吸附著的最大量。動活性是指在同樣條件下,氣體混合物通過吸附劑床層,在離開的氣體混合物中開始出現(xiàn)吸附質(zhì)時,吸附劑的吸附能力動活性總是小于靜活性,在計算吸附劑用量時,不按靜活性而按動活性。在工業(yè)吸附器中,用活性炭作吸附劑時,取動活性為靜活性的80%~90%;用硅膠時,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)有很大關系。所列出的一些物質(zhì)按其沸點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。當其克分子容積在80~190范圍時,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℃較低溫度下進行。當克分子容積大于190時,低溫再生已無效果。當克分子容積小于80時,這些物質(zhì)在活性炭上的吸附性就較差,應選用別的吸附劑。當然也有例外,如丙酮和乙醇仍可用活性炭吸附。