烴(tīng)又稱碳氫化合物(英語:hydrocarbon),是有機化合物,只由碳和氫組成。烴類包括烷烴、烯烴、炔烴及芳香烴,是許多其他有機化合物的基體。
「烴」字是化學家取碳氫兩字的單元組合而成,由「碳」右下的「火」以及「氫」下半部的「巠」組合而成。
烴類組合結構不同,性質可能會有極大差異。結構相似,性相近;結構不同,習相遠。正因如此,烴類種類繁多,是化學的大宗;但也由此許多同化學式的物質,其性質不相同,如1-丁烯和環丁烷皆為 ,但1-丁烯沸點為-6.3℃,環丁烷沸點卻為12.5℃。
環丁烷結構圖,為環烷烴,皆以單鍵連接 | 1-丁烯結構圖,部分為雙鍵連接 |
烴類的分類法有許多種,可依其分子結構分為鏈烴及環烴,其中鏈烴分子中的碳原子是以開鏈方式連結,如鏈烷、鏈烯與鏈炔,環烴的分子結構則為環狀,包含脂環烴(環烷、環烯與環炔)及芳香烴兩類。烴類也可依其原子間的鍵結方式分為飽和烴及不飽和烴,飽和烴是指烴分子中的碳原子只以單鍵結合者,包含各種烷類,不飽和烴則是指烴分子中的碳原子兼含有雙鍵或叄鍵者,如烯類、炔類及芳香烴等。此外,烴類依其化學性質也可分為脂肪烴及芳香烴兩大類,脂肪烴為鏈烴和脂環烴的合稱,芳香烴則是指分子結構中帶苯環的烴。另外,芳香烴之環上接有脂肪族者稱為脂芳烴。
烴類命名多用IUPAC命名法。
命名烴類,須先了解其共價鍵,若皆為單鍵,命名為烷烴;若有雙鍵,命名為烯烴;若有三鍵,則初步命名為炔烴。若組成為環狀,則初步命名為環烴。但若结构中出现苯环,則其為芳烴。
不考慮環烷烴的情況下,此類的化學式通式為CnH2n+2。
烷烴類的命名方法為:找出最長的碳鍵作為主鍵,依碳數命名之。若碳數小於十,以天干命名;若碳數多於十,以中文數字命名,如十一烷。
然後,再從最近的取代基開始以阿拉伯數字前冠,並以「-」隔開阿拉伯數字與中文,再依照同主鍵的方法命名之。若有多組相同取代基,則再用國文小寫數字前冠。
因為烷類一般簡單,故亦會使用「正、異、新」去區隔同化學式的烷類。IUPAC也曾推薦過此種命名方式,如戊烷的命名方式:
正戊烷 戊烷 | 异戊烷 2-甲基丁烷 | 新戊烷 2,2-二甲基丙烷 |
若不考慮二烯、三烯、環烯烴等狀況,此類的化學式通式為CnH2n。
烯烴的命名方式和烷烴相似,惟須注意以下幾點:
例:
順、反丁烯:
異戊二烯
若不考慮雙鍵及三鍵同時出現的狀況,以及二炔、環炔烴等狀況,此類的化學式通式為CnH2n-2。
炔類的命名方式也相似於烷類,但有以下幾點不同:
例:
乙炔、丙炔:
環烴類的命名,首先必須確定碳原子以環狀排列,且並不屬於芳香烴類。然後,再確定其皆為單鍵組成,抑或是有雙鍵、參鍵的部分。如皆為單鍵,則和烷類的命名方式相同,僅需在前添加環字,以做識別。如有雙鍵部分,則和烯類的命名方式相同,但須在前加環字識別。如有参鍵部分,則和炔類的命名方式相同,但須在前加環字識別。
例:
環戊二烯:
參見下表:
烴類是生活中應用廣泛的化合物,在經濟扮演重要角色,許多主要化石燃料皆隸屬此類別,如煤炭、石油和天然氣,以及它的衍生物塑料、石蠟、蠟等,還有一些會在工業上應用的部分溶劑與油皆屬於碳氫化合物。
烴化物最大的應用層面為能源資源,亦為地球最重要的能源資源。
一般開採到的烴類多是石油等混合物,需經分餾的階段,以下是分餾溫度,碳數以及用途的簡表:
成分 | 碳數 | 分餾溫度 | 用途 |
---|---|---|---|
石油氣 | 1-4 | <20℃ | 燃料、化工原料 |
石油醚 | 5-6 | 20℃-60℃ | 有機溶劑 |
汽油 | 7-9 | 60℃-200℃ | 燃料 |
煤油 | 10-16 | 175℃-300℃ | 燃料 |
柴油 | 15-20 | 250℃-400℃ | 燃料 |
潤滑油 | 18-22 | >310℃ | 潤滑油 |
殘留物 | 18-40 | 瀝青、鋪路、防水材料 |
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