2.6　烷烃的物理性质

有机化合物的物理性质通常是指它们的状态、沸点、熔点、相对密度、溶解度和折射率等。纯物质的物理性质在一定条件下都有固定的数值，所以也常常把这些数值称为物理参数。通过参数的测定，可以鉴定物质的纯度或者鉴别个别化合物。如根据物质的沸点，可以鉴定其是否是该物质。利用不同化合物的物理性质，可以分离有机化合物，如利用其沸点不同，通过蒸馏的方法分离烷烃混合物。一般来说，同系物中各种物理性质是随着分子量的增加而递变的。

状态：常温常压下，含有一个到四个碳原子的烷烃为气体，含五个到十六个碳原子的直链烷烃为液体，含十七个碳原子以上的直链烷烃为固体。

溶解性：烷烃是非极性分子，根据相似相溶原理，烷烃可以溶于非极性溶剂，如四氯化碳、烃类化合物。但不溶于极性溶剂，如水。

沸点：烷烃的沸点随着分子量的增加而升高，每增加一个CH2基团所引起的沸点升高的数值随着分子量的增加而逐渐减小，即小分子量烷烃每增加一个CH2基团所引起的沸点差距较大，而高级烷烃相差小些。例如，乙烷的沸点比甲烷高73℃，丙烷比乙烷高46℃，十一烷比癸烷仅仅升高22℃。所以，低级烷烃比较容易分离，高级烷烃难一些。某些烷烃的熔点和沸点见表2-3。

表2-3　某些烷烃的熔点和沸点

沸点大小取决于分子间的作用力。烷烃分子是非极性分子，它们之间靠范德华引力（主要产生于色散力）吸引在一起，色散力的大小与分子中原子的数目和大小有关系。烷烃分子中碳原子数目增多，则色散力增大，因此沸点升高。另外，碳链的分支及分子的对称性对沸点有显著的影响。一般在含有相同数目碳原子的烷烃异构体中，直链的异构体沸点最高，支链越多，沸点越低。因为随着支链增多，分子趋向球形，使这些分子不能像正烷烃那样接近，分子间作用力就减弱，因此在较低温度下就可以克服分子间作用力而沸腾。

熔点：烷烃熔点的变化规律与沸点相近，也是随着碳原子数目增加，熔点逐渐升高，但是其规律性差些。因为熔点不仅取决于分子间的作用力，还与晶格堆积的密集度有关。对称性大的烷烃，晶格排列比较紧密，熔点相对较高一些。由于偶数碳链具有较高的对称性，因此含有偶数碳原子烷烃的熔点通常比奇数的熔点升高的多一些。由表2-3、表2-4可以看出，烷烃熔点的特点是随分子量增大而增大；偶数碳烷烃比奇数碳烷烃的熔点升高值大；分子量相同的烷烃，支链增多，熔点下降。同分异构体之间的沸点和熔点参数见表2-4。

表2-4　同分异构体沸点和熔点