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3.14 : 燃烧能:烷烃和环烷烃稳定性的度量

烷烃的低反应性可归因于 C-C 和 C-H σ 键的非极性性质。 因此,烷烃最初被称为"石蜡"(paraffins),源自拉丁词:parum(意为"太少")和affinis(意为"亲和力")。

烷烃在过量氧气和高温条件下燃烧,生成二氧化碳和水。 燃烧反应是天然气、液化石油气(LPG)、燃料油、汽油、柴油和航空燃料的主要能量来源。燃烧过程中释放的能量称为燃烧热 (−ΔH°),有助于预测烷烃和环烷烃的相对稳定性。

对于直链烷烃,燃烧热随着CH2基团的顺序添加而逐渐增加。然而,在高级烷烃中,燃烧热随着支化的增加而降低,这表明支化异构体的势能较低,稳定性高于直链烷烃。在环烷烃中,相对稳定性取决于应变能,而应变能是角应变、扭转应变和空间位阻应变的综合结果。应变能是实际燃烧热与预测燃烧热之间的差异。研究对应变能随环尺寸变化的规律表明,最小的环烷烃 (C3) 由于其键角过度压缩而表现出最大应变。 随着环尺寸的增加,键角接近环己烷 (C6) 无应变的理想值 109°。在更大的环烷烃(C7 至 C9)中,进一步应变是由它们的非理想键角造成的。

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Combustion EnergyStabilityAlkanesCycloalkanesReactivityNon polar NatureC C BondsC H BondsParaffinsAffinityCombustion ReactionCarbon DioxideWaterHeat Of CombustionRelative StabilitiesStraight chain AlkanesBranchingBranched IsomersPotential EnergiesCycloalkane StabilityStrain EnergyAngular StrainTorsional StrainSteric Strain

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