烷烃，即饱和烃（sauaedgoup)，是只有碳碳单键和碳氢键的链烃，是最简单的一类有机化合物。烷烃分子里的碳原子之间以单键结合成链状（直链或含支链）外，其余化合价全部为氢原子所饱和。烷烃分子中，氢原子的数目达到最大值。烷烃的通式为CnH2n+2。分子中每个碳原子都是sp3杂化。烷烃的作用主要是做燃料。天然气和沼气（主要成分为甲烷）是近来广泛使用的清洁能源。石油分馏得到的各种馏分适用于各种发动机。　1.甲烷的氯化 　　甲烷在紫外光或热（250～400℃）作用下，与氯反应得各种氯代烷。 　　如果控制氯的用量，用大量甲烷，主要得到氯甲烷；如用大量氯气，主要得到四氯化碳。工业上通过精馏，使混合物一一分开。以上几个氯化产物，均是重要的溶剂与试剂。 　　甲烷氯化反应的事实是： 　　①在室温暗处不发生反应； 　　②髙于250℃发生反应； 　　③在室温有光作用下能发生反应； 　　④用光引发反应，吸收一个光子就能产生几千个氯甲烷分子； 　　⑤如有氧或有一些能捕捉自由基的杂质存在，反应有一个诱导期，诱导期时间长短与存在这些杂质多少有关。根据上述事实的特点可以判断，甲烷的氯化是一个自由基型的取代反应。 　　2.甲烷的卤化 　　在同类型反应中，可以通过比较决定反应速率一步的活化能大小，了解反应进行的难易。 　　氟与甲烷反应是大量放热的，但仍需+4.2kJ/mol活化能，一旦发生反应，大量的热难以移走，破坏生成的氟甲烷，而得到碳与氟化氢，因此直接氟化的反应难以实现。碘与甲烷反应，需要大于141kJ/mol的活化能，反应难以进行。氯化只需活化能+16.7kJ/mol，溴化只需活化能+75.3kJ/mol，故卤化反应主要是氯化、溴化。氯化反应比溴化易于进行。 　　碘不能与甲烷发生取代反应生成碘甲烷，但其逆反应很容易进行。 　　由基链反应中加入碘，它可以使反应中止。 　　3.高级烷烃的卤化 　　在紫外光或热（250～400℃）作用下，氯、溴能与烷烃发生反应，氟可在惰性气体稀释下进行烷烃的氟化，而碘不能。[1] 烷烃的热裂 　　无氧存在时，烷烃在髙温（800℃左右）发生碳碳键断裂，大分子化合物变为小分子化合物，这个反应称为热裂(pymlysis)。石油加工后除得汽油外，还有煤油、柴油等相对分子质量较大的烷烃；通过热裂反应，可以变成汽油、甲烷、乙烷、乙烯及丙烯等小分子的化合物，其过程很复杂，产物也复杂；碳碳键、碳氢键均可断裂，断裂可以在分子中间，也可以在分子一侧发生；分子愈大，愈易断裂，热裂后的分子还可以再进行热裂。热裂反应的反应机制是热作用下的自由基反应，所用的原料是混合物。 　　热裂后产生的自由基可以互相结合。热裂产生的自由基也可以通过碳氢键断裂，产生烯烃。 　　总的结果是大分子烷烃热裂成分子更小的烷烃、烯烃。这个反应在实验室内较难进行，在工业上却非常重要。工业上热裂时用烷烃混以水蒸气在管中通过800℃左右的加热装置，然后冷却到300～400°C，这些都是在不到一秒钟时间内完成的，然后将热裂产物用冷冻法加以一一分离。塑料、橡胶、纤维等的原料均可通过此反应得到。 　　目前用热裂反应生产乙烯，世界规模年产数千万吨，而且还在不断增长。各国所用烷烃原料不同，产物也有差别，如用石脑油为原料热裂后可得甲烷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%，尚有一些少量其它产品。 　　一般在碳链中间较易断裂，然后再产生一系列的&bea;-断裂。 　　石脑油中还有支链烷烃、环烷烃、芳香烃，如环烷烃热裂可得乙烯与丁二烯。 　　芳香烃仅在侧链上发生反应，因芳环稳定，保持不变。因此，如生产乙烯最好是含直链烷烃最多的石油馏分。 　　如用催化剂进行热裂反应可降低温度，但反应机理就不是自由基反应而是离子型反应。[1] 烷烃的氧化 　　在生活中经常碰到这样的现象,人老了皮肤有皱纹，橡胶制品用久了变硬变黏，塑料制品用久了变硬易裂，食用油放久了变质，这些现象称为老化。老化过程很慢，老化的原因首先是空气中的氧进人具有活泼氢的各种分子而发生自动氧化反应(auoxidaicm)，继而再发生其它反应。[1] 燃烧 　　所有的烷烃都能燃烧，燃烧时,反应物全被破坏，生成二氧化碳和水，同时放出大量热。[1] 烷烃的硝化 　　烷烃与硝酸或四氧化二氮进行气相（400～450℃）反应，生成硝基化合物（RNO2）。这种直接生成硝基化合物的反应叫做硝化(niaion)，它在工业上是一个很重要的反应。它之所以重要是由于硝基烷烃可以转变成多种其它类型的化合物，如胺、羟胺、腈、醇、醛、酮及羧酸等。此外，硝基烷烃可以发生多种反应，故在近代文献中有关硝基烷烃的应用的报道日益增多。在实验室中采用气相硝化法有很大的局限性，所以实验室内主要通过间接方法制备硝基烷烃。气相硝化法制备硝基烷烃，常得到多种硝基化合物的混合物。[1] 烷烃的磺化及氯磺化 　　烷烃在高温下与硫酸反应，和与硝酸反应相似，生成烷基磺酸，这种反应叫做磺化(sulfcmaion)。 　　长链烷基磺酸的钠盐是一种洗涤剂，称为合成洗涤剂，例如十二烷基磺酸钠即其中的一种。 　　高级烷烃与硫酰氯（或二氧化硫和氯气的混合物）在光的照射下，生成烷基磺酰氯的反应称为氯磺化。磺酰氯这个名称是由硫酸推衍出来的。硫酸去掉一个羟基后剩下的基闭称为磺（酸）基，磺（酸）基和烷基或其它烃基相连而成的化合物统称为磺酸。磺酸中的羟基去掉后，就得磺酰基，它与氯结合，就得磺酰氯。 　　磺酰氯经水解，形成烷基磺酸，其钠盐或钾盐即上述的洗涤剂。其反应机理与烷烃的氯化很相似。[1] 小环烷烃的开环反应 　　五元或五元以上的环烷烃和链烷烃的化学性质很相像，对一般试剂表现得不活泼，也不易发生开环(openingofing)反应。但能发生自由基取代反应，三元、四元的小环烷烃分子不稳定，比较容易发生开环反应。 　　1.与氢反应 　　环丙烷与氢气在P/C,50℃或Ni,80℃时反应，生成丙烷。 　　乙基环丙烷与氢气在P/C,50℃或Ni,80℃时反应，生成2-甲基丁烷。 　　环丁烷与氢气在P/C,125℃或Ni,200℃时反应，生成丁烷。 　　五元、六元、七元环在上述条件下很难发生反应。 　　2.与卤素反应 　　环丙烷与溴在室温下反应，生成1,3-二溴丙烷。 　　环丙烷在三氯化铁存在下与氯气反应，生成1,3-二氯丙烷。 　　四元环和更大的环很难与卤素发生开环反应。 　　3.与氢碘酸反应 　　环丙烷、甲基环丙烷、环丁烷可与氢碘酸反应，其它环烷烃不发生这类反应。 　　从上述例子可以看到，开环的反应活性为：三元环&g;四元环&g;五、六、七元环。此外，小环化合物在合适的条件下也能发生自由基取代反应。[1] 编辑本段烷烃的制备 烷烃的来源 　　碳氢化合物的主要来源是天然气(naualgas)和石油(pedeum)。尽管各地的天然气组分不同，但几乎都含有75%的甲烷、15%的乙烷及5%的丙烷，其余的为较高级的烷烃。而含烷烃种类最多的是石油，目前的分析结果表明，石油中含有1至50个碳原子的链形烷烃及一些环状烷烃，而以环戊烷、环己烷及其衍生物为主，个别产地的石油中还含有芳香烃。我国各地产的石油，成分也不相同，但可根据需要，把它们分馏成不同的馏分加以应用。烷烃不仅是燃料的重要来源，而且也是现代化学工业的原料。另外，烷烃还可以作为某些细菌的食物，细菌食用烷烃后，分泌出许多很有用的化合物，也就是说烷烃经过细菌的“加工&dquo;后，可成为更有用的化合物。 　　上述情况表明，石油工业的发展对于国民经济以及有机化学的发展都非常重要。 　　石油虽含有丰富的各种烷烃，但这是个复杂混合物，除了C1～C6烷烃外，由于其中各组分的相对分子质量差别小，沸点相近，要完全分离成极纯的烷烃，较为闲难。采用气相色谱法，虽可有效地予以分离，但这只适用于研究，而不能用于大量生产。因此在使用上，只把石油分离成几种馏分来应用，石油分析中有时需要纯的烷烃作基准物，可以通过合成的方法制备。 　　 石油馏分 馏分分馏区间主要成分燃料的应用 气体bp20℃以下C1～C4炼油厂燃料，液化石油气 汽油 bp30℃～75℃C4～C8辛烷值较低，用作车用汽油的掺和组分 石脑油 bp75℃～190℃C8～C12辛烷值太低，不直接用作车用汽油 煤油 bp190℃～250℃C10～C16家用燃料，喷气燃料，拖拉机燃料 瓦斯油 bp250℃～350℃C15～C20柴油，集中取暖用燃料 常压渣油bp350℃以上C20以上发电厂、船舶和大型加热设备用的燃料 汽油(peol)在内燃机中燃烧而发生爆燃或爆震，这会降低发动机的功率并会损伤发动机。燃料引起爆震的倾向，用辛烷值(ocanevalue)表示，在汽油燃烧范围内，将2,2,4-三甲基戊烷的辛烷值定为100。辛烷值越高，防止发生爆震的能力越强。六个碳以上的直链烷烃辛烷值很低，带支链的、不饱和的脂环、特别是芳环最为理想，有的超过100。大部分现代化的设备要求辛烷值在90～100之间。可将石脑油、常压猹油，有时也用瓦斯油经过加丁.，将辛烷值提髙到95左右，再掺人汽油中使用。加工方法之一是催化重整(caalyicefoming)，主要将石脑油中C6以上成分芳构化(aomaizaion)，即成芳香烃。此法除使石脑油提高辛烷值外，在化工中主要用来生产芳香烃加工方法之二为催化裂化，此法除能提高辛烷值外，在化工中主要用于生产丙烯、丁烯。

(一)概述 吸附现象是发生在两个不同相界面的现象,吸附过程就是在界面上的扩散过程。吸附可分为物理吸附和化学吸附,其不同特点列于表10-33。   在吸附现象中的固相称为吸附剂,被吸附的物质称为吸附质用吸附法可以除去的污染物质,列于表10-34。 从表10-34可知,活性炭适宜于对有机溶剂蒸气的吸附,且具有如下一些特点： 1.对芳香族化合物的吸附优于对非芳香族化合物的吸附。如对苯的吸附优于对环己烷的吸附。 2.对帯有支鍵的烃类物质的吸附,优于对直链烃类物质的吸附。 3.对有机物中含有无机基团物质的吸附总是低于不含无机基团物质的吸附。如对氮苯的吸附低于对苯的吸附。 4.对分子量大和沸点高的化合物的吸附总是高于分子量小和沸点低的化合物的吸附空气湿度增大,则可吸附的负荷降低。 6.吸附质浓度越高,吸附量也越高。 7.吸附量随温度上升而下降。 8.吸附剂内表面积越大,吸附量越高。细孔活性炭特别适用于吸附低浓度挥发性蒸气。 如上所述,采用活性炭吸附必须避免高温、高湿和高含尘量。漆雾、尘、焦油状以及树脂、热分解物会阻塞吸附剂细孔而使吸附剂性能劣化,并使吸附层阻力增大。当有害气体中含尘浓度大于10mg/m2时,必须采取过滤等预处理措施。 活性是表征吸附剂性能的重要标志。活性分为静活性与动活性。静活性是指气体混合物中吸附质在一定温度和浓度下,达到吸附平衡时,单位体积或重量的吸附剂所能吸附着的最大量。动活性是指在同样条件下,气体混合物通过吸附剂床层,在离开的气体混合物中开始出现吸附质时,吸附剂的吸附能力动活性总是小于静活性,在计算吸附剂用量时,不按静活性而按动活性。在工业吸附器中,用活性炭作吸附剂时,取动活性为静活性的80%~90%;用硅胶时,取30%~40%。 活性炭处理装豎的吸附能力取决于吸附剂的有效吸附量、填充量。有效吸附量等于平衡吸附量减去残留吸附量。 吸附剂的选择与有害气体的性质有很大关系。所列出的一些物质按其沸点和液体克分子容积下降顺序排列。一般,在活性炭上的吸附性随克分于容积下降而减小,列在前面的物质比后面的更容易被吸附。当其克分子容积在80~190范围时,可用活性炭装置回收上述物质,且活性炭的再生可在100~150℃较低温度下进行。当克分子容积大于190时,低温再生已无效果。当克分子容积小于80时,这些物质在活性炭上的吸附性就较差,应选用别的吸附剂。当然也有例外,如丙酮和乙醇仍可用活性炭吸附。