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3.3 烯烃的物理性质
烯烃在常温常压下的状态以及其沸点、熔点等都和烷烃相似。
含2~4个碳原子的烯烃为气体,含5~18个碳原子的烯烃为液体,19个碳原子以上的高级烯烃是固体(见表3-1)。
表3-1 一些常见烯烃的物理常数
烯烃的沸点随分子量的增加而升高。末端烯烃(即双键在链端的烯烃,又称1-烯烃)的沸点比相应的烷烃还略低一点。直链烯烃的沸点比带有支链的异构体沸点高,但差别不大,只有几摄氏度的差距。由于顺式异构体有偶极矩,分子间除了范德华力外,还有偶极间的吸引力,顺式异构体的沸点比反式异构体的沸点高。
烯烃的熔点也随分子量的增加而升高。顺式烯烃的对称性较低,在晶格中的排列不如反式烯烃紧密,故顺式烯烃的熔点比反式烯烃的熔点低。
烯烃的相对密度都小于1。
烯烃几乎不溶于水,但可溶于非极性溶剂,如戊烷、四氯化碳、苯、乙醚等。
根据杂化轨道理论,在碳原子的各种spn杂化轨道中,由于s电子靠近原子核,它比p电子与原子核结合更紧,因而s成分大的碳原子上的电负性也大,电负性依下列次序逐渐增加:p<sp3<sp2<sp<s。
碳原子的电负性随杂化时s成分的增加而增大,烯烃由于sp2碳原子的电负性比sp3碳原子的大,故比烷烃容易极化,成为有偶极矩的分子。以丙烯为例,双键碳原子和甲基相连的键是有极性的,键中电子偏向sp2碳原子,形成偶极,正极在甲基一边,负极指向双键,甲基是给电子基团。
对称取代的烯烃分子中,反式烯烃分子偶极矩为零,这是由于各个键的偶极矩矢量和为0;而顺式烯烃的两个官能团在双键同侧,会有偶极矩存在。如反-丁-2-烯偶极矩为0,顺-丁-2-烯偶极矩为1.10×10-30C·m。