什么是碳氢化合物？
烷烃和环烷烃是没有双键或三键官能团的烃，这取决于分子的碳原子是按链还是环排列。烯烃和炔烃分别是具有双键或三键的烃。以下是碳氢化合物的命名规则。异构体是分子式相同但结构不同的化学分子。异构体将在下面更深入地讨论。此外，我们将更详细地讨论同源系列。
碳氢化合物的命名
The International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) established the official names or systematic names of organic compounds in 1958, and they are known as IUPAC names or IUPAC nomenclature. The following points should be kept in mind while using the IUPAC method to name hydrocarbons.
- 碳氢化合物中的碳原子数由下面的词干表示。
| One carbon atom | Meth |
| Two carbon atoms | Eth |
| Three carbon atoms | Prop |
| Four carbon atoms | But |
| Five carbon atoms | Pent |
| Six carbon atoms | Hex |
| Seven carbon atoms | Hept |
| Eight carbon atoms | Oct |
| Nine carbon atoms | Non |
| Ten carbon atoms | Dec |
- “ane”一词写在词干之后，表示具有单键的饱和烃。
- “烯”一词写在词干之后，表示具有双键的不饱和烃。
- “yne”一词写在词干之后，表示具有三键的不饱和烃。
饱和烃的命名
- CH 4的命名——这种化学物质有一个碳原子，用“甲基”表示。它是饱和的，因为它完全由单键组成。末尾的“ane”表示饱和烃。当“meth”和“ane”组合时，该物质的 IUPAC 命名法是“甲烷”（meth+ane=甲烷）。甲烷是 IUPAC 名称，也是烃类 CH 4的通用名称。
甲烷 CH 4的结构
- C 2 H 6的命名– 字母“eth”表示该分子中存在两个碳原子。它是饱和的，因为它完全由单键组成。末尾的“ane”表示饱和烃。当 'eth' 和 'ane' 组合时，该组合的 IUPAC 名称为 'ethane' (eth+ane=ethane)。碳氢化合物 C 2 H 6的 IUPAC 和通用名称相同，即乙烷。
乙烷 C 2 H 6的结构
支链饱和烃的 IUPAC 命名法
在使用 IUPAC 技术命名具有支链的饱和烃时，应牢记以下规则。
- 在要命名的化合物的结构中，最长的碳原子链位于最前面。然后将该化合物归类为烷烃的衍生物，这是具有最大长度的碳原子链。这被称为“母体碳氢化合物”。
- 作为侧链（支链）的烷基被称为取代基，分别表示为甲基（CH 3 -）和乙基（C 2 H 5 -）。
- 最长碳链的碳原子的编号方式使得烷基（取代基）的编号尽可能低。
- 烷基所连接的碳原子数用于表示其位置。
- 将“烷基的位置和名称”准确地写在“母烃”的名称之前会产生该化合物的 IUPAC 名称。
用双键命名不饱和烃
- C 2 H 4的命名——字母“eth”表示该分子中存在两个碳原子。这种烃是不饱和的，因为它具有碳-碳双键。结尾的“ene”用于表示双键。当字母 'eth' 和 'ene' 组合在一起时，这个组合的 IUPAC 名称是 'ethene' (eth+ene=ethene)。乙烯有一个通用名称，称为乙烯。
乙烯结构 C 2 H 4
- C 3 H 6的命名——字母“prop”表示该分子中存在三个碳原子。这种烃是不饱和的，因为它具有碳-碳双键。结尾的“ene”用于表示双键。当字母“prop”和“ene”组合在一起时，该组合的 IUPAC 命名法是“propene”（prop+ene=propene）。丙烷有一个通用名称，称为丙烯。
丙烯的结构，C 3 H 6
用三键命名不饱和烃
- C 2 H 2的命名——字母“eth”表示该分子中存在两个碳原子。这种烃是不饱和的，因为它具有碳-碳三键。结尾的“yne”用于表示三键。当字母 'eth' 和 'yne' 组合在一起时，这个组合的 IUPAC 名称是 'ethyne' (eth+yne=ethyne)。乙炔是乙炔的常用术语。
乙炔的结构，C 2 H 2
- C 3 H 4的命名——字母“prop”表示该分子中存在三个碳原子。这种烃是不饱和的，因为它具有碳-碳三键。结尾的“yne”用于表示三键。当字母 'prop' 和 'yne' 组合在一起时，该组合的 IUPAC 命名法是 'propyne' (prop+yne=propyne)。丙炔有一个通用名称，称为甲基乙炔。
丙炔的结构，C 3 H 4
什么是异构体？
一个分子式在无机化学中只代表一种物质。例如，HSO 代表硫酸，它是一种单一化合物。然而，在有机化学中，一个分子式可以用来表示两个或多个不同的分子。这是因为有机分子中相同的碳原子可以以多种方式排列以产生不同的结构，从而产生不同的化合物。例如，在有机化学中，相同的化学式 C 4 H 10可以代表两种不同的化合物：正丁烷和异丁烷。以下示例将有助于阐明该主题。
- 考虑化学分子丁烷（C 4 H 10 ）。这种化学物质有四个碳原子，可以通过两种方式连接起来，形成两种不同的结构。首先，所有四个碳原子都连接成一条连续的直链，形成如下所示的结构。化合物正丁烷，简称正丁烷，就是用这种结构表示的。
- 在第二种情况下，三个碳原子可以结合成一条直链，第四个碳原子可以结合成一个侧链，从而形成如下所示的结构。异丁烷是具有这种结构的化学物质。
虽然正丁烷和异丁烷具有相同的化学式（C 4 H 10 ），但它们的结构不同。它们被称为异构体。异构体是分子式相同但结构不同的化学分子。换句话说，异构体是具有相同化学式但碳原子构型不同的有机分子。异构体包括正丁烷和异丁烷，它们具有相同的化学式，但碳原子的结构或排列不同。异丁烷具有支链结构，而正丁烷具有直链结构。还值得注意的是，正丁烷和异丁烷的 IUPAC 名称是 2-甲基丙烷或简称为甲基丙烷。
Isomerism refers to the existence of two or more distinct chemical molecules with the same molecular formula but different structures. Only hydrocarbons with four or more carbon atoms can have two or more distinct configurations of carbon atoms, making isomerism possible. Since only one arrangement of carbon atoms is allowed in hydrocarbons with 1, 2, or 3 carbon atoms per molecule, no isomerism is possible.
例如，在甲烷、乙烷或丙烷中不可能存在异构现象，因为它们分别仅包含一个、两个或三个碳原子，并且只有 1、2 或 3 个碳原子不可能有各种碳原子构型。化学丁烷 (C 4 H 10 ) 可以有两种异构体。丁烷的两种异构体已经讨论过了。化学戊烷（C 5 H 12 ）有三种异构体，化合物己烷（C 6 H 14 ）有五种异构体。随着烷烃分子中碳原子数的增加，潜在异构体的数量迅速增加。
什么是同源系列？
就像所有具有相似电子结构的元素具有相似的化学性质并被归为同一元素周期表族一样，所有具有相似结构的有机化合物具有相似的性质并被归为同一族或系列。然后有机化合物按分子量递增的顺序排列。
A homologous series is a collection of organic compounds with identical structures and chemical characteristics that differ only in the CH2 group between them. Homologous refers to the different chemical molecules that make up a homologous series. The two neighbouring molecules are clearly separated by one carbon atom and two hydrogen atoms (or CH2 group).
烷烃的同源系列-由于所有烷烃都具有相同的结构，具有单个共价键和化学特性，因此它们可以一起归类为同源系列。下面列出了同源系列中的前五种烷烃。Alkanes Molecular formula Methane CH4 Ethane C2H6 Propane C3H8 Butane C4H10 Pentane C5H12
同系烷烃具有通式C n H 2n+2 ，其中n是一个烷烃分子中的碳原子数。一个碳原子构成了烷烃系列的第一个成员。第二烷烃系列成员具有两个碳原子。第三烷烃系列成员具有三个碳原子。第四烷烃系列成员有四个碳原子，而第五烷烃系列成员有五个碳原子。
同系烯烃-同系烯烃具有通式C n H 2n ，其中n是一个烯烃分子中的碳原子数。下面列出了同源系列中的前五种烯烃。Alkenes Molecular Formula Ethene C2H4 Propene C3H6 Butene C4H8 Pentene C5H10 Hexene C6H12
烯烃系列从第一个成员开始，它有两个碳原子。烯烃系列的第二个成员具有三个碳原子。烯烃系列的第三个成员有四个碳原子。烯烃系列的第四个成员有 5 个碳原子，而第五个成员有 6 个碳原子。
同系炔烃——同系炔烃具有通式C n H 2n-2 ，其中 n 是一个炔烃分子中的碳原子数。下面列出了同源序列中的前五个炔烃。Alkynes Molecular Formula Ethyne C2H2 Propyne C3H4 Butyne C4H6 Pentyne C5H8 Hexyne C6H10
炔烃系列从第一个成员开始，它有两个碳原子。炔烃系列的第二个成员具有三个碳原子。炔烃系列的第三个成员有四个碳原子。炔烃系列的第四个成员各有 5 个碳原子，而第五个成员有 6 个碳原子。
同源序列的特征
以下是同源系列的属性。
- 同源系列中所有物质的化学特性是相似的。所有烷烃系列分子，如甲烷、乙烷、丙烷等，都会与氯发生取代反应。
- 同源序列的成员都可以用相同的通式表示。
- 在它们的分子式中，任何两个相邻的同源物相差一个碳原子和两个氢原子。
- 随着分子量的增加，同源系列的成员在其物理性质上表现出稳定的变化。
- 任何两个相邻的同源分子的分子质量差为 14u。
示例问题
问题1：C 3 H 8的异构体是否可能？
回答：
For the given compound C3H8, there are 3 carbon atoms. Since only one arrangement of carbon atoms is allowed in hydrocarbon with three carbon atoms, so no isomerism is possible. Hence the isomers of C3H8 are not possible.
问题2：给定的化合物C 3 H 8 、C 4 H 10是不是同系的相邻化合物？
回答：
The two neighboring compounds of the same homologous series are separated by one carbon atom and two hydrogen atoms. Since the given compounds differ by one carbon atom and two hydrogen atoms, i.e. CH2 group. So these compounds are the neighbouring compounds of the same homologous series.
问题3：烃的名字CH 2 =CH 2是不是乙烷？
回答：
In the given compound, there are two carbon atoms, so ‘eth’ denotes the existence of two carbon atoms. There is a double bond between carbon carbon atoms, which is indicated by ‘ene’ at the end. So, the name of the given compound should be ethene. But at the end of given name ‘ethane’ there is ‘ane’ which indicated a single bond. Hence ethane is not the name of CH2=CH2.
问题 4：命名除戊烷以外的具有三种以上异构体的烃。
回答：
A hydrocarbon, which has more than three isomers is hexane, C6H14.
问题 5：烯烃分子中有 34 个碳原子。这个分子有多少个氢原子？
回答：
The general formula CnH2n, where n is the number of carbon atoms in one molecule of alkene. Since it is given that there are 34 carbon atoms, so n=34. Putting the value of n in the above formula,we get C34H2(34), or C34H68. So there are 68 hydrogen atoms in this molecule.