碳氢化合物的宝库—石油课件.ppt
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- 碳氢化合物 宝库 石油 课件
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1、什么是有机物?什么是有机物?n周朝周朝时时,古人古人就会酿酒、制醋,用棉麻纤维织就会酿酒、制醋,用棉麻纤维织布、造纸,用茜草的根给织物染色,还懂得使布、造纸,用茜草的根给织物染色,还懂得使用香料和草药。用香料和草药。n 十八世纪,十八世纪,人类从自然界获取了许多有机物,人类从自然界获取了许多有机物,如如酒石酸、柠檬酸、乳酸酒石酸、柠檬酸、乳酸、尿素尿素、吗啡、吗啡等。等。n最初,有机物都来最初,有机物都来源源于动植物等有生命力的物于动植物等有生命力的物体,为了与当时已知的来源于矿物质的无机化体,为了与当时已知的来源于矿物质的无机化合物相区别,人们把这一类物质称为合物相区别,人们把这一类物质称为
2、有机化合有机化合物物(Organic,意为有生机之物意为有生机之物),简称简称有机物有机物 。什么是有机物?什么是有机物?n当时人们还不能用人工的方法从无机物合成当时人们还不能用人工的方法从无机物合成有机物,一些有机物,一些唯心的观点唯心的观点就认为有机物是就认为有机物是靠靠有机生命体中的一种有机生命体中的一种生命力生命力而形成的,不能而形成的,不能通过通过由无机物合成由无机物合成。十九世纪前,这种唯心十九世纪前,这种唯心的的“生命力生命力学说学说”观点颇为流行。观点颇为流行。生命力学说生命力学说n18281828年,德国人年,德国人维勒维勒(Wohler)通过加热氰酸通过加热氰酸铵铵首次首次
3、用用人工的方法人工的方法制得了制得了尿素尿素:NH4CNO CO(NH2)2 氰酸铵氰酸铵 尿素尿素(无机物)(无机物)(有机物)(有机物)(18001882)我制造出的尿素并不求助于我制造出的尿素并不求助于肾或者动物肾或者动物无论是人或犬。无论是人或犬。打破打破生命力学说生命力学说n维勒的实验打破了维勒的实验打破了“生命力生命力”学说,在有学说,在有机化学史上是一个重大的机化学史上是一个重大的突破突破。此后,许。此后,许多有机物被人工合成出来。多有机物被人工合成出来。n18451845年,法国人柯尔伯,合成了年,法国人柯尔伯,合成了醋酸醋酸;n18541854年,法国人柏赛罗,合成了年,法国
4、人柏赛罗,合成了油脂油脂;n18611861年,俄国人希特列洛夫,合成了年,俄国人希特列洛夫,合成了糖类糖类。n现在现在“有机化合物有机化合物”这一名称早已失去了这一名称早已失去了原意,但由于原意,但由于历史习惯的原因现在仍沿用历史习惯的原因现在仍沿用有机化合物有机化合物这一叫法这一叫法。打破打破生命力学说生命力学说n19531953年,美国芝加哥大学研究生米勒进行年,美国芝加哥大学研究生米勒进行了一个生命起源的实验。放电一周后,检了一个生命起源的实验。放电一周后,检测到生成了测到生成了氨基酸氨基酸和和核苷酸核苷酸。有机物与无机物之间也有机物与无机物之间也没有明确的界限没有明确的界限打破打破生
5、命力学说生命力学说n有机化合物有机化合物 含含碳碳的化合物的化合物(包括碳氢化合物及其包括碳氢化合物及其衍生物等衍生物等)CO、CO2、H2CO3、CaCO3、NaHCO3、NaCN、KSCN、SiC、CaC2等除外等除外n有机物的组成元素有机物的组成元素 碳、氢、氧、氮、硫、磷、卤素等碳、氢、氧、氮、硫、磷、卤素等n有机化学有机化学 研究研究有机有机化合物的化学化合物的化学有机物和有机化学有机物和有机化学有机物性质特点有机物性质特点(对比无机物对比无机物)有机物有机物无机物无机物大多数大多数有机物都能燃烧有机物都能燃烧(如:酒精、汽油、液(如:酒精、汽油、液化气、苯等;少数不能化气、苯等;少
6、数不能燃烧也有)燃烧也有)而无机物一般不易燃烧而无机物一般不易燃烧很多有机物受热易分解很多有机物受热易分解(如:蔗糖、淀粉受热(如:蔗糖、淀粉受热会炭化等)会炭化等)热稳定性相对较高热稳定性相对较高1 1、易燃烧、受热易分解、易燃烧、受热易分解有机物性质特点有机物性质特点(对比无机物对比无机物)有机物有机物无机物无机物大多大多为非电解质为非电解质(如:酒精、蔗糖等;(如:酒精、蔗糖等;也有例外,如也有例外,如醋酸是弱醋酸是弱电解质电解质)而无机物中酸、碱、盐而无机物中酸、碱、盐等都是电解质等都是电解质有机物熔沸点一般较低有机物熔沸点一般较低(很多是气体、液体或(很多是气体、液体或低熔点的固体)
7、低熔点的固体)很多物质熔沸点较高很多物质熔沸点较高2 2、大多为非电解质、熔沸点较低、大多为非电解质、熔沸点较低思考:为什么有机物有这一特点?思考:为什么有机物有这一特点?有机物性质特点有机物性质特点(对比无机物对比无机物)有机物有机物无机物无机物大多数大多数有机物难溶于水、有机物难溶于水、易溶于有机溶剂易溶于有机溶剂(如:汽油、苯、四氯化如:汽油、苯、四氯化碳等;但也有能溶于水的,碳等;但也有能溶于水的,如酒精、醋酸等如酒精、醋酸等)大多数无大多数无机物能溶于水、机物能溶于水、不溶于有机溶剂不溶于有机溶剂(如:如:NaCl能溶于水,但能溶于水,但不溶于食用油脂不溶于食用油脂)3 3、大多难溶
8、于水、易溶于有机溶剂、大多难溶于水、易溶于有机溶剂有机物性质特点有机物性质特点(对比无机物对比无机物)有机物有机物无机物无机物大多数大多数有机反应速率慢有机反应速率慢(如:酿酒、细胞老化等;也(如:酿酒、细胞老化等;也有如燃烧、爆炸反应很快)有如燃烧、爆炸反应很快)无机反应一般反应速率较快无机反应一般反应速率较快(如:离子反应瞬间完成)(如:离子反应瞬间完成)大多数大多数有机反应伴随副反应,有机反应伴随副反应,因此副产物也多,产率较低因此副产物也多,产率较低(有机反应产物的产率能有机反应产物的产率能达到达到60607070就就已经已经很高了很高了)无机反应一般无副反应无机反应一般无副反应(无机
9、反应无机反应 产率一般可达产率一般可达 9090100100)4 4、反应速率慢,副反应多、反应速率慢,副反应多、副产物多、产率低副产物多、产率低有机物种类繁多、数目庞大、结构复杂有机物种类繁多、数目庞大、结构复杂n构成有机物的元素主要为构成有机物的元素主要为C、H,此外还有,此外还有O、N、P、S、X等元素。但有机物的数量却非常等元素。但有机物的数量却非常庞大并且增加很快。庞大并且增加很快。n据统计,在据统计,在18801880年年,有机物数目不过,有机物数目不过1.21.2万万种;种;19101910年年约约15 15万万种;种;19401940年年约约5050万万种;种;19611961
10、年年约约175175万万种;种;19781978年年约约400400万万种;种;19841984年年约约700700万万种;现在种;现在当在当在10001000万万种以上。这一数目仍在增长。种以上。这一数目仍在增长。n而几乎所有的元素都可形成无机物(是组成有而几乎所有的元素都可形成无机物(是组成有机物元素的几十倍),但机物元素的几十倍),但无机物无机物的数目仅的数目仅几十几十万种万种左右。左右。有机物结构特点有机物结构特点电子式电子式 结构式结构式CHHHHC.有机物的种类为什么如此繁多?有机物的种类为什么如此繁多?奥秘就在碳原子的成键方式上奥秘就在碳原子的成键方式上有机物结构特点有机物结构特
11、点H.H.H.H.碳原子有碳原子有4 4个价电子,可以跟其它原个价电子,可以跟其它原子形成子形成4 4根共价键根共价键;有机物结构的两条重要规则:有机物结构的两条重要规则:有机物结构特点有机物结构特点 碳原子之间能以共价键结合成键碳原子之间能以共价键结合成键 碳碳之间可以形成碳碳之间可以形成单键单键、双键双键、叁键叁键 碳原子相互连接可形成碳原子相互连接可形成碳链碳链或或碳环碳环有机物结构特点有机物结构特点思考:有机物中碳是四根键,那氢、思考:有机物中碳是四根键,那氢、氧、氯分别又是几根键呢?氧、氯分别又是几根键呢?举例:四个碳以单键结合形成的有举例:四个碳以单键结合形成的有 机物的可能碳链结
12、构机物的可能碳链结构有机物种类繁多的其它原因有机物种类繁多的其它原因有机物分子中含碳数可以很多有机物分子中含碳数可以很多n例例:维生素维生素B12的的分子式为分子式为C63H90N14O14PCon蛋白质蛋白质、淀粉淀粉等等高分子有机物高分子有机物的分子一的分子一般由数万至上亿个原子组成般由数万至上亿个原子组成n而无机物的分子一般只有几个原子,至而无机物的分子一般只有几个原子,至多几十个原子多几十个原子有机物结构特点有机物结构特点有机物种类繁多的其它原因有机物种类繁多的其它原因同分异构现象普遍同分异构现象普遍n相同的分子式可以形成不同的结构相同的分子式可以形成不同的结构 C4H10有有2 2种
13、种结构,结构,C5H12有有3 3种种结构,结构,C6H14有有5 5种种结构,结构,C10H22有有7575种种结构,结构,C20H42有有_种种结构结构n有机物有机物性质不仅由性质不仅由其组成元素其组成元素决定,更主要决定,更主要的是由的是由其其分子的构造决定,即分子的构造决定,即结构决定性质结构决定性质有机物结构特点有机物结构特点366319n动植物体:动植物体:天然有机物天然有机物n煤干熘:煤干熘:煤焦油煤焦油(含芳香族化合物)(含芳香族化合物)n石油化工:石油化工:石油主要是烷烃石油主要是烷烃和少量烯和少量烯烃、环烷烃烃、环烷烃n天然气天然气:主要成份是主要成份是甲烷甲烷有机物的来源
14、有机物的来源有机物分类方法多有机物分类方法多u按来源分按来源分 天然有机物天然有机物(蛋白质、纤维素、淀粉(蛋白质、纤维素、淀粉)合成有机物合成有机物(塑料、合成橡胶(塑料、合成橡胶)u按分子大小分按分子大小分 小分子小分子(乙醇、甲醛、甲烷(乙醇、甲醛、甲烷)高分子化合物高分子化合物(蛋白质、塑料、橡胶(蛋白质、塑料、橡胶)有机物的分类有机物的分类u按组成元素分按组成元素分 有一类有机物有一类有机物仅仅由由碳碳、氢氢两种元素两种元素组成,这类有机物称为组成,这类有机物称为碳氢化合物碳氢化合物,又称又称烃烃。有机物的分类有机物的分类tng qn烃烃字的由来:字的由来:最简单的有机物最简单的有机
15、物烃烃tng 最简单的有机物最简单的有机物烃烃烃:烃:只由只由碳碳、氢氢两种元素组成两种元素组成 的有机物称为的有机物称为烃烃,也称为,也称为 碳氢化合物碳氢化合物。根据结构的不同,烃可分为根据结构的不同,烃可分为烷烷 烃烃、烯烃烯烃、炔烃炔烃、芳香烃芳香烃等等最简单的烃是最简单的烃是甲烷甲烷沼气沼气池沼底部池沼底部坑气坑气煤坑或坑道煤坑或坑道(瓦斯瓦斯)天然气天然气某些地方地下深处某些地方地下深处俗名俗名最简单的烃最简单的烃甲烷甲烷甲烷是种温室气体甲烷是种温室气体 联合国报告称:牛排放的废气是导致全联合国报告称:牛排放的废气是导致全球变暖的最大元凶。其屁里含有大量甲烷,球变暖的最大元凶。其屁
16、里含有大量甲烷,甲烷的温室效应是二氧化碳的甲烷的温室效应是二氧化碳的2020倍。倍。阿根廷人为环保收集牛屁做实验。废物利用,做燃气灶的燃料阿根廷人为环保收集牛屁做实验。废物利用,做燃气灶的燃料甲烷的物理性质甲烷的物理性质甲烷的物理性质有哪些?甲烷的物理性质有哪些?无色、无味气体,密度比空无色、无味气体,密度比空气小气小(分子量分子量16)16),极难溶于水,极难溶于水燃烧现象:明亮的燃烧现象:明亮的淡蓝淡蓝色火焰(无烟),色火焰(无烟),放出大量的热。放出大量的热。注意:甲烷在注意:甲烷在点燃之前点燃之前要要检验纯检验纯 度度,否则可能发生,否则可能发生爆炸爆炸。甲烷的化学性质甲烷的化学性质1
17、 1、氧化反应、氧化反应(可燃性可燃性)CH4+2O2 CO2+2H2O点燃点燃乌兹别克斯坦的“地狱之门”甲烷的化学性质甲烷的化学性质可燃冰可燃冰甲烷的化学性质甲烷的化学性质CH4 C+2H2 高温高温2 2、化学性质较稳定、化学性质较稳定 与强酸、强碱或强氧化剂一般不反应与强酸、强碱或强氧化剂一般不反应 甲烷不能使酸性的高锰酸钾溶液褪色甲烷不能使酸性的高锰酸钾溶液褪色 甲烷不能使溴水褪色甲烷不能使溴水褪色3 3、高温分解、高温分解 隔绝空气加热到隔绝空气加热到1000以上以上甲烷的化学性质甲烷的化学性质4 4、取代反应、取代反应实验录像实验录像实验现象:实验现象:黄绿色逐渐消褪,黄绿色逐渐消
18、褪,试管内试管内液面上升液面上升,试管内壁有试管内壁有油状物油状物生成。生成。甲烷的化学性质甲烷的化学性质CH4+Cl2 CH3Cl+HCl 光照光照CH3Cl +Cl2 CH2Cl2+HCl 光照光照CH2Cl2 +Cl2 CHCl3+HCl 光照光照CHCl3 +Cl2 CCl4+HCl 光照光照一氯甲烷一氯甲烷(g)二氯甲烷二氯甲烷(l)三氯甲烷三氯甲烷(氯仿氯仿)(l)四氯甲烷四氯甲烷(四氯化碳四氯化碳)(l)如何看待有机反应的过程?如何看待有机反应的过程?4 4、取代反应、取代反应实验录像实验录像甲烷的化学性质甲烷的化学性质 有机物分子里的某些有机物分子里的某些原子原子或或原子团原子
19、团被其他原子或原子团所被其他原子或原子团所代替代替的反应。的反应。取代反应取代反应有机反应有机反应 有机反应可以看作由断键和成键两有机反应可以看作由断键和成键两个过程组成个过程组成 取代反应取代反应也是甲烷这类也是甲烷这类烷烃烷烃的特征的特征反应反应有机反应有机反应取代反应和置换反应有什么区别呢?取代反应和置换反应有什么区别呢?取代反应取代反应置换反应置换反应生成物中一般生成物中一般没有没有单质单质产物一定是单质与产物一定是单质与化合物化合物反应一般比较复杂,反应一般比较复杂,可逆,可逆,逐步取代逐步取代反应一步完成反应一步完成产物复杂产物复杂产物简单产物简单注意点:注意点:u逐步取代逐步取代
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