化学学习——乙烷

乙烷广泛存在于天然气和石油裂解气之中。在某些天然气里，它的含量可达 5% - 10%，仅次甲烷。在石油中，乙烷则以溶解状态隐匿其中，等待被人们开发利用。在标准状况下，乙烷呈现出无色、无臭的气体形态，其密度略小于空气，这一特性使得它在空气中能够轻盈地 “飘荡”。而且，乙烷难溶于水，却对有机溶剂 “情有独钟”，极易溶于其中。从物理常数来看，它的熔点为 - 183.794℃，沸点为 - 88.6℃ ，较低的熔沸点让乙烷在常温常压下能够自在地保持气态，这无疑为它的储存与运输带来了极大的便利。​
从分子结构上剖析，乙烷分子由两个碳原子通过单键紧紧相连，每个碳原子又各自连接着三个氢原子，形成了饱和烃稳定的结构。这种结构就像是一座稳固的 “小房子”，碳 - 碳单键虽然看似简单，却有着独特的性质 —— 可以自由旋转。这一旋转特性使得乙烷分子中的原子或基团在空间中拥有无数种排列方式，也就是我们所说的构象。在众多构象中，交叉式构象最为稳定，此时两个碳原子上的氢原子距离最远，相互间的排斥力最小，分子内能最低，就如同人们找到了最舒适的休息姿势。而与之相反，重叠式构象是最不稳定的，两个碳原子上的氢原子两两相对，排斥力最大，内能最高。其他构象的内能则介于这两者之间。别小看这种分子层面的 “小动作”，它对乙烷的性质有着极为深远的影响。​
在化学性质方面，乙烷虽然平时较为 “低调”，表现得相对惰性，但在特定条件下，它就像被激活的 “小宇宙”，能发生多种奇妙的反应。​
取代反应是乙烷的 “拿手好戏” 之一，其中与卤素的反应尤为典型。以氯气为例，在光照这一神奇的 “魔法棒” 作用下，乙烷与氯气相遇，就会发生一系列精彩的 “原子交换游戏”。首先，一个氯原子会 “取代” 乙烷分子中的一个氢原子，生成一氯乙烷和氯化氢。反应方程式为：​C2​H6​+Cl2​===C2​H5​Cl+HCl。这一反应并未就此停止，生成的一氯乙烷还能继续与氯气反应，一个又一个氯原子不断取代氢原子，从而得到二氯乙烷、三氯乙烷等多种卤代烃产物。比如二氯乙烷的生成反应为：​C2​H5​Cl+Cl2​===C2​H4​Cl2​+HCl。这些卤代烃可不是 “无名小卒”，它们是有机合成中的重要中间体，通过进一步转化，可得到众多有机化学品，在医药、农药、材料等领域大显身手。