2.1　烷烃的通式、同系列和同分异构

2.1.1　烷烃的通式和同系列

在烷烃分子中，所有的碳原子都以单键的形式与其他4个碳原子或氢原子结合，任意两个烷烃在组成上都相差一个或若干个CH2（亚甲基），即烷烃的通式为CnH2n+2。凡具有同一个通式、结构和性质相似的一系列化合物称为同系列；同系列中的每一个化合物均称为同系物。同系列中，相邻两个分子在组成上的差值CH2称为系差。由于结构相似，同系物的化学性质相似，物理性质也随碳原子数的增加呈有规律的变化。因此，只要对同系列中的典型化合物进行详尽的研究，就可以类推其他同系物的基本性质（共性），当然同系列中最小的分子与较大的分子间，因分子量的急剧增加而在性质上也会存在一些差异（特性）。

2.1.2　烷烃的同分异构现象

甲烷中的4个氢原子是完全相同的，其中任意一个氢原子被相同的原子或原子团取代，得到的产物只有一种。乙烷中的6个氢原子也类似。

丙烷中的8个氢原子在分子中所处的相对位置不完全相同，其中链端的6个氢原子的相对位置相同，中间2个氢原子的相对位置相同。因此，当丙烷的氢原子被一个相同的原子或原子团取代时，得到两种构造不同的产物。

像上式中式（Ⅰ）和式（Ⅱ）结构的分子式相同而结构不同的化合物称为同分异构体，简称“异构体”。凡是由于碳原子连接方式不同而产生的同分异构现象，称为碳链异构（或碳架异构）。碳链异构属于构造异构的一种。

随着烷烃分子中碳原子数的递增，其可能的异构体的数目将急剧增加。部分烷烃可能的异构体数目如表2-1所示。

表2-1　部分烷烃可能的异构体数目

从表2-1可以看出，1～3个碳原子的烷烃是没有构造异构的，从丁烷开始出现异构现象，且碳原子数增加，产生的异构体数也随之增加，这也是有机化合物种类繁多的原因之一。

烷烃分子中的碳原子，根据其所连接的碳原子数目，可分为四类：只与一个碳原子连接的称为伯碳原子（或第一碳原子），用“1°”表示；与两个碳原子连接的称为仲碳原子（或第二碳原子），用“2°”表示；与三个碳原子连接的称为叔碳原子（或第三碳原子），用“3°”表示；与四个碳原子连接的称为季碳原子（或第四碳原子），用“4°”表示。伯、仲、叔碳原子上所连接的氢原子则分别称为伯、仲、叔氢原子。不同类型的氢原子其反应活性不同。