烷類(Alkanes)（一）

烷類(Alkanes)（一）
國立臺灣大學化學系學士生張育唐/國立臺灣大學化學系陳藹然博士責任編輯

烷類(Alkanes)，分子由碳與氫兩種原子組成，屬於碳氫化合物(Hydrocarbons)的一種。碳和氫的數目有固定比例，其分子通式表示為C_nH_2n+2（鏈狀烷類）或C_nH_2n（環狀烷類）。由於烷類僅有碳─碳單鍵(Ｃ─Ｃ)與碳─氫單鍵(Ｃ─Ｈ)兩種鍵結，故烷類為飽和(Saturated)碳氫化合物；也因此，所有的碳均為sp³混成，以碳中心呈四面體結構構成的分子，如圖一。

圖一、（左）碳為sp3混成，以碳中心呈四面體結構。（右）最簡單的烷類：甲烷。http://www2.chemistry.msu.edu/fa ... ml/intro3.htm#strc4 ; http://en.wikipedia.org/wiki/Alkane

烷類隨著碳的排列不同，可為直鏈、支鏈以及環烷類(cycloalkanes)。其命名法簡述如下。直鏈、支鏈烷類的命名可以依照其碳數命名，尾端以「烷」(-ane)字後綴：在十個碳以下時以天干命名之，如CH₄稱為甲烷(methane)，而在碳數較高時則以數字取代天干。
       
然而，當碳的數目在四以上時，碳的排列方式有複數種，出現同分異構物(isomer)。此時以正(n-)或異(iso-)做為前綴，或是透過國際純化學暨應用化學聯合會(IUPAC, International Union of Pure and Applied Chemistry)所頒定的有機化學系統命名法命名之。此法以最長的碳鏈做為主鏈，而將其上其他的支鏈視作取代基，改以「基」(-yl)字後綴；而取代基則是由相應的烷類去掉末端的一個氫所構成。透過阿拉伯數字來標示取代基的位置，利用中文數字來標示取代基的數量。取代基編號以出現最小的數字為準，若數字相同，則以字母順序決定之。取代基排列順序中文由小至大，英文以字母決定之。而環烷類的命名方法則在相應的直鏈烷類上前綴「環」字(cyclo-)。其餘命名規則則大同小異(參見表一)。

表一

烷類的密度低，一般而言 液態的烷類密度在0.6～0.75之間。此外，烷類熔點、沸點隨著碳鏈的長度增加而增加，其中甲烷至正丁烷在常溫下為氣體，正戊烷至正十二烷為液體，其餘為固體。同樣受到支鏈結構的影響還有熔點，例如正戊烷的沸點約為36℃，異戊烷約為28℃，新戊烷約僅為10℃。烷類的極性相當低，幾乎不溶於水。

參考資料：
1. Wade, L. G., Jr. Organic Chemistry, 6^th edition; Pearson Education International: Upper Saddle River, 2006; Chapter 3.
2. 吳楊美香，化學命名原則，修正第三版；頁10～11、頁23；國立編譯館：臺北市，民92。
3. Wikipedia── Alkane  http://en.wikipedia.org/wiki/Alkane