液化石油气是由多种烃类气湾组成的混合物,其主要成分是含有三个碳原子和四个氢原子的碳氢化合物,即:丙烷、正丁烷、异丁烷、丙烯、1-丁烯、顺式-2-丁烯、反式-2-丁烯和异丁烯八种重碳化合物,行业习惯上俗称碳三和碳四。另外还有少量的甲烷、乙烷、戊烷、乙烯和戊烯[俗称碳一(C1)、碳二(C2)和碳五(C5)],以及微量的硫化物、水蒸气等非烃化合物。碳原子少于三个的甲烷、乙烷和乙烯需要比较高的压力才能液化,碳原子高于四个的戊烷、戊烯在常温下呈液态,所以在正常情况下,这些都不是液化石油气的组分。
有机化学中,烃类混合物的化学式有分子式、结构式和示性式3种表示方法。分子式仅能表示分子中的碳原子和氢原子在数量上的关系。结构式能表示化合物分子中碳原子和氢原子的排列和结合方式,包括碳原子之间的价键数和键的位置。示性式是简化的结构式,它省略了结构式中碳原子和氢原子之间的短线,并把连在每个碳原子上的氢原子都合并书写。结构式和示性式中原子之间的短线代表结合的共价键,碳原子之间为一条线表示一价键或单键,有两条线则表示二价键或双键,因此,烃按其分子结构的不同,可分为烷烃和烯烃等。
一、烷烃
烷烃化合物是构成液化石油气的主要化学成分,其化学分子式可用CnH2n+2(n≥1)表示。在烃的分子里,碳的化合价是四价,氢的化合价是一价。烷烃中碳原子与碳原子之间以单键相结合,而其余的价键都与氢原子相连接,直至4个价键完全饱和为止,故烷烃又称饱和烃,其化学性质很不活泼。含有一个碳原子(n=1)的烷烃称为甲烷,含有两个碳原子的称为乙烷……,以此类推。当碳原子数在十个以上时,就用对应的数字来表示,例如,C3H8称为丙烷,C12H26称为十二烷,低级烷烃的化学式及常温时的状态见表1-2-1。
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表1-2-1几种低级烷烃的化学式及常温时的状态