在有机化学中,物理性质通常是指化合物的聚集状态、气味、熔点(mp)、沸点(bp)、密度(ρ)、折射率(nΧD)、溶解度以及波谱数据等。

在室温和常压下,直链烷烃中从甲烷到丁烷都是气体;含5-15个碳原子的烷烃是液体;16及16个碳原子以上的是固体。不仅物态随着正烷烃同系物相对分子质量的增加而有明显的改变,其它一些物理性质如熔点、沸点、密度、折射率也呈现出规律性的变化。

从表11-3可以看出,正烷烃的熔点(前三个除外)和沸点基本上都是随着碳链的增长而变大。这是一个“量的变化会引起质的变化”的例证。

表11-3 正烷烃的物理常数

名称 熔点 沸点/℃ 相对密度 折射率(n20D)
甲烷 -183 -164 0.4661 -
乙烷 -183 -89 0.5462 -
丙烷 -187 -42 0.5853 -
正丁烷 -138 -0.5 0.5788 -
正戊烷 -130 36 0.6262 1.3575
正己烷 -95 69 0.6603 1.3751
正庚烷 -91 98 0.6838 1.3878
正辛烷 -57 126 0.7025 1.3974
正壬烷 -51 151 0.7179 1.4054
正癸烷 -30 174 0.7300 1.4102
正十一烷 -26 196 0.7402 1.4172
正十二烷 -10 216 0.7487 1.4216
正十三烷 -6 235 0.7564 1.4256
正十四烷 6 254 0.7628 1.4290
正十五烷 10 271 0.7685 1.4315
正十六烷 18 287 0.7733 1.4345
正十七烷 22 302 0.7780 (1.4369)
正十八烷 28 316 0.7768 (1.1390)
正十九烷 32 330 0.7855 (1.4529)

烷烃的熔点变化没有沸点那样有规律,通常是随着分子的对称性增大而升高。分子越对称,它们在晶体中的排列越紧密,熔点就高。例如,正戊烷、异戊烷、新戊烷的熔点分别为-130℃、-160℃、-17℃。新戊烷的熔点最高。

烷烃的相对密度都小于1,且随着相对分子质量的变大而有所增加,最后接近于0.80左右。这也是由于分子间的作用力随着相对分子质量的增加而加大,使分子间的距离相对地减小,密度增大。

烷烃都不溶于水,但能溶于苯、氯仿、四氯化碳等有机溶剂。它们的溶解度随着相对分子质量的增加而减小。