Hóa HọcLớp 12

Tính chất hóa học của ankan, Cách điều chế ankan

Trước khi tìm hiểu về tính chất hóa học, các điều chế Ankan chúng ta cùng bắt đầu sơ lược về Đồng đẳng, đồng phân, cách gọi tên Ankan nhé:

I. Đồng đẳng, đồng phân

1. Đồng đẳng

     – Ankan: metan (CH4), etan (C2H6), propan ( C3H8 ), các butan ( C4H10), các pentan ( C5H12), … có công thức chung là CnH2n+2 (n ≥ 1). Chúng hợp thành dãy đồng đẳng gọi là dãy đồng đẳng của metan.

[CHUẨN NHẤT] Tính chất hóa học của ankan, Cách điều chế ankan
Công thức cấu tạo và mô hình phân tử của metan

2. Đồng phân

a) Đồng phân mạch cacbon

Bạn đang xem: Tính chất hóa học của ankan, Cách điều chế ankan

     – Ở dãy đồng đẳng của metan, từ thành viên thứ tư trở đi, mỗi thành viên đều gồm nhiều đồng phân.

     – Thí dụ: Ứng với công thức C4H10 (thành viên thứ tư của dãy đồng đẳng) có hai đồng phân cấu tạo.

[CHUẨN NHẤT] Tính chất hóa học của ankan, Cách điều chế ankan (ảnh 2)

=> Nhận xét: Ankan từ C4H10 trở đi có đồng phân cấu tạo, đó là đồng phân mạch cacbon.

b. Bậc của cacbon

[CHUẨN NHẤT] Tính chất hóa học của ankan, Cách điều chế ankan (ảnh 3)

     – Bậc của một nguyên tử C ở phân tử ankan bẳng số nguyên tử C liên kết trực tiếp với nó.

     – Ankan mà phân tử chỉ chứa C bậc I và C bậc II (không chứa C bậc III và C bậc IV) là ankan không phân nhánh.

     – Ankan mà phân tử có chứa C bậc III hoặc C bậc IV là ankan phân nhánh.

II. Danh pháp

1. Ankan không phân nhánh

– Theo IUPAC, tên của 10 ankan không phân nhánh đầu tiên được gọi như sau:

Bảng 1.1. Tên mười ankan và nhóm ankyl không phân nhánh đầu tiên

[CHUẨN NHẤT] Tính chất hóa học của ankan, Cách điều chế ankan (ảnh 4)
[CHUẨN NHẤT] Tính chất hóa học của ankan, Cách điều chế ankan (ảnh 5)

     – Nhóm nguyên tử còn lại sau khi bớt một nguyên tử H từ phân tử ankan, có công thức CnH2n+1, được gọi là nhóm ankyl. Tên của nhóm ankyl không nhánh lấy từ tên của ankan tương ứng đổi đuôi an thành đuôi yl.

2. Ankan phân nhánh

     – Theo IUPAC, tên của ankan phân nhánh được gọi theo kiểu tên thay thế:

Số chỉ vị trí – Tên nhánh + Tên mạch chính + an

 

     + Mạch chính là mạch dài nhất, có nhiều nhánh nhất. Đánh số các nguyên tử cacbon thuộc mạch chính bắt đầu từ phía phân nhánh sớm hơn.

     + Gọi tên mạch nhánh (tên nhóm ankyl ) theo thứ tự vần chữ cái. Số chỉ vị trí nhánh nào đặt ngay trước gạch nối với tên nhánh đó.

Thí dụ:

[CHUẨN NHẤT] Tính chất hóa học của ankan, Cách điều chế ankan (ảnh 6)

Tiếp theo hãy Cùng THPT Ninh Châu đến với các tính chất vật lí và hóa học của Ankan cùng với cách điều chế ankan:

III. Tính chất vật lí

     – Các ankan đều không tan trong nước nhưng dễ tan trong các dung môi hữu cơ và đều là những chất không màu.

     – Ở nhiệt độ thường, các ankan từ C1 đến C4 ở trạng thái khí; từ C5 đến khoảng C18 ở trạng thái lỏng; từ khoảng C18 trở lên ở trạng thái rắn.

     – Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi và khối lượng riêng của ankan nói chung đều tăng theo số nguyên tử C trong phân tử tức là tăng theo phân tử khối. Ankan nhẹ hơn nước.

IV. Tính chất hóa học

1. Ankan phản ứng thế bởi halogen (Cl2, Br2)

     – Khi chiếu sáng hoặc đốt nóng hỗn hợp metan và clo xảy ra phản ứng thế lần lượt các nguyên tử hiđro bằng clo:

[CHUẨN NHẤT] Tính chất hóa học của ankan, Cách điều chế ankan (ảnh 7)
[CHUẨN NHẤT] Tính chất hóa học của ankan, Cách điều chế ankan (ảnh 8)

     – Các đồng đẳng của metan cũng tham gia phản ứng thế tương tự như metan.

[CHUẨN NHẤT] Tính chất hóa học của ankan, Cách điều chế ankan (ảnh 9)

– Phản ứng thế H bằng halogen thuộc loại phản ứng halogen hóa, sản phẩm hữa cơ có chứa halogen gọi là dẫn xuất halogen.

* Nhận xét:

     – Khả năng phản ứng: Cl2 > Br2 > Ivà Cbậc 3 > Cbậc 2  >  Cbậc 1. Sản phẩm chính là sản phẩm ưu tiên thế X vào H của C bậc cao (C có ít H hơn). C bậc a là C liên kết với a nguyên tử C khác.

     – Phản ứng thế xảy ra theo cơ chế gốc tự do

     – dây chuyền gồm 3 giai đoạn:

+ Khơi mào phản ứng:                                  

X2 → 2X.

+ Phát triển mạch:                             

X + CnH2n+2 → CnH2n+1 + HX

CnH2n+1. + X2 → CnH2n+1X + X.

+ Tắt mạch:                                       

2X → X2

X + CnH2n+1 → CnH2n+1X

CnH2n+1 + CnH2n+1 → C2nH4n+2

2. Phản ứng tách (gãy liên kết )

[CHUẨN NHẤT] Tính chất hóa học của ankan, Cách điều chế ankan (ảnh 10)

     – Nhận xét: Dưới tác dụng của nhiệt và xúc tác (Cr2O3, Fe, Pt,… ), các ankan không những bị tách hiđro tạo thành hiđrocacbon không no mà còn bị gãy các liên kết C-C tạo ra các phân tử nhỏ hơn.

3. Phản ứng oxi hóa

     – Metan cháy tạo thành khí cacbon đioxit và hơi nước.

[CHUẨN NHẤT] Tính chất hóa học của ankan, Cách điều chế ankan (ảnh 11)

ΔH=−890kJ

     – Phản ứng trên tỏa nhiều nhiệt. Hỗn hợp gồm một thể tích metan và hai thể tích oxi là hỗn hợp nổ mạnh.

[CHUẨN NHẤT] Tính chất hóa học của ankan, Cách điều chế ankan (ảnh 12)

     – Các ankan đầu dãy đồng đẳng rất dễ cháy, tỏa nhiều nhiệt. Khí CO2, hơi nước và nhiệt tạo ra nhanh nên có thể gây nổ.

     – Nếu không đủ oxi, ankan bị cháy không hoàn toàn, khi đó ngoài CO2 và H2O còn tạo ra các sản phẩm như CO, muội than, không những làm giảm năng suất tỏa nhiệt mà còn gây độc hại cho môi trường.
Khi có xúc tác, nhiệt độ thích hợp, ankan bị oxi hóa không hoàn toàn tạo thành dẫn xuất chứa oxi, thí dụ:

[CHUẨN NHẤT] Tính chất hóa học của ankan, Cách điều chế ankan (ảnh 13)

4. Phản ứng nhiệt phân

[CHUẨN NHẤT] Tính chất hóa học của ankan, Cách điều chế ankan (ảnh 14)

V. Điều chế ankan

a) Trong công nghiệp

     –  Metan và các đồng đẳng được tách từ khí thiên nhiên và dầu mỏ.

b. Trong phòng thí nghiệm

     – Nhiệt phân muối Natri của axit cacboxylic (phản ứng vôi tôi xút): 

CH3COONa + NaOH → CH4 + Na2CO3

Tổng quát:

CnH2n+2-x(COONa)x + xNaOH → CnH2n+2 + xNa2CO3(CaO, t0)

     – Cộng hiđro vào hiđrocacbon không no hoặc vòng không bền:

CnH2n+2-2k + kH2 → C­nH2n+2 (Ni, t0)

     – Riêng với CH4 có thể dùng phản ứng:

Al4C3 + 12H2O → 4Al(OH)3 + 3CH4

Al4C3 + 12HCl → 4AlCl3 + 3CH4

C + 2H2 → CH4 (xúc tác, t0)

VI. Ứng dụng của ankan

     – Dùng làm nhiên liệu (CH4 dùng trong đèn xì để hàn, cắt kim loại).

     – Dùng làm dầu bôi mỡ bôi trơn, chống gỉ. Sáp pha thuốc mỡ và đun nấu

     – Dùng làm dung môi.

     – Để tổng hợp nhiều chất hữu cơ khác: CH3Cl, CH2Cl2 , CCl4, CF2Cl2,…

     – Đặc biệt từ CH4 điều chế được nhiều chất khác nhau: hỗn hợp CO + H2, amoniac, rượu metylic, anđehit fomic, …

[CHUẨN NHẤT] Tính chất hóa học của ankan, Cách điều chế ankan (ảnh 15)

Đăng bởi: THPT Văn Hiến

Chuyên mục: Lớp 12, Hóa Học 12

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.

Back to top button