Hiđrocacbon
Chuyên đề
Hóa học
2
HIĐROCACBON
VẤN ĐỀ 1: LÝ THUYẾT
A. HIDROCACBON NO
ANKAN (CnH2n+2, n 1) (PARAFIN)
I. ĐỒNG ĐẲNG, ĐỒNG PHÂN
1. Đồng đẳng
- Ankan : CH4 (metan), C2H6 (etan), C3H8 (propan), C4H10 (butan),… có công thức chung là CnH2n+2 (n 1)
2. Đồng phân
a. Đồng phân mạch cacbon
- Ankan từ C4H10 trở đi có đồng phân cấu tạo, đó là đồng phân mạch cacbon.
- Viết theo thứ tự mạch C giảm dần.
- t0S tỉ lệ nghịch với độ kồng kềnh.
b. Bậc cacbon
- Bậc của một nguyên tử C ở phản ứng ankan bằng số nguyên tử C liên kết trực tiếp với nó.
- Ankan mà phân tử chỉ chứ 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
Ankan không phân nhánh
Ankyl không phân nhánh
Công thức
Tên
Công thức
Tên
CH4
Metan
CH3Metyl
CH3CH3
Etan
CH3CH2Etyl
CH3CH2CH3
Propan
CH3CH2CH2Propyl
CH3[CH2]2CH3
Butan
CH3[CH2]2CH2Butyl
CH3[CH2]3CH3
Pentan
CH3[CH2]3CH2Pentyl
CH3[CH2]4CH3
Hexan
CH3[CH2]4CH2Hexyl
CH3[CH2]5CH3
Heptan
CH3[CH2]5CH2Heptyl
CH3[CH2]6CH3
Octan
CH3[CH2]6CH2Octyl
CH3[CH2]7CH3
Nonan
CH3[CH2]7CH2Nonyl
CH3[CH2]8CH3
Đecan
CH3[CH2]8CH2Đecyl
* Tham khảo thêm
C11H24
Undecan
C12H26
Dodecan
C13H28
Tridecan
C14H30
Tetradecan
http://bloghoahoc.com – Chuyên trang tài liệu ôn thi Hóa
Trang 1
Hiđrocacbon
Hóa học
C15H32
C16H34
C17H36
C18H38
C19H40
C20H42
C11H24
C12H26
C13H28
C14H30
C15H32
C16H34
C17H36
C18H38
C19H40
C20H42
Pentadecan
Hexadecan
Heptadecan
Octadecan
Nonadecan
Eicosan
Undecan
Dodecan
Tridecan
Tetradecan
Pentadecan
Hexadecan
Heptadecan
Octadecan
Nonadecan
Eicosan
2. Ankan phân nhánh
Bước 1: Chọn mạch chính : mạch cacbon dài nhất có nhiều nhánh hơn.
Bước 2: Đánh số thứ tự trong mạch chính: từ cacbon ngoài cùng gần nhánh nhất (sao cho tổng các số chỉ vị trí
nhánh là bé nhất).
Bước 3: Gọi tên : số chỉ vị trí nhánh + tên nhánh (theo thứ tự ABC…) + tên mạch chính (tên ankan không
nhánh)
Ankan phân nhánh
Số chỉ vị trí – Tên nhánh
Tên mạch chính an
Ví dụ: CH3 – CH – CH2 - CH3
CH3
(2- Mêtylbutan)
CH3 – CH – CH – CH2 - CH3
CH3 C2H5
(3-êtyl-2-mêtylpentan)
Chú ý: Nếu có nhiều nhánh giống nhau thì thêm tiền tố đi (2 nhánh), tri (3 nhánh), tetra (4 nhánh)
Ví dụ: CH3 – CH – CH - CH3
CH3 CH3
(2,3-Đimêtylbutan)
* Đặc biệt thêm: n, iso, neo- Thêm n-: chỉ mạch không phân nhánh
- Thêm iso: có một nhánh -CH3 ở nguyên tử cacbon thứ hai
- Thêm neo: có đồng thời 2 nhánh -CH3 ở nguyên tử cacbon thứ hai
Ví dụ:
CH3 – CH – CH2 - CH3
CH3
(Iso-pentan)
CH3
CH3 – C – CH3
CH 3
(Neo-pentan)
http://bloghoahoc.com – Chuyên trang tài liệu ôn thi Hóa
Trang 2
Hiđrocacbon
Hóa học
III. CẤU TRÚC PHÂN TỬ ANKAN
1. Sự hình thành liên kết trong phân tử ankan
- C lai hoá sp3 các góc liên kết 109,50
2. Cấu trúc không gian của ankan
a. Mô hình phân tử
b. Cấu dạng
- Dạng xen kẽ bền hơn dạng che khuất.
- Các dạng luôn chuyển đổi cho nhau, không thể cô lập riêng từng dạng được.
IV. TÍNH CHẤT VẬT LÍ
1. Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi và khối lƣợng riêng
Tên
Công thức
Cn
tnc, 0C
tS, 0C
Khối lƣợng riêng (g/cm3)
Metan
CH4
C1
- 183
- 162
0,415 (-1460C)
Etan
CH3CH3
C2
- 183
- 89
0,561 (-1000C)
Propan CH3CH2CH3
C3
- 188
- 42
0,585 (-450)
Butan
CH3[CH2]2CH3
C4
- 138
- 0,5
0,600 (00C)
Pentan CH3[CH2]3CH3
C5
- 130
36
0,626 (200C)
Hexan
CH3[CH2]4CH3
C6
- 95
69
0,660 (200C)
Heptan CH3[CH2]5CH3
C7
- 91
98
0,684 (200C)
Octan
CH3[CH2]6CH3
C8
- 57
126
0,703 (200C)
Nonan
CH3[CH2]7CH3
C9
- 54
151
0,718 (200C)
Đecan
CH3[CH2]8CH3
C10
- 30
174
0,730 (200C)
Ở điều kiện thường, các ankan từ C1 đến C4 ở trạng thái khí.
C5 đến C 18 ở trạng thái lỏng
C18 trở đi ở trạng thái rắn.
Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi và khối lượng riêng của akan nói chung đều tăng theo số nguyên tử cacbon
trong phân tử là tăng theo phân tử khối. Ankan nhẹ hơn nước.
2. Tính tan, màu và mùi
http://bloghoahoc.com – Chuyên trang tài liệu ôn thi Hóa
Trang 3
Hiđrocacbon
Hóa học
Ankan không tan trong nước, là dung môi không phân cực nên tan tốt trong dung môi phân cực như dầu,
mỡ,..
Ankan đều là những chất không màu.
Các ankan nhẹ nhất như metan, etan, propan là những khí không mùi. Ankan từ C5 – C10 có mùi xăng, từ
C10 - C16 có mùi dầu hỏa. Các ankan rắn hầu như không màu.
V. TÍNH CHẤT HÓA HỌC
- Ở phân tử ankan chỉ có các liên kết C – C và C – H. Đó là các liên kết bền vững, vì thế các ankan tương đối
trơ về mặt hóa học: Ở nhiệt độ thường chúng không phản ứng với axit, bzo và chất oxi hóa mạnh. Vì thế ankan
còn có tên là parafin, nghĩa là ít ái lực hóa học.
- Dưới tác dụng của ánh sáng, xúc tác và nhiệt, ankan tham gia các phản ứng thế, tách và phản ứng oxi hóa
1. Phản ứng thế
- Xét phản ứng:
as
CH3Cl + HCl
CH4 + Cl2
Metyl clorua (clometan)
as
CH2Cl2 + HCl
CH3Cl +Cl2
Metylen clorua (điclometan)
as
CHCl3 + HCl
CH2Cl2 + Cl2
Clorofom (triclometan)
as
CCl4 + HCl
CHCl3 + Cl2
Cacbon tetraclorua (tetraclometan)
Các đồng đẳng thế tương tự.
- Phản ứng thế H bằng halogen thuộc loại phản ứng halogen hóa, sản phẩm hưu cơ có chứa halogen gọi là dẫn
xuất halogen.
- Clo thế H ở cacbon các bậc khác nhau.
- Brom hầu như chỉ thế H ở cacbon bậc cao.
- Flo phản ứng mãnh liệt nên phân hủy ankan thành C và HF.
- Iot quá yếu nên không phản ứng với ankan.
- Xét phản ứng thế (1:1):
CH3-CHCl-CH3
+Cl 2/as
(57%)
CH3-CH2-CH3
-HCl
CH3-CH2-CH2Cl
(43%)
CH3-CHBr-CH3
(97%)
+Br2/as
CH3-CH2-CH3
-HBr
CH3-CH2-CH2Br
(3%)
* Cơ chế phản ứng halogen hoá ankan:
- Phản ứng clo hoá và brôm hoá ankan xảy ra theo cơ chế gốc – dây chuyền.
Thí dụ: Khảo sát cơ chế của phản ứng:
CH3Cl + HCl
CH4 + Cl2 askt
Bước khơi mào.
AS
Cl – Cl
Cl + Cl
(1)
Bước phát triển dây chuyền.
CH3 + HCl
CH3 – H + Cl
(2)
CH3Cl + Cl
CH3 + Cl – Cl
(3)
…
CH3 – H + Cl
(2)
...............(Tiếp tục lặp đi lặp lại như trên cho đến khi kết thúc phản ứng, giai đoạn ngắt mạch).
Bước đứt dây chuyền. ( Giai đoạn ngắt mạch, cắt mạch, đứt mạch, tắt mạch): Các gốc tự do kết hợp,
không còn gốc tự do, phản ứng ngừng (kết thúc):
Cl2
Cl + Cl
(4)
CH3Cl
CH3 + Cl
(5)
http://bloghoahoc.com – Chuyên trang tài liệu ôn thi Hóa
Trang 4
Hiđrocacbon
Hóa học
CH3-CH3
CH3 + CH3
(6)
ánh sáng
CnH2n + 2
+
X2
CnH2n + 1X
+
HX
Ankan
Halogen Dẫn xuất monohalogen của ankan
Hiđro halogenua
ánh sáng
Tổng quát: CnH2n + 2 + xCl2
CnH2n+2-x Clx +
xHCl
2. Phản ứng tách (gãy liên kết C – C và C – H)
- Phản ứng cracking là phản ứng làm chuyển hóa một hiđrocacbon có khối lượng phân tử lớn trong dầu mỏ
thành các hiđrocacbon có khối lượng phân tử nhỏ hơn, mà chủ yếu là biến một ankan thành một ankan khác và
một anken có khối lượng phân tử nhỏ hơn. Phản ứng cracking có mục đích tạo nhiều nhiên liệu xăng, dầu và
xăng, dầu có chất lượng tốt hơn cho động cơ từ dầu mỏ khai thác được.
* Phản ứng Crăcking. ( gãy liên kết C – C ). ( xúc tác Cr2O3, Fe, Pt …, nhiệt độ khoảng 5000C)
0
(t , p , xt)
Cn’H2n’ + 2
CnH2n + 2 Cracking
Ankan (Parafin)
Ankan (Parafin)
(n’ < n) (n- n’ ≥ 2)
+
C(n - n’)H2(n - n’)
Anken (Olefin)
Hoặc
0
,t , P
Cn H 2 n2 xt
Cm H 2m Cnm H 2( nm)2
(m 2; n m 0)
Hoặc
5000 C, xt
CnH2n+2
CaH2a+2 + CbH2b
(n = a+b; a ≥ 0 và b ≥ 2)
0
500 C, xt
CH2=CH2 + H2
CH3 – CH3
CH3CH=CHCH3+H2
CH3CH=CHCH3+H2
0
+) CH3CH2CH2CH3 500 C
xt
CH3CH=CH2+CH4
CH2=CH2+CH3CH3
0
(t , p , xt)
CH4
CH3-CH2-CH3 Cracking
Propan
Metan
+
CH2=CH2
Eten (Etilen)
* Phản ứng tách H2 (Đề hiđro hoá ).
0
C, xt
CnH2n
CnH2n+2 500
+ H2
Ví dụ:
0
C, xt
CH2 = CH2 + H2
CH3 – CH3 500
Nhận xét: Dưới tác dụng của nhiệt và xúc tác (Cr2O3, Fe, Pt,..), các ankan không những bị tách hidro tạo
thành hidrocacbon không no mà còn bị gãy các liên kết C – C tạo ra các phân tử nhỏ hơn.
3. Phản ứng oxi hóa
a. Oxi hóa hoàn hoàn
VD:
CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O; H = -890kJ
* Tổng quan:
3n 1
t0
CnH2n +2 +
+
(n + 1)H2O
H 0
O2 nCO2
2
Ankan
(n mol)
(n + 1) mol
* Lưu ý
http://bloghoahoc.com – Chuyên trang tài liệu ôn thi Hóa
Trang 5
Hiđrocacbon
Hóa học
- Trong các loại hiđrocacbon, chỉ có ankan (hay parafin) khi đốt cháy tạo số mol nƣớc lớn hơn số mol khí
cacbonic hay thể tích của hơi nƣớc lớn hơn thể tích khí CO2 (các thể tích đo trong cùng điều kiện về nhiệt
độ và áp suất). Các loại hiđrocacbon khác khi đốt cháy đều số mol H2O ≤ số mol CO2.
- Khi đốt cháy một hay một hỗn hợp ankan các hidrocacbon thuộc dãy đồng đẳng thu được:
nCO2 nH 2O
Hoặc
nO2 1,5nCO2
Các hidrocacbon đó thuộc dãy đông đẳng ankan và
nhh nH 2O nCO2 hoặc n hh 2( nO2 1,5nCO2 )
b. Oxi hóa không hoàn toàn
t 0 C, xt
HCH=O+ H2O
CH4 + O2
…
4. Phản ứng phân hủy
a. Phân hủy bởi nhiệt
0
C / khongcokho ngkhi
C n H 2 n 2 100
nC (n 1) H 2
Đặc biệt:
0
C / l ln
2CH 4 1500
C2 H 2 3H 2
b. Phân hủy bởi clo
0
nC + 2(n+1) HCl
CnH2n+2 + (n+1) Cl2 t/ tiacuctim
VI. ĐIỀU CHẾ
1. Trong công nghiệp
Trong công nghiệp, metan (CH4) được lấy từ:
+ Khí thiên nhiên: Khoảng 95% thể tích khí thiên nhiên là metan. Phần còn lại là các hiđrocacbon C2H6,
C3H8, C4H10,...
+ Khí mỏ dầu (Khí đồng hành): Khí mỏ dầu nằm bên trên trong mỏ dầu. Khoảng 40% thể tích khí mỏ dầu là
metan. Phần còn lại là các hiđrocacbon có khối lượng phân tử lớn hơn như C2H6, C3H8, C4H10,…
+ Khí cracking dầu mỏ: Khí cracking dầu mỏ là sản phẩm phụ của quá trình cracking dầu mỏ, gồm các
hiđrocacbon có khối lượng phân tử nhỏ, trong đó chủ yếu gồm metan (CH4), etilen (C2H4),…
+ Khí lò cốc (Khí thắp, Khí tạo ra do sự chưng cất than đá): 25% thể tích khí lò cốc là metan, 60% thể tích là
hiđro (H2), phần còn lại gồm các khí như CO, CO2, NH3, N2, C2H4, hơi benzen (C6H6),…
+ Khí sinh vật (Biogas): Khí sinh vật chủ yếu là metan (CH4). Khí sinh vật được tạo ra do sự ủ phân súc vật
(heo, trâu bò,…) trong các hầm đậy kín. Với sự hiện diện các vi khuẩn yếm khí (kỵ khí), chúng tạo men xúc
tác cho quá trình biến các cặn bã chất hữu cơ tạo thành metan. Khí metan thu được có thể dùng để đun nấu,
thắp sáng. Phần bã còn lại không còn hôi thúi, các mầm bịnh, trứng sán lãi cũng đã bị hư, không còn gây tác
hại, là loại chất hữu cơ đã hoai, được dùng làm phân bón rất tốt. Như vậy, việc ủ phân súc vật, nhằm tạo
biogas, vừa cung vấp năng lượng, vừa tạo thêm phân bón, đồng thời tránh được sự làm ô nhiễm môi trường,
nên sự ủ phân súc vật tạo biogas có rất nhiều tiện lợi.
2. Trong phòng thí nghiệm
a. Phương pháp tăng mạch cacbon
Tổng hợp Vuyêc (Pháp)
khan
(CnH2n+1)2 + 2NaX
2CnH2n+1X + 2Na ete,
* Chú ý: Nếu dùng hai loại dẫn xuất halogen có gốc ankyl khác nhau sẽ thu được hỗn hợp 3 ankan song khó
tách khỏi nhau vì chúng có nhiệt độ sôi xấp xỉ bằng nhau:
R – R + 2NaX
RX + R’X + 2Na
R – R’ + 2NaX
R’ – R’ + 2NaX
Tổng hợp Konbe (Đức)
http://bloghoahoc.com – Chuyên trang tài liệu ôn thi Hóa
Trang 6
Hiđrocacbon
Hóa học
R – R + 2CO2 + 2NaOH + H2
2RCOONa + 2H2O đpdd
b. Phương pháp giảm mạch cacbon
Phương pháp Đuma
0
,t
RH + Na2CO3
RCOONa + NaOH CaO
0
,t
CH4 + Na2CO3
1. CH3COONa + NaOH CaO
0
,t
CH4 + 2Na2CO3
2. CH2(COONa)2 + 2NaOH CaO
Phương pháp crackinh
CmH2m + C(n-m)H2(n-m)+2 ( m 2, n m )
CnH2n+2 cracking
c. Phương pháp giữ nguyên mạch cacbon
Hidro hóa anken, ankin, ankađien tương ứng
0
,t
CnH2n+2
CnH2n + H2 Ni
0
,t
CnH2n+2
CnH2n – 2 + 2H2 Ni
Đi từ ancol no, đơn chức
0
C
CnH2n+2 + H2O + I2
CnH2n+1OH + 2HI 200
d. Một số phương pháp khác
Từ nhôm cacbua
3CH4 + 4Al(OH)3
Al4C3 + 12H2O
3CH4 + 4AlCl3
Al4C3 + 12HCl
3CH4 + 2Al2(SO4)3
Al4C3 + 6H2SO4
Từ C và H2
0
C
,500
CH4
C + 2H2 Ni
========== o0o ==========
http://bloghoahoc.com – Chuyên trang tài liệu ôn thi Hóa
Trang 7
Hiđrocacbon
Hóa học
XICLOANKAN (CnH2n, n 3)
I-CẤU TRÚC, ĐỒNG PHÂN, DANH PHÁP
1. Cấu trúc phân tử của một số monoxicloankan
- Xicloankan là hiđrocacbon no, mạch vòng.
- Xicloankan có 1 vòng gọi là monoxicloankan, có CT chung là: CnH2n (n≥3).
- Trừ xiclopropan ra, trong phân tử xicloankan các ntử C không nằm trên cùng mặt phẳng.
2. Đồng phân và cách gọi tên monoxicloankan
a. Đồng phân:
Viết theo thứ tự vòng giảm dần. Sau đó thay đổi nhánh.
Vdụ: C5H10 (k =1 vòng)
b. Gọi tên:
Th1: Không nhánh:
Xicloankan: Xiclopentan.
Th2: Có 1 nhánh:
Tên nhánh + xicloankan: metylxiclobutan; etylxiclopropan.
Th3: Có nhiều nhánh:
(STT+ tên nhánh)n + xicloankan: 1,1-đimetylxiclopropan và 1,2- đimetylxiclopropan.
Tên gọi:
Công thức cấu tạo
Công thức phân tử
Tên thay thế
C3H6
Xiclopropan
C4H8
Xiclobutan
CH2
H2C – CH2
hay
H2C – CH2
|
|
H2C – CH2
hay
CH2
H2C
CH2
C5H10
Xiclopentan
H2C – CH2
hay
H2C – CH2
H2C
CH2
H2C – CH2
C6H12
Xiclohexan
hay
Công thức và tên chung
CnH2n ; n 3
http://bloghoahoc.com – Chuyên trang tài liệu ôn thi Hóa
Xicloankan
Trang 8
Hiđrocacbon
Hóa học
II. TÍNH CHẤT VẬT LÍ
Xicloankan
tnc,0C
-127
-90
-94
t s, 0 C
-33
13
49
Khối lượng riêng
0,689
0,703
0,755
g/cm3 (nhiệt độ)
(-400C)
(00C)
(200C)
Màu sắc
Không màu
Tính tan
Không tan trong nước, tan trong dung môi hữu cơ.
III. TÍNH CHẤT HÓA HỌC
1. Phản ứng cộng mở vòng của xiclopropan và xiclobutan
+ Vòng 3 cạnh (H2; Br2; HBr):
+ H2
Ni, t0
7
81
0,778
(200C)
CH3CH2CH3
+ Br2
CH2BrCH2CH2Br
+ HBr
+ Vòng 4 cạnh (+H2):
CH3CH2CH2Br
Ni, t0
+ H2
CH3CH2CH2CH3
* Chú ý: Vòng 5, 6 cạnh trở đi không có phản ứng cộng mở vòng trong đk trên.
2. Phản ứng thế
+ Cl2
+ Br2
Cl
as
+ HCl
Br
t0
+ HBr
3. Phản ứng oxi hóa
Cn H 2n+2 +
3n
O 2 nCO 2 + (n+1) H 2O ; H 0
2
0
t
6CO2 + 6H2O
VD: C6H12 + 9O2
- Xicloankan không làm mất màu dd KMnO4.
IV. ĐIỀU CHẾ
- Chưng cất từ dầu mỏ.
- Ankan (C5-C7):
CH3CH2CH2CH2CH2CH3
xt, t 0
+ H2
http://bloghoahoc.com – Chuyên trang tài liệu ôn thi Hóa
Trang 9
Hiđrocacbon
Hóa học
B. HIDROCACBON KHÔNG NO
ANKEN (CnH2n, n 2) (ALCEN, OLEFIN)
I. ĐỒNG PHÂN VÀ DANH PHÁP
1. Đãy đồng đẳng và tên thông thƣờng của anken
a. Dãy đồng đẳng
- Anken: Etilen (C2H4), propilen (C3H6), butilen (C4H8),… đều có một liên kết đôi C = C, có công thức chung
là CnH2n (n 2).
b. Tên thông thường
Đổi đuôi an của ankan thành ilen .
CH2=CH2: Etilen
CH2=CH-CH3: Propilen
CH2=CH-CH2CH3: -butilen
CH3-CH=CH-CH3: -butilen
Nhóm: CH2=CH- được gọi là vinyl.
Nhóm: CH2=CH-CH2- được gọi là alyl.
2. Tên thay thế
a. Quy tắc
Số chỉ vị trí - tên nhánh
CH2=C(CH3)-CH3: isobutilen
Tên mạch chính
- Số chỉ vị trí – en
B1: Chọn mạch C chính: Có nối đôi; dài nhất; nhiều nhánh nhất.
B2: Đánh số TT: Ưu tiên nối đôi, nhánh.
B3: Gọi tên: (STT+tên nhánh)n+ank+x+en
b. Thí dụ
CH2=CH2
eten
CH2=CH-CH3
prpopen
CH3-C(CH3)=CH2
2-metylpropen
CH2=CH-CH2CH3
but-1-en
CH3-CH=CH-CH3
but-2-en
II. CẤU TRÚC VÀ ĐỒNG PHÂN
1. Cấu trúc
- Nguyên tử C có nối đôi lai hóa sp2.
- Liên kết đôi gồm 1 lk (bền) và 1 lk (kém bền).
- Các nguyên tử C, C và nguyên tử lk C chứa nối đôi cùng nằm trong một mặt phẳng.
- Các góc liên kết của nối đôi = 1200.
2. Đồng phân
a. Đồng phân cấu tạo
Ankan từ C4 trở lên có:
- Đồng phân mạch C.
- Đồng phân vị trí liên kết đôi.
b. Đồng phân hình học
- Anken từ C4 trở lên nếu mỗi C mang liên kết đôi đính với 2 nhóm nguyên tử khác nhau thì sẽ có 2 cach bố trí
không gian dẫn tới 2 đồng phân hình học.
- Đồng phân cis: mạch C nằm cùng 1 phía.
http://bloghoahoc.com – Chuyên trang tài liệu ôn thi Hóa
Trang 10
Hiđrocacbon
Hóa học
- Đồng phân trans: mạch C nằm khác phía.
III. TÍNH CHẤT VẬT LÍ
1. Nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy và khối lƣợng riêng
2. Tính tan và màu sắc
- Không tan trong nước và là những chất không màu.
IV. TÍNH CHẤT HÓA HỌC
Liên kết ở nối đôi của anken kém bền vững, nên trong phản ứng dễ bị đứt ra để tạo thành liên kết với các
nguyên tử khác. Vì thế, liên kết đôi C = C là trung tâm phản ứng gây ra những phản ứng hóa học đặc trưng co
anken như phản ứng cộng, phản ứng trùng hợp và phản ứng oxi hóa.
1. Phản ứng cộng hidro (phản ứng hidro hóa)
- Khi có mặt chất xúc tác như Ni, Pt, Pd, ở nhiệt độ thích hợp, anken cộng hidro vào nối đôi tạo thành ankan
tương ứng, phản ứng tỏa nhiệt.
d
14n
Chú ý dạng : A
d B 14n 2
0
,t
R1R2CH – CHR3R4
R1R2C = CR3R4 + H2 xt
- Tổng quát:
CnH2n + H2 CnH2n+2
2. Phản ứng cộng halogen (phản ứng halogen hóa)
a. Công clo
xt
CH2=CH2 +Cl2
CH2Cl-CH2Cl (thành dầu = olefin)
t0
H
H
C
H
+ Cl - Cl
C
H
H
C
H Cl
H
C
Cl
H
1,2-diclo etan
b. Cộng brom
xt
CH2=CH2 +Br2
CH2Br-CH2Br
t0
xt
R1R2C=CR3R4 + Br2
R1R2CBr-CBrR3R4
t0
http://bloghoahoc.com – Chuyên trang tài liệu ôn thi Hóa
Trang 11
Hiđrocacbon
CH3
Hóa học
H
C
H
+ Br - Br
C
H
CH3
C
H Br
H
C
Br H
1,2-dibrompropan
- TQ:
CnH2n + Br2 CnH2nBr2
Chú ý phải viết dạng công thức cấu tạo
Phản ứng này được dùng để nhận biệt các hợp chất có liên kết đôi.
(Anken làm mất màu dung dịch brom) Nhận biết
c. Cộng halogen (Cl)
4 CnH2nX2
CnH2n + X2 (dd) CCl
3. Phản ứng cộng axit và cộng nƣớc
Nếu anken đối xứng thì sản phẫm chỉ có 1 sản phẫm Khi 1 anken cộng HX thu được 1 sản phẫm thì
anken có cấu tạo đối xứng
Nếu anken bất đối xứng R1 – CH = CH – R2
Khi cộng tác nhân bất đối xứng vào anken bất đối xứng thì tuân theo quy tắc Maccopnhicop:
Khi cộng tác nhân bất đối xứng vào anken bất đối xứng thì phần mang điện tích dương (H+) ưu tiên cộng
vào cacbon bậc thấp (nhiều hiđro hơn) còn tác nhân mang điện tích âm ưu tiên cộng vào cacbon còn lại của
liên kết đôi (ít hiđro hơn).
* Cơ chế cộng:
C
+ H+
C
C
C
H
C
+A-
C
C
H
H
C
A
a. Công axit
* Cộng axit clohidric:
CH3 - CH - CH2
CH3 - CH = CH2 + H - Cl
Cl
H
CH3 - CH - CH2
H
S¶n phÈm chÝnh
S¶n phÈm phô
Cl
* Cộng axit sunfuric:
- H2SO4 đặc (98%, t0 = 80 – 900C) ta thu được sản phẩm ankyl sunfat:
CH3 - CH2O
CH2
CH3
+ CH2 = CH2
+ H2SO4
CH2
CH2 - OSO3H
CH3 - CH2O
Axit etylsunfuric
§ietyl sunfat
* Cộng axit nitric HNO3:
CH3 - CH - CH3
SO2
O - NO2 (SPC)
CH3 - CH = CH2 + HNO3
CH3 - CH2 - CH2 - ONO2
(SPP)
* Cộng axit hipohalogenơ:
Axit hipohalogenơ cộng hợp vào nối đôi C = C của anken cho ta ankylclohiđrin
http://bloghoahoc.com – Chuyên trang tài liệu ôn thi Hóa
Trang 12
Hiđrocacbon
Hóa học
OH
CH2 = CH2 + Cl - OH
CH2 - CH2 + OH
Cl
CH2 - CH2
Cl
Etylenclohidrin
TQ:
CnH2n + 1X
CnH2n + HX
b. Cộng nước (phản ứng hidrat hóa)
- Ở nhiệt độ thích hợp và có xúc tác axit, anken cộng nước.
H + ,t 0
CH3-CH2OH
CH2=CH2+ HOH
CH3 - CH - CH3
OH
CH3 - CH = CH2 + H2O
(SPC)
CH3 - CH2 - CH2 - OH
(SPP)
TQ:
CnH2n
+
H2O
H3PO4 t0, p
[ H2SO4 (l), t0]
Anken (Olefin) Nƣớc
4. Phản ứng trùng hợp
CnH2n + 1OH
Rƣợu đơn chức no mạch hở
0
, xt , P
[ - C – C - ]
n C = C t
CT: nA
t0, p
xt
A' n
A là monome,
A' n là polime
n là hệ số trùng hợp.
VD:
CH2=CH2
t 0, p
xt
CH2-CH2 n P.E
CH2=CH
t 0, p
xt
CH2-CH
CH 3
n P.P
CH 3
Phản ứng trùng hợp là quá trình liên kết tiếp nhiều phân tử nhỏ giống nhau hoặc tương tự nhau tạo thành
những phân tử rất lớn gọi là polime.
Trong phản ứng trùng hợp, chất đầu (các phân tử nhỏ) được gọi là monome. Sản phẩm của phản ứng gồm
nhiều mắt xích monome hợp thành nên được gọi là polime. Số lượng mắt xích monome trong một phân tử
polime gọi là hệ số trùng hợp và kí hiệu là n.
5. Phản ứng oxi hóa
a. Oxi hóa hoàn toàn
3n
CnH2n +
O2 nCO2 + nH2O ; ∆H < 0
2
* Nhận xét:
Khi đốt cháy một hidrocacbon hay nhiều hidrocacbon thuộc cùng dãy đồng đẳng thu được:
nCO2 nH 2O hoặc nCO2 1,5n H 2O Các hidrocacbon đó thuộc dãy đồng đẳng anken hay xicloankan.
Đốt cháy hỗn hợp ankan + anken (xicloankan) thì nCO2 nH 2O và nankan nH 2O nCO2
http://bloghoahoc.com – Chuyên trang tài liệu ôn thi Hóa
Trang 13
Hiđrocacbon
Hóa học
Đốt chay hỗn hợp anken + ankin (ankadien) thì nCO2 nH 2O và n ankin nCO2 n H 2O
b. Oxi hóa không hoàn toàn
xt, t 0
CH3CHO
CH2=CH2 + 1/2O2
- Dung dịch KMnO4 loãng ở nhiệt độ thường oxi hóa nối đôi của anken thành 1,2 – điol. (Nhận biết sự có mặt
nối đôi của anken Làm mất màu thuốc tím (kalipenmanganat)).
-1 -1
+7
0
0
+4
3 R-CH(OH) – CH(OH)-R’ + 2 MnO2 + 2 KOH
3 R-CH=CH-R’ + 2 KMnO4 + 4 H2O
Anken
Kali pemanganat
Rượu đa chức
Mangan đioxit
(chất khử )
(chất oxi hóa)
(kết tủa màu đen)
3 CnH2n(OH)2 + 2 MnO2 + 2 KOH
3 CnH2n + 2 KMnO4 + 4 H2O
Anken Kali pemanganat
Rượu đa chức
Mangan đioxit
TQ:
3CnH2n(OH)2 + 2MnO2 + 2KOH
3CnH2n + 2KMnO4 + 4H2O
VD:
3CH2=CH2 + 2KMnO4 + 4H2O 3HOCH2-CH2OH + 2MnO2 + 2KOH
V. ĐIỀU CHẾ VÀ ỨNG DỤNG
1. Điều chế
a. Đehiđrat- hóa (tách nước, loại nước) rượu đơn chức no mạch hở, thu được anken (olefin)
0
2 SO 4 (ð) , 180 C
CnH2n
CnH2n + 1OH H
+
Rƣợu đơn chức no mạch hở (n ≥ 2) Anken, Olefin
H2O
Nƣớc
* Lưu ý
* Rượu nào mà sau khi đehiđrat hóa thu được anken hay olefin thì đó là rượu đơn chức no mạch hở và phân tử
có chứa số nguyên tử C ≥ 2. Rượu này có công thức tổng quát là CnH2n + 1OH với n ≥ 2.
* Qui tắc Zaixep:
Khi một rượu đơn chức no mạch loại nước thu được hai anken khác nhau, thì anken tạo ra nhiều hơn (sản
phẩm chính) là ứng với mất H ở C có bậc cao hơn. Còn anken tạo ra ít hơn (sản phẩm phụ) là ứng với sự mất H
http://bloghoahoc.com – Chuyên trang tài liệu ôn thi Hóa
Trang 14
Hiđrocacbon
Hóa học
ở C có bậc thấp hơn. (Hay sản phẩm chính ứng với anken có mang nhiều nhóm thế hơn, hay ứng với anken có
chứa nhiều Hα hơn).
Anken
b. Ankin
0
,t
CnH2n
+ H2 Pd
,t 0
R-CH=CH-R’
R-C ≡ C-R’ + H2 Pd
CnH2n-2
Ví dụ:
0
,t
CH2 = CH2
CH CH
+
H2 Pd
Axetilen
Hidro
Etilen
Pd ,t 0
CH3 - C CH + H2 CH3- CH = CH2
Propin
Hidro
Propen
Để phản ứng cộng H2 vào ankin tạo ra chủ yếu là anken thì dùng H2 không dư và dùng xúc tác Palađi (Pd)
(không dùng Ni, Pt làm xúc tác).
c. Dẫn xuất monohalogen của ankan tác dụng KOH trong rượu, đun nóng, tạo anken
0
t
R-CH=CH2
R-CH2-CH2-X KOH/ruou,
+
HX
ruou, t 0
R-CH2-CH2-X + KOH R-CH=CH2 + KX + H2O
Ví dụ:
0
t
CH2=CH2
CH3-CH2-Cl + KOH ruou,
Clometan, Etyl clorua
Etilen
+ KCl +
Kali clorua
http://bloghoahoc.com – Chuyên trang tài liệu ôn thi Hóa
H2O
Nước
Trang 15
Hiđrocacbon
Hóa học
0
t
CH3-CH=CH2 + KBr + H2O
CH3-CH2-CH2-Br + KOH ruou,
d. Từ Ankan điều chế Anken (thực hiện phản ứng cracking)
Cn’H2n’+2
CnH2n+2 cracking
+
CmH2m
Ankan
Ankan
Anken
Parafin
Parafin (n’ nH2O
* Oxi hóa không hoàn toàn
- Buta – 1,3 – đien và isopren làm mất màu dung dịch KMnO4 (nhận biết)
III. ĐIỀU CHẾ VÀ ỨNG DỤNG
1. Điều chế
a. Điều chế buta – 1,3 – đi en
* Đê hidro hóa butan hoặc buten ở nhiệt độ (6000C) có mặt chất xúc tác (Cr2O3):
to.xt
CH3-CH2-CH2-CH3
CH2=CH-CH=CH2 + 2H2
to.xt
C4H8
CH2 = CH – CH = CH2 + H2
* Đêhidro hóa và hidrat hóa ancol etylic nhờ xúc tác (ZnO hoặc MgO và Al2O3)
/ Al2O3 ( 4000 C 5000 C )
CH2 = CH – CH = CH2 + H2 + H2O
2CH3CH2OH MgO
* Đi từ axetilen
H 2 ( xt :Pd )
/ NH 4CL(1500 C )
CH2 = CH – CH = CH2
CH2 = CH – C ≡ CH
2CH ≡ CH CuCl
* Tổng hợp Konbe (Đức):
CH2 = CH – CH = CH2 + 2CO2 ↑+ 2NaOH + H2↑
2CH2 = CH – COONa + 2H2O đpdd
b. Điều chế isopren
Đêhidro hóa isopren và isopenten (sản phẩm crackinh dầu mỏ):
CH3CHCH2CH3
t 0,xt
CH3
CH2=C-CH=CH2
CH3
2. Ứng dụng
- Điều chế polibutadien hoặc poliisopren là những chất đàn hồi sản xuất cao su. Cao su buna được dùng làm
lốp xe, nhựa trám thuyền,..
http://bloghoahoc.com – Chuyên trang tài liệu ôn thi Hóa
Trang 20
- Xem thêm -