Tính chất của Ankan: Tính chất hóa học, vật lí, Điều chế, Ứng dụng

Lý thuyết Ankan

Bài giảng: Bài 25 : Ankan – Cô Nguyễn Thị Nhàn (Giáo viên VietJack)

Bạn Đang Xem: Tính chất của Ankan: Tính chất hóa học, vật lí, Điều chế, Ứng dụng

I. Đồng đẳng, đồng phân

1. Đồng đẳng, cấu tạo

– Công thức khái quát chung cho ankan là CnH2n+2 (n ≥ 1).

– cái brand name chung là ankan hay paraffin.

– Công thức đơn giản nhất là metan (CH4).

– Mạch cacbon hở, có thể phân nhánh hoặc không phân nhánh.

– Trong phân tử chỉ có liên kết đơn (liên kết, …) tạo thành từ 4 obitan lai hóa sp3 của nguyên tử cacbon, định hướng kiểu tứ diện đều. Do đó mạch cacbon có dạng gấp khúc. Các nguyên tử cacbon có thể quay tương đối tự do bao quanh các liên kết đơn.

2. Đồng phân

a. Đồng phân mạch cacbon

Ankan chỉ có đồng phân mạch C khi có từ 4C trở lên.

Ví dụ: Các đồng phân của C5H12.

b. Bậc của cacbon

Bậc của 1 nguyên tử cacbon ở phân tử ankan bằng số nguyên tử C liên kết trực tiếp với nó.

Ví dụ:

– Ankan không phân nhánh là ankan chỉ chứa nguyên tử C bậc I hoặc bậc II.

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

II. Danh pháp

– cái tên gồm: tên mạch cacbon có đuôi an.

CH4: Metan C2H6: Etan

C3H8: Propan C4H10: Butan

C5H12: Pentan C6H14: Hexan

C7H16: Heptan C8H18: Octan

C9H20: Nonan C10H22: Đecan

– Phân tử có mạch nhánh thì gọi theo quy tắc sau:

+ Chọn mạch chính: là mạch dài nhất có nhiều nhóm thế nhất.

+ Đánh số vị trí cacbon trong mạch chính khai mạc từ phía gần nhánh hơn.

+ Gọi tên: Vị trí mạch nhánh + tên nhánh + tên mạch chính (tên ankan tương ứng với số nguyên tử cacbon trong mạch chính).

*Lưu ý:

Xem Thêm : Hóa thân ông họa sĩ kể lại truyện Lặng lẽ Sa Pa (8 mẫu) – Văn 9

Tên thường:

+ Nếu chỉ có một nhánh duy nhất CH3 ở nguyên tử C số 2 thì thêm tiền tố iso.

+ Nếu có 2 nhánh CH3 ở C số 2 thì thêm tiền tố neo.

III. kết cấu phân tử ankan

1. Sự hình thành liên kết trong phân tử ankan

– Các nguyên tử C ở trạng thái lai hóa sp3.

– Mỗi nguyên tử C nằm ở tâm mà 4 đỉnh là các nguyên tử H hoặc C.

– Liên kết C-C, C-H đều là liên kết σ.

– Các góc liên kết xấp xỉ 109,5o.

2. kết cấu không gian của ankan

a. Mô hình phân tử

b. Cấu dạng

– Các liên kết đơn C-C có thể quay tự do quanh trục liên kết tạo ra vô số dạng khác nhau về vị trí tương đối trong không gian gọi là các cấu dạng.

– Cấu dạng xen kẽ bền hơn cấu dạng che khuất.

– Các cấu dạng luôn biến đổi cho nhau.

IV. Tính chất vật lý

– Ở điều kiện thường, các ankan từ C1 đến C4 ở trạng thái khí, từ C5 đến khoảng C18 ở trạng thái lỏng, từ khoảng C18 trở đi ở trạng thái rắn.

– Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi tăng dần khi tăng số nguyên tử cacbon trong phân tử: 4 chất đầu là chất khí, các chất có n từ 5 đến 19 là chất lỏng, khi n ≥ 20 là chất rắn.

– Đều không tan trong nước nhưng dễ tan trong các dung môi hữu cơ.

– 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 rất ít bay hơi nên hầu như không mùi.

V. Tính chất hóa học

Phản ứng đặc trưng là phản ứng thế; phản ứng tách hiđro và phản ứng cháy.

1. Phản ứng thế bởi halogen

Thế clo và brom: Xảy ra dưới tác dụng của askt hoặc nhiệt độ và tạo thành một hỗn hợp sản phẩm.

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

– Clo thế H ở cacbon 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.

Những ankan có phân tử lớn tham gia phản ứng thế êm dịu hơn và ưu tiên thế những nguyên tử H của nguyên tử C bậc cao cho sản phẩm chính.

2. Phản ứng tách

* Phản ứng tách hiđro: ở 300 – 900ºC, xúc tác Cr2O3 + Al2O3.

CH3-CH2-CH3 → CH3-CH=CH2 + H2

Xem Thêm : Dubai giàu thứ mấy thế giới – Sự thật về độ giàu có của Dubai

* Phản ứng phân cắt mạch cacbon:

C5H12 → C2H6 + C3H6

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 bé hơn.

3. Phản ứng oxi hoá:

Phản ứng đốt cháy ankan tạo CO2, H2O và tỏa nhiều nhiệt:

CnH2n+2 + O2 → nCO2 + (n + 1)H2O (1)

Nhận xét:

+ Đốt ankan thu nCO2 < nH2O

+ Nếu đốt hiđrocacbon thu được nCO2 < nH2O ⇒ Hiđrocacbon đem đốt là ankan (CnH2n+2).

– Trong điều kiện thiếu oxi ngoài CO2 và H2O phản ứng còn tạo CO, muội than gây hại cho môi trường.

– Nếu có xúc tác và to thích hợp, ankan bị oxi hóa không hoàn toàn tạo thành dẫn xuất chứa oxi.

VI. Ứng dụng và điều chế

1. Ứng dụng

– Dùng làm nhiên liệu trong hàn cắt kim loại.

– Dùng làm dầu bôi trơn, 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, ammoniac, C2H2, rượu metylic, andehit fomic, …

2. Điều chế

* Điều chế metan

– Các nguồn khí: từ khí thiên nhiên, khí hồ ao, khí dầu mỏ, khí chưng than đá.

– Tổng hợp:

– Từ khí CH3COONa khan:

– Từ Nhấp ủ cacbua (Al4C3):

Al4C3 + 12H2O → 4Al(OH)3↓ + 3CH4↑

* Điều chế các ankan khác

– Lấy từ các nguồn thiên nhiên: Khí dầu mỏ, khí thiên nhiên, sản phẩm cracking.

– Từ các muối axit hữu cơ:

đọc thêm các phần Lý thuyết Hóa học lớp 11 ôn thi THPT Quốc gia hay khác:

• Lý thuyết Xicloankan
• Lý thuyết về Ankan và xicloankan
• Dạng 1: Dạng bài tập về đồng phân, gọi tên Ankan, Xicloankan
• Dạng 2: Phản ứng halogen hóa Ankan
• Dạng 3: Phản ứng oxi hóa ankan
• Dạng 4: Phản ứng đề hidro hóa và cracking ankan
• Dạng 5: Các dạng bài tập về Xicloankan

Ngân hàng trắc nghiệm lớp 11 tại khoahoc.vietjack.com

• Hơn 75.000 câu trắc nghiệm Toán 11 có đáp án
• Hơn 50.000 câu trắc nghiệm Hóa 11 có đáp án chi tiết
• Gần 40.000 câu trắc nghiệm Vật lý 11 có đáp án
• Kho trắc nghiệm các môn khác