n 4 5 6 7 8 9 10 15 20 30
Số đồng phân 2 3 5 9 18 35 75 4347 366319
Nếu kể cả đồng phân lập thể ( đồng phân quang học) thì số lượng đồng phân còn lớn hơn
nhiều. Để viết đúng và đủ các đồng phân cấu tạo của một ankan có dưới 10 nguyên tử C
trong phân tử, ta có thể tự làm được. Còn để tính ra số lượng đồng phân cấu tạo của một
ankan chứa nhiều nguyên tử C hơn, chắc chắn cần phải có sự trợ giúp của máy tính.
II. Danh pháp
1. Ankan không phân nhánh (trước đây ankan không phân nhánh từ trở lên thường
thêm chữ n.)
Nhóm nguyên tử còn lại sau khí lấy bớt 1 nguyên tử H từ phân tử ankan có công thức
đuợc gọi là nhóm ankyl. Tên của nhóm ankyl không phân nhánh lấy từ tên của
ankan tuơng tứng đổi đuôi an thành yl.
2. Ankan phân nhánh
Theo IUPAC, tên của ankan phân nhán đuợc 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 1 :
2- Metylpropan
2,2- đimetylpropan
2,3- đimetylpentan
III.TINH CHẤT HOÁ HỌC:
Ở Ankan chỉ có các liên kết C-C và C-H. Đó là liên kết bền vững, vì thế các ankan tương
đối trơ về mặt hóa học : Ở nhiệt độ thông thuờng chúng không phản ứng với axit,bazơ và
chất oxi hóa mạnh (như ) .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,phản ứng
tách và phản ứng ôxi hóa.
1. Phản ứng thế
Khi chiếu ánh sáng hoặc đốt nóng hỗn hợp metan và clo sẽ xảy ra phản ứng thế lần lượt
các nguyên tử hiđro bằng clo:
Các đồng đẳng của metan cũng tham gia phản ứng thế tuơng tự metan.Thí dụ :
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 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 phải ứng
với ankan.
Cơ chế phản ứng halogen hóa ankan
Phản ứng clo hóa vào brom hóa ankan xảy theo cơ chế gốc-dây chuyền theo các bước:
(1) : Phân tử clo hấp thụ ánh sáng bị phân cắt đồng li thành 2 nguyên tử clo.
(2): Nguyên tử clo là một gốc tự do hoạt động,nó ngắt lấy nguyên tử H từ tạo rao HCl
và gốc tự do .
(3): Gốc không bền,nó tách lấy nguyên tử Cl từ để trở thành bền
ơn.Nguyên tử Cl mới sin ra ở phản ứng (3) lại tác dụng với làm cho phản ứng (2) và
(3) lặp đi lặp lại tới hàng chục ngàn lần như một dây chuyền.
(4) (5) (6) : Các gốc tự do kết hợp với nhau thành các phần tử bền hơn.
2. Phản ứng tách (gãy liên kết C-C và C-H)
Nhận xét : Dưới tác dụng của nhiệt và xúc tác ( ),các ankan không những
bị tách hiđro tạo thành hiđrocacbon không no mà còn bị gẫy các liên kết C-C tạo ra các
phân tử nhỏ hơn.
3. Phản ứng oxi hóa.
Khi đốt,các ankan bị cháy tạo ra và tỏa nhiều nhiệt :
Các ankan đầu dãy đồng đẳng rất dễ cháy,tỏa nhiều nhiệt.Khí CO_2,hơi nuớc và nhiệt tạo
ra nhanh nen có thể gây nổ.
Nếu không đủ ôxi, ankan bị cháy không hoàn toàn, khi đó ngoài và 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 ôxi hóa hoàn toàn tạo
thành dẫn xuất chứa oxi,thí dụ :
II. Điều chế và ứng dụng
1. 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
Khi cần một lượng nhỏ metan, nguời ta nung natri axetat với vôi tôi xút, hoặc có thể cho
nhôm cacbua tác dụng với nước :
2. Ứng dụng
Làm nhiên liệu, vật liệu Làm nguyên liệu
B.XICLOANKAN
I. Cấu trúc, đồng phân, danh pháp
1. Cấu trúc phân tử của một số monoxicloankan
Xicloankan là những hiđrocacbon no mạch vòng.
Xicloankan có 1 vòng (đơn vòng) gọi là monoxicloankan. Xicloankan có nhiều vòng (đa
vòng) gọi là polixicloankan.
Monoxicloankan có công thức chung là
Trừ Xicloankan,ở phân tử xicloankan các nguyên tử các bon không cùng nằm trên một mặt
phẳng.
2. Đồng phân và cách gọi tên monoxicloankan
a) Quy tắc
Số chỉ vị trí - Tên nhánh - xiclo + Tên mạnh chính - an
Mạch chính là mạch vòng. Đánh số sao cho tổng các số chỉ vị trí các mạch nhánh là nhỏ
nhất.
b) Thí dụ
Một số xicloankan đồng phân ứng với công thức phân tử
II. Tính chất hóa học của xicloankan
1) Phản ứng cộng mở vòng của xiclopropan và Phản ứng cộng mở vòng của
xiclobutan
(propan)
(1,3- đibrompropan)
(1- brompropan)
Xiclobutan chỉ cộng với hiđro :
(butan)
Xicloankan vòng 5,6 cạnh trở lên không có phản ứng cộng mở vòng trong những điều kiện
trên
2) Phản ứng thế ở xicloankan
Phản ứng thế ở xicloankan tương tự như ở ankan.
3) Phản ứng oxi hóa ở xicloankan
Xicloankan không làm mất màu dung dịch
III. Điều chế và ứng dụng
1. Điều chế xicloankan
Ngoài việc tách trực tiếp từ qúa trình chứng cất dầu mỏ, xicloankan còn đuợc điều chế từ
ankan.
2. Ứng dụng của xicloankan
Ngoài việc dùng làm nhiên liệu như ankan, xicloankan còn được dùng làm dung môi, làm
nguyên liệu để điều chế các chất khác
HIDROCACBON KHÔNG NO
A.ANKEN
I. Đồng đẳng và danh pháp
1. Dãy đồng đẳng và tên thông thường của anken.
Etilen ( ), propilen ( ), butilen ( ), đều có một liên kết đôi có công
thức chung là . Chúng hợp thành dãy đồng đẳng gọi là [lk]dãy đồng đẳng
của etilen[/ct].
Tên của một số anken đơn giản lấy từ tên của ankan tuơng ứng nhưng đổi đuôi an thành
đuôi ilen. Thí dụ :
(propilen)
( butilen)
( )
( isobutilen)
Nhóm được gọi là nhóm vinyl
2. Tên thay thế
a) Quy tắc
Số chỉ vi trí - Tên nhánh - Tên mạnh chính + số chỉ vị trí - en
Mạch chính là mạch chứa liên kết đôi,dài nhất và có nhiều nhánh nhất.
Đánh số C mạch chính bắt đầu từ phía gần liên kết đôi hơn.
Số chỉ vị trí liên kết đôi ghi ngay trước đuôi en (khi mạch nhánh chỉ có 2 hoặc 3 nguyên tử
C thì không cần ghi).
b) Thí dụ
II. Cấu trúc và đồng phân
1.Cấu trúc
Hai nguyên tử C mang nối đôi ở trạng thái lai hóa (lai hóa tam giác)
Liên kết đôi C=C ở phân tử anken gồm một liên kết và một liên kết .Liên kết được
tạo thành do sự xen phủ trục (của 2 obitan lai hóa ) nên tương đối bền vững.Liên kết
được tạo thành do sự xen phủ bên (của 2 obitan p) nên kém bền hơn so với liên kết .Hai
nhóm nguyên tử liên kết với nhau bởi liên kết đôi C=C không quay tự do được quanh trục
liên kết (do bị cản trở bởi liên kết ).
Ở phân tử etilen,hai nguyên tử C và bốn nguyên tử H đều nằm cùng trên một mặt phẳng
(gọi là mặt phẳng phân tử),các góc và hầu như bằng nhau và bằng
2. Đồng phân
a) Đồng phân cấu tạo
Anken từ trở lên có đồng phân mạch cacbon và đồng phân vị trí liên kết đôi
Thí dụ:
b) Đồng phân hình học
Anken từ trở lên nếu mỗi C mang liên kết đôi dính với 2 nhóm nguyên tử khác nhau tì
sẽ có 2 cách phân bố không gian khác nhau dẫn tới 2 đồng phân hình học.Nếu mạch chính
nằm cùng một phía của liên kết C=C thì gọi là đồng phân cis. Nếu mạch chính nằm ở hai
phía khác nhau của liên kết C=C thì gọi là đồng phân trans.
III. Tính chất vật lí của anken
1. Nhiệt độ sôi,nhiệt độ nóng chảy và khối luợng riêng
Nhận xét : Nhiệt độ sôi,nhiệt độ nóng chảy và khối lượng riêng của anken không khác
nhiều so với ankan tương ứng và thường nhỏ hơn so với xicloankan có cùng số nguyên tử
C.Ở điều kiện thường,anken từ đến là chất khí.Nhiệt độ sôi,nhiệt độ nóng chảy tăng
theo khối lượng mol phân tử.Các anken đều nhẹ hơn nước.
2. Tính tan và màu sắc
Anken hòa tan tốt trong dầu mỡ.Anken hầu như không tan trong nước và là những chất
không màu.
IV. Tính chất hóa học của anken
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 cho anken như phản ứng cộng,phản ứng trùng hợp
và phản ứng oxi hóa.
1. Phản ứng cộng hiđro (phản ứng hiđro hóa)
Khi có mặt chất xúc tác như Ni,Pt,Pd,ở nhiệt độ thích hợp,anken cộng hiđro vào nối đôi tạo
thành ankan tương ứng,phản ứng tỏa nhiệt,thí dụ :
2.Phản ứng cộng halogen (phản ứng halogen hóa)
a) Cộng clo
Etilen và clo đều ít tan trong dung dịch natri clorua.Thoạt đầu mức nước trong ống nghiệm
thấp (A).Etilen cộng với clo tạo thành chất lỏng dạng dầu (Tên cổ của anken là olefin,có
nghĩa là tạo dầu),không tan trong nước,bán vào thành ống nghiệm,áp suất trong ống
nghiệm giảm làm cho mức nước dâng lên (B)
b) Cộng brom
Cho 0,2 ml anken lỏng chẳng hạn hex-2-en,vào ống nghiệm chứa 2ml nước brom (hình
6.4a),lắc kĩ rồi để yên,màu vàng - da cam của nước brom bị mất
Brom dễ cộng vào nối đôi của anken tạo thành dẫn xuất đihalogen không màu :
(2,3-
đibromhexan)
Anken làm mất màu của nuớc brom,vì thế người ta thường dùng nước brom hoặc dung
dịch brom trong làm thuốc thử để nhận biết anken.
3. Phản ứng cộng axit và cộng nước
a) Cộng axit
Hiđro halogenua (HCl,HBr,HI),axit sunfuric đậm đặc, có thể cộng vào anken.
Thí dụ :
Cơ chế phản ứng cộng vào anken theo sơ đồ chung :
Axit cộng vào anken theo sơ đồ chung : Phản ứng xảy ra qua 2 giai đoạn liên tiếp :
+Phân tử H-A bị phân cắt dị li : tương tác với liên kết tạo thành cacbocation,còn
tách ra.
+Cacbocation là tiểu phân trung gian không bền,kết hợp ngay với anion tạo sản phẩm.
b) Cộng nước (phản ứng hiđrat hóa)
Ở nhiệt độ thích hợp và có xúc tác axit,anken có thể cộng nước,thí dụ :
(etanol)
c) Hướng của phản ứng cộng axit và nước vào anken
Phản ứng cộng axit hoặc nuớc vào anken không đối xứng thường tạo ra hỗn hợp hai đồng
phân,trong đó có một đồng phân là sản phẩm chính.Thí dụ :
Quy tắc Mac-côp-nhi-côp
Trong phản ứng cộng axit hoặc nước (Kí hiệu chung là HA) vào liên kết C=C của
anken,H (phần tử mang điện tích dương)ưu tiên cộng vào C mang nhiều H hơn
(cacbon bậc thấp hơn),còn A(phần tử mang điện tích âm) ưu tiên cộng vào C mang ít H
hơn (cacbon bậc cao hơn).
4. Phản ứng trùng hợp
Các anken ở đầu dãy như etilen,propilen,butilen trong những điều kiện nhiệt độ ,áp
suất,xúc tác thích hợp thì tham gia phản ứng cọng nhiều phân tử với nhau thành những
phân tử mạch rất dài và có khối lượng phân tử rất lớn.Người ta gọi đó là phản ứng trùng
hợp.Thí dụ :
(polietilen,n=3000-40 000)
(polipropilen)
Phản ứng trùng hợp là quá trình kết hợp liên 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 trùnh hợp và kí hiệu là n.
5. Phản ứng oxi hóa
Giống với ankan,anken cháy hoàn toàn tạo ra và tỏa nhiều nhiệt :
Khác với ankan,anken làm mất màu dung dịch (Thuốt tím)
Phản ứng làm mất màu tím của dung dịch kali pemanganat được dùng để nhận ra sự có
mặt của liên kết đôi anken.
V. Điều chế và ứng dụng của anken
1. Điều chế anken
Trong công nghiệp,etilen,propilen và butilen được điều chế bằng phản ứng tách hiđro từ
ankan tương ứng hoặc bằng phản ứng crăckinh
Trong phòng thí nghiệm,etilen được điều chế bằng cách đun etanol với axit sunfuric đậm
đặc :
2. Ứng dụng của anken
Trong các hóa chất hữu cơ do con người sản xuất ra thì etilen đứng đầu về sản lượng.Sở
dĩ như vậy vì etilen cũng như các anken thấp khác là nguyên liệu quan trọng của công
nghiệp tổng hợp polime và các hóa chất hữu cơ khác
a) Tổng hợp polime
Trùng hợp etilen,propilen,butilen người ta thu đựơc các polime để chế tạo màng
mỏng,bình chứa,ống dẫn nước, dùng cho nhiều mục đích khác nhau.
Chuyển hóa etilen thành các monome khác để tổng hợp ra hàng loạt polime đáp ứng nhu
cầu phong phú của đời sống và kĩ thuật.Thí dụ :
vinyl clorua
poli vinyl clorua (PVC )
b) Tổng hợp các hóa chất khác
Từ etilen tổng hợp ra những chất hữu cơ thiết yếu như etanol,etilen oxit,etylen
glicol,anđehit axetic,
B. ANKADIEN
I. Phân loại
Hiđrocacbon mà trong phân tử có 2 liên kết đôi C=C gọi là đien, có 3 liên kết đôi C=C gọi là
trien, chúng đuợc gọi chung là polien.
Hai liên kết đôi trong phân tử đien có thể ở liền nhau (loại liên kết đôi liền),ở cách nhau một
liên kết đơn (loại liên kết đôi liên hợp) hoặc cách nhau nhiều liên kết đơn (loại liên kết đôi
không liên hợp).Thí dụ :
[lk8]propađien[/lk] (anlen)
buta-1,3-đien (butađien)
2-metylbuta -1,3-đien (isopren)
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét