Ankan là một trong những chất hóa học “kỳ diệu” bởi các phản ứng của nó. Tuy nhiên, bạn đã hiểu rõ những nguyên nhân cũng như các phản ứng đặc trưng của Ankan chứ? Nếu chưa thì cũng Trung tâm WElearn tìm hiểu qua bài viết dưới đây nhé!
>>>> Xem thêm: Gia sư môn Hóa
1. Định nghĩa về Ankan
1.1. Ankan là gì
Ankan (Parafin) là hidrocacbon no, mạch hở
Công thức tổng quát CnH2n+2 (n là số nguyên dương)
1.2. Cách gọi tên Ankan
Tên gọi của ankan đươc gọi theo công thức: Tên mạch cacbon + an
Tên gọi của 10 ankan đầu tiên của dãy đồng đẳng ankan
- CH4: Metan
- C2H6: Etan
- C3H8: Propan
- C4H10: Butan
- C5H12: Pentan
- C6H14: Hexan
- C7H16: Heptan
- C8H18: Octan
- C9H20: Nonan
- C10H22: Đecan
Các bạn có thể học mẹo nhanh với câu “thần chú” sau đây:
Mẹ (Metan) Em (Etan) Phải (Propan) Bón (Butan) Phân (Pentan) Hóa (Hexan) Học (Heptan) Ở (Octan) Ngoài (Nonan) Đồng (Đecan).
Đối với các ankan phân nhánh, tên gọi sẽ được đặt theo công thức:
Vị trí mạch nhánh + tên nhánh + tên mạch chính (tên ankan tương ứng với số nguyên tử cacbon trong mạch chính).
Ví dụ: 2 – metylbutan
Mạch chính là mạch dài nhất có nhiều nhóm thế nhất.
Vị trí của cacbon được đánh ở mặt chính và bắt đầu từ phía gần nhánh nhất
2. Các phản ứng đặc trưng của Ankan
2.1. Phản ứng thế (Cl2 hoặc Br2(t0))
Đây là phản ứng đặc trưng của ankan vì phân tử ankan chỉ chứa liên kết đơn.
Phản ứng với halogen khi halogen ở dạng hơi khan và xúc tác nhiệt độ
Lưu ý: Ankan không tác dụng với dung dịch Br2 hoặc dung dịch Cl2, chỉ tác dụng với Br2 và Cl2 ở dạng hơi, khan
Phương trình tổng quát: CnH2n+2 + xX2 -> CnH2n+2-xXx +xHx
Khi phản ứng, các nguyên tử hidro có trong liên kết của phân tử ankan có thể bị thay thế lần lượt từ 1 đến hết.
Thứ tự xảy ra phản ứng: Cl2>Br2>I2 và C bậc 3 > C bậc 2 > C bậc 1.
Sản phẩm thu được từ phản ứng sẽ ưu tiên thế vào H của C có bậc cao trước (Ankan có C ít hơn)
Số bậc C là số C liên kết trược tiếp được
Phản ứng với Cl2
Khi chiếu sáng hoặc đốt nóng hỗn hợp metan và clo sẽ xảy ra phản ứng thế lần lượt các nguyên tử hiđro bằng clo:
Lưu ý: Từ C3 trở lên sẽ tạo ra các sản phẩm thế khác nhau
Phản ứng với Br2
2.2. Phản ứng tách H2
Phản ứng tách Hidro còn được gọi là phản ứng đề hidro hóa
Phương trình tổng quát:
Ví dụ: Đề hidro hóa C2H6
Lưu ý
- Ưu tiên tách hidro mạch cao trước
- Khi tách H2, 2 nguyên tử C nằm cạnh nhau tách ra cùng nhau
Ví dụ
Một số trường hợp đặc biệt
2.3. Phản ứng phân hủy
Phản ứng phân hủy bởi nhiệt: CnH2n+2 + nCl2 -> nC + (n+1)H2 t0
Phản ứng phân hủy bởi halogen (Cl2 hoặc F2):
2.4. Phản ứng cracking (n≥ 3)
Phản ứng này còn được gọi là bẻ gãy mạch cacbon) xảy ra ở điều kiện nhiệt độ, áp suất và xúc tác thích hợp.
Chỉ xảy ra đối với các ankan từ C3H8 trở lên
Lưu ý:
- Ankan mạch thẳng CnH2n+2 khi cracking có thể xảy ra theo (n – 2) hướng khác nhau tạo ra 2(n-2) sản phẩm.
- Trong trường hợp hiệu suất phản ứng cracking là 100% và không có quá trình cracking thứ cấp => tổng số mol sản phẩm tăng gấp đôi so với các chất tham gia => Khối lượng phân tử trung bình giảm đi một nửa.
- Dù quá trình cracking có bao nhiêu giai đoạn đi chăng nữa thì số mol ankan lúc đầu luôn bằng số mol ankan sau phản ứng.
2.5. Phản ứng cháy của Ankan
Phản ứng này còn được gọi là phản ứng oxi hóa ankan
PTTQ: CnH2n+2 + [(3n+1)/2]O2 → nCO2 + (n+1)H2O
Ví dụ:
Lưu ý:
- Khi đốt ankan, ta nhận được
- nCO2 < nH2O.
- nH2O – nCO2 = nankan bị đốt cháy.
- Đốt cháy 1 hiđrocacbon mà thu được nCO2 < nH2O → Hợp chất đó là ankan.
- Đốt cháy hỗn hợp hiđrocacbon thu được nCO2 < nH2O → Hợp chất đó chứa ít nhất 1 ankan
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.
Trong trường hợp thiếu oxi, ankan dư, khi đó ngoài CO2, H2O, phản ứng còn tạo ra CO và muội than → giảm năng suất tỏa nhiệt, gây ô nhiễm môi trường
Khi có xúc tác, nhiệt độ thích hợp, ankan bị oxi hóa không hoàn toàn tạo thành dẫn xuất chứa oxi như:
3. Ứng dụng của Ankan
Hợp chất hữu cơ của Ankan giữ một vị trí quan trọng trong đời sống sinh hoạt cũng như khoa học kỹ thuật của con người:
- Dùng làm nhiên liệu (Metan là chất được sử dụng rộng rãi trong hàn cắt kim loại).
- Dùng làm dầu bôi trơn.
- Dùng làm dung môi trong nhiều phản ứng.
- Dùng làm chất để tái tạo nên các chất khác
- Khí metan là nguyên liệu để điều chế nhiều chất khác
4. Phương pháp giải bài tập phản ứng thế của ankan
Bước 1:
- Viết phương trình phản ứng của ankan khi tác dụng với Cl2 hoặc Br2.
- Nếu đề bài chỉ nói sản phẩm thế là monohalogen, đihalogen,… thì phải viết phương trình phản ứng ở dạng tổng quát
- Phương trình tổng quát: CnH2n+2 + xBr2 →as, to CnH2n+2-xBr x + xHBr (Có thể thay Br2 thành Cl2 và sản phẩm tương ứng)
Bước 2:
- Tính số mol theo khối lượng đề cho (có thể là của sản phẩm thế hoặc của hỗn hợp)
- Tìm số C trong ankan hoặc mối liên hệ giữa số nguyên tử C với Cl (hoặc Br) trong phản ứng thế
- Xác định số nguyên tử C và số Cl (hoặc Br) trong sản phẩm thế
- Suy ra công thức cấu tạo mà đề yêu cầu (có thể là của CTHH hoặc là của sản phẩm thế).
5. Bài tập về phản ứng đặc trưng của ankan
Bài 1:
Một ankan A có thành phần phần trăm C là 83,33%. Tìm CTPT và xác định CTCT đúng của A biết rằng khi cho A tác dụng với Cl2 theo tỉ lệ mol 1: 1 ta chỉ thu được 1 sản phẩm thế monoclo.
Bài giải
Gọi CTPT của ankan là: CnH2n+2
%(m)C = 12n/(12n+2n+2).100% = 83,33%
⇒ n = 5. Vậy CTPT của A là C5H12
A tác dụng với Cl2 theo tỉ lệ mol 1: 1 ta chỉ thu được 1 sản phẩm thế monoclo.
⇒ CTCT đúng của A là:
Bài 2
Ankan A phản ứng vừa đủ với V lit Cl2 (đktc) thu được hh sản phẩm chỉ gồm 2 dẫn xuất monoclo và 1 chất vô cơ X. Mỗi dẫn xuất monoclo đều chứa 38,38% khối lượng là clo. Biết tổng khối lượng 2 dẫn xuất clo lớn hơn khối lượng của X là 8,4 gam. A và giá trị của V là:
Bài giải:
CTPT dẫn xuất monoclo là CnH2n+1Cl;
38,38% = 35,5/(14n+36,5).100% ⇒ n = 4
⇒ CTCT của A là CH3-CH2-CH2-CH3
Ta có nCl2 = ndx = nHCl = x
⇒ mdx – mHCl = 8,4 (Định luật bảo toàn khối lượng)
⇒ 92,5x – 36,5x = 8,4 ⇒ x = 0,15 mol ⇒ V = 3,36 lít.
Bài 3:
Khi cho ankhan X ( trong phân tử có phần trăm khối lượng cacbon bằng 83,72%) tác dụng với Clo theo tỉ lệ số mol 1 : 1( trong điều kiện chiếu sáng ) chỉ thu được 2 dẫn xuất monoClo đồng phân của nhau. Tên của X là
Bài giải
Đặt CTPT X là CnH2n+2
⇒ CTPT: C6H14
⇒ CTCT:
Như vậy, WElearn gia sư đã tổng hợp cho bạn Tất Tần Tật Những Lưu Ý Phản Ứng Đặc Trưng Của Ankan. Hy vọng những kiến thức này có thể giúp ích cho bạn trong việc học hóa. Chúc bạn thành công nhé!
Xem thêm về các bài viết liên quan:
- Các Este Thường Gặp – Tổng Hợp Lý Thuyết Este Và Bài Tập Vận Dụng
- Bảng Nguyên Tử Khối Đầy Đủ Nhất Và Mẹo Thuộc Nhanh
- Công Thức, Tính Chất Hóa Học Của Oxit Sắt Từ
