1. Ankan là gì?
- Ankan là hydrocacbon mạch hở trong phân tử chỉ chứa những liên kết C-C với C-H.
Bạn đang xem: Ankan có công thức tổng quát là
-Công thức tầm thường của ankan là CnH2n+2.
-Hợp chất ankan gồm công thức đơn giản nhất là metan: CH4.
-Dãy đồng phân không phân nhánh của ankan được gọi là parafin. Trong trường hợp phân nhánh thì được gọi là isoparafin.
2. Cách gọi thương hiệu của ankan
a) bí quyết gọi tên những ankan mạch thẳng:Tên mạch cacbon + an.
Trong đó 10 ankan đầu tiên sẽ là:
+ CH4: Metan
+C2H6: Etan
+C3H8: Propan
+C4H10: Butan
+C5H12: Pentan
+C6H14: Hexan
+C7H16: Heptan
+C8H18: Octan
+C9H20: Nonan
+C10H22: Đecan
b) Còn đối với những ankan phân nhánh tên gọi sẽ là:Vị trí mạch nhánh + thương hiệu nhánh + thương hiệu mạch chính (tên ankan tương ứng với số nguyên tử cacbon trong mạch chính).
- Mạch chính là mạch lâu năm nhất tất cả nhiều nhóm thế nhất.
- Đánh số vị trí cacbon vào mạch chủ yếu bắt đầu từ phía gần nhánh hơn.
3. Tính chất hóa học của ankan
a) Ankan phản ứng thế bởi halogen (Cl2, Br2)
- khi chiếu sáng hoặc đốt rét hỗn hợp metan và clo sẽ xảy ra phản ứng thế lần lượt các nguyên tử hiđro bằng clo:
+ CH4 + Cl2→ CH3Cl + HCl
CH3Cl:metyl clorua (clometan)
+ CH3Cl + Cl2→ CH2Cl2 + HCl
CH2Cl2:metylen clorua (điclometan)
+ CH2Cl2+ Cl2→ CHCl3+ HCl
CHCl3:clorofom (triclometan)
+ CHCl3+ Cl2→CCl4+ HCl
CCl4:cacbon tetraclorua(tetraclometan)
- các đồng đẳng của metan cũng thâm nhập phản ứng thế tương tự và tạo thành hỗn hợp chất với tỉ lệ % khác nhau, như minh họa dưới đây:
•Ankan + Cl2 → CH3-CH2-CH3+ Cl2
•Ankan + Br2 → CH3-CH2-CH3+ Br2
* Nhận xét và cơ chế phản ứng:
- Khả năng phản ứng: Cl2> Br2> I2và C bậc3 > C bậc2> C bậc1.Sản phẩm chính là sản phẩm ưu tiên thế X vào H của C bậc cao (C tất cả 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 mồng phản ứng:X2→2X.
+ phân 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
b. Phản ứng táchcủa Ankan
* Phản ứng tách H2của Ankan
- Phản ứng này còn gọi là phản ứng đề hidro hóa
CH3-CH3→ CH2=CH2 + H2
- Tổng quát: CnH2n+2→ CnH2n+ H2
* Chú ý:
- Chỉ những ankan trong phân tử gồm từ 2 nguyên tử C trở lên mới gồm khả năng thâm nhập phản ứng bóc tách H2.
- vào phản ứng bóc tách H2, 2 nguyên tử H gắn với 2 nguyên tử C nằm cạnh nhau bóc tách ra cùng cả nhà và ưu tiên tách H ở C bậc cao.
CH3-CH2-CH3→CH2=CH-CH3+ H2
- Một số trường hợp riêng khác:
CH3-CH2-CH2-CH3→2H2+ CH2=CH-CH=CH2
CH3-CH(CH3)-CH2-CH3→CH2=C(CH3)-CH=CH2+ 2H2
n-C6H14→4H2+ C6H6(benzen)
n-C7H16→4H2+ C6H5CH3(toluen)
*Phản ứngtách mạch Cacbon của Ankan(n≥ 3)
- Phản ứng này còn gọi là phản ứng cracking (bẻ gãy mạch cacbon) xảy ra ở điều kiện nhiệt độ, áp suất và xúc tác say đắm hợp.
CH3-CH2-CH2-CH3
- Tổng quát: CnH2n+2→ CxH2x+2+ CyH2y
* Chú ý:
+ Ankan thẳng CnH2n+2khi crăcking có thể xảy ra theo (n - 2) hướng khác biệt tạo ra 2(n-2) sản phẩm.
+ Nếu hiệu suất phản ứng crăcking là 100% và không tồn tại quá trình cracking thứ cấp thì tổng số mol sản phẩm tăng gấp đôi so với các chất tham gia yêu cầu KLPTTB giảm đi một nửa.
+ Số mol ankan sau phản ứng luôn luôn bằng số mol ankan ban đầu dù quá trình cracking tất cả nhiều giai đoạn.
* Phản ứng phân hủy của Ankan
-Ankan bịphân hủy bởi nhiệt:
CnH2n+2→ nC + (n+1)H2
- Phản ứng phân hủy bởi halogen (Cl2hoặc F2):
CnH2n+2+ nCl2 → CnCl2n+2+ (n+1)H2
c. Phản ứng cháy của Ankan
- Phản ứng này còn gọi là phản ứng oxi hóa ankan
CH4 + 2O2→ CO2 + 2H2O
- Tổng quát: CnH2n+2+ <(3n+1)/2>O2→nCO2+ (n+1)H2O
- Đối với phản ứng cháy của ankan lúc làm bài tập cần lưu ý 2 đặc điểm:
♦ nCO22O.
♦ nH2O- nCO2= nankan bịđốt cháy.
- Nếu đốt cháy 1 hiđrocacbon nhưng mà thu được nCO22Othì hiđrocacbon đem đốt cháy thuộc loại ankan.
- Nếu đốt cháy hỗn hợp hiđrocacbon đến nCO22Othì trong hỗn hợp đốt cháy có chứa ít nhất 1 ankan.
* Chú ý:Nếu đến ankan thâm nhập phản ứng với oxi khi tất cả mặt muối Mn2+thì xảy ra phản ứng lão hóa không hoàn toàn tạo RCOOH.
R-CH2-CH2-R + 5/2O2→2RCOOH + H2O
- các ankan đầu dãy đồng đẳng rất dễ cháy, tỏa nhiều nhiệt. Khí CO2, hơi nước cùng nhiệt tạo ra cấp tốc nên gồm thể khiến nổ.
- Nếu không đủ oxi, ankan bị cháy không trả toàn, khi đó ngoàiCO2 cùng H2Ocòn tạo ra những sản phẩm như CO, muội than, không những có tác dụng giảm năng suất tỏa nhiệt bên cạnh đó gây độc hại mang lại môi trường. Khi có xúc tác, nhiệt độ say mê hợp, ankan bị lão hóa không trọn vẹn tạo thành dẫn xuất chứa oxi như:
CH4+ 2O2→ HCH=O+ 2H2O
4. Điều chế ankan
Trong công nghiệp
Metan và những đồng đẳng được tách từ khí thiên nhiên và dầu mỏ.
Trong phòng thí nghiệm
Khi cần một lượng nhỏ metan, người ta nung natri axetat với vôi tôi xút, hoặc tất cả thể mang đến nhôm cacbua tác dụng với nước
Nhiệt phân muối Natri của axit cacboxylic (phản ứng vôi tôi xút)
CH3COONa + NaOH → CH4↑ + Na2CO3
Phương trình phản ứng tổng quát: CnH2n+2-x(COONa)x+ xNaOH → CnH2n+2+ xNa2CO3
Riêng với CH4có thể dùng phản ứng:
Al4C3+ 12H2O → 4Al(OH)3+ 3CH4
Al4C3+ 12HCl → 4AlCl3+ 3CH4
C + 2H2 → CH4
5. Ứng dụng của ankan trong thực tế
- dùng làm nhiên liệu (CH4dùng trong đèn xì để hàn, cắt kim loại).
- sử dụng làm dầu quẹt trơn.
Xem thêm: Các Công Thức Lý Cần Nhớ Để Thi Đại Học, Tổng Hợp Công Thức Vật Lý 12 Ôn Thi Thptqg
- cần sử dụng làm dung môi.
- Để tổng hợp nhiều chất hữu cơ khác: CH3Cl, CH2Cl2, CCl4, CF2Cl2,…
- Đặc biệt từ CH4điều chế được nhiều chất không giống nhau: hỗn hợp co + H2, amoniac,CH ≡ CH, rượu metylic, anđehit fomic