Lý thuyết Ankan

Lý thuyết Ankan được Khoahoc biên soạn là toàn bộ lý thuyết Hóa 11 bài 25, nội dung tài liệu được trình bày rõ ràng, dễ hiểu giúp bạn học dễ dàng nắm được kiến thức trọng tâm của bài.

I. Khái niệm

Ankan là hiđrocacbon no mạch hở: C_nH_2n+2 (n ≥ 1).

II. Đồng đẳng, đồng phân, danh pháp

1. Dãy đồng đẳng của ankan

Các Ankan gồm metan (CH₄) và các chất tiếp theo hơn nhau một hoặc nhiều nhóm -CH₂ - có công thức phân tử C₂H₆, C₃H₈, C₄H₁₀, C₅H₁₂ ... lập thành dãy đồng đẳng của ankan và có công thức chung là C_nH_2n+2 (n≥1). 

2. Đồng phân

Ankan từ C₄H₁₀ trở đi có công thức đồng phân cấu tạo mạch cacbon (mạch không phân nhánh và phân nhánh)

Thí dụ: Ứng với công thức phân tử C₅H₁₂ có các đồng phân cấu tạo sau: 

3. Danh pháp

• Tên thông thường

• Tên thay thế (IUPAC)

 Một số ankan mạch cacbon không phân nhánh 

Tên mạch cacbon + an

Thí dụ:

CH₄: Metan 

C₂H₆: Etan

C₃H₈: Propan

C₄H₁₀: Butan

..........

Danh pháp ankan có mạch nhánh

Số chỉ vị trí nhánh - tên nhánh + tên mạch chính + an

Thí dụ: Gọi tên công thức sau:

Bước 1: Xác định mạch chính.

Chọn mạch cacbon dài nhất và có nhiều nhánh nhất làm mạch chính.

Bước 2: Đánh số.

Đánh số thứ tự các nguyên tử cacbon mạch chính bắt đầu từ phía gần nhánh hơn.

Bước 3: Gọi tên

Tên ankan được gọi theo thứ tự:

Tên mạch chính: tên mạch cacbon + "an".

Tên mạch nhánh: tên mạch cacbon + "yl".

Tên gọi của công thức: 2-metylbutan

Lưu ý: Mạch chính là mạch cacbon dài nhất, chứa nhiều nhánh hơn.

Đánh số thứ tự cacbon mạch chính từ C đầu gần nhánh.

Nếu có nhiều nhánh giống nhau thì dùng tiền tố chỉ độ bội (theo số đếm): đi, tri, tera…Khi có nhiều nhánh thứ tự gọi tên nhánh theo vần chữ cái.

Gốc hiđrocacbon là phần còn lại của phân tử hidrocacbon sau khi bớt đi một số nguyên tử hiđro nhưng vẫn còn tồn tại trong phân tử ở trạng thái liên kết và không mang electron tự do như gốc tự do.

• Bậc của nguyên tử C

Trong phân tử hidrocacbon no, bậc của 1 nguyên tử cacbon được tính bằng số liên kết của nó với các nguyên tử cacbon khác.

Thí dụ:

III. Tính chất vật lí của ankan

Ở điều kiện thường ankan từ C1 → C4 ở trạng thái khí, từ C5 → C17 trở đi ở trạng thái lỏng, từ C18 trở lên ở dạng rắn.

Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi và khối lượng riêng của ankan nói chung tăng theo chiều tăng của phân tử khối.

Ankan là những chất không màu, không tan trong nước, nhẹ hơn nước nhưng tan nhiều trong dung môi hữu cơ.

IV. Tính chất hóa học của ankan

Phản ứng đặc trưng của ankan là phản ứng thế

1. Phản ứng thế

Nguyên tử H bị thế bằng halogen tạo dẫn xuất halogen:

C_nH_2n+2 + xCl₂ → C_nH_2n+2-xCl_x + xHCl (x ≤ 2n+2)

Đối với ankan phân tử có các nguyên tử C có bậc khác nhau, sản phẩm chính thế H ở C bậc cao hơn.

CH₄ + Cl₂ CH₃Cl + HCl 

Metyl clorua (clometan)

CH₃Cl + Cl₂  CHCl₃ + HCl 

Metylen clorua (điclometan)

CH₂Cl₂ + Cl₂  CHCl₃ + HCl

Clorofom (triclometan)

CHCl₃ + Cl₂ CCl₄ + HCl 

Cacbon tetraclorua (tetraclometan)

Clo hóa Metan

2. Phản ứng tách

Tách hiđro (đề hiđro hóa): C_nH_2n+2 C_nH_2n+2-2x + xH₂

 Bẻ gãy các liên kết C-C ( cracking): C_nH_2n+2 C_mH_2m + C_m’H_2m’+2 (n = m + m’)

3. Phản ứng oxi hóa (đốt cháy)

Ankan cháy tạo ra nhiều nhiệt:

.

Thí dụ:

CH₄ + 2O₂  CO₂ + 2H₂O.

V. Điều chế

1. Trong phòng thí nghiệm

Metan được điều chế bằng cách đun nóng natri axetat khan với hỗn hợp vôi tôi xút. 

CH₃COONa + NaOH CH₄ + Na₂CO₃

Điều chế Metan trong phòng thí nghiệm

Al₄C₃ + 12H₂O → 3CH₄­ + 4Al(OH)₃

2. Trong công nghiệp

Các ankan là thành phần chính của dầu mỏ, khí thiên nhiên, khí mỏ dầu.

Từ dầu mỏ, bằng phương pháp chưng cất phân đoạn, người ta thu được ankan ở các phân đoạn khác nhau.

Từ khí thiên nhiên, khí mỏ dầu cũng thu được các ankan đầu dãy đồng đẳng.

VI. Ứng dụng

Ankan có ứng dụng trong nhiều lĩnh vực: làm nhiên liệu, nguyên liệu, dung môi trong công nghiệp và đời sống.