Trong nội dung về bài Ankan hôm nay, chúng ta sẽ tìm hiểu về các phần công thức, gọi tên ankan, tính chất hóa học… Cùng bắt tay vào học thật chăm chỉ thôi nào!
Đồng đẳng, đồng phân, danh pháp của ankan
Đồng đẳng
– Công thức tổng quát chung cho ankan là CnH2n+2 (n ≥ 1).
– Tên gọi chung là ankan hay paraffin.
– Công thức đơn giản nhất là metan (CH4). Chất đầu tiên trong dãy ankan là CH4, tiếp đến là C2H6, C3H8, C4H10…
– 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 xung quanh các liên kết đơn.
- Nhận xét về phân tử C4H10
+ Chứa các liên kết đơn
+ Mỗi nguyên tử C tạo được 4 liên kết đơn hướng về đỉnh của 1 hình tứ diện đều
+ Các nguyên tử C không nằm trên cùng 1 đường thẳng
- Nhận xét chung về ankan:
+ Trong phân tử chỉ có liên kết C-C và C-H
+ Mỗi nguyên tử cacbon tạo được 4 liên kết đơn hướng từ nguyên tử C ( năm ở tâm hình tứ diện đều) về 4 đỉnh của hình tứ diện với góc liên kết CCC, HCH, CCH khoảng 109,5o
=> Các nguyên tử cacbon không nằm trên cùng một đường thẳng
Đồng phân
Ankan chỉ có đồng phân mạch C khi có từ 4C trở lên. Ví dụ: Các đồng phân của C5H12.
Bậc cacbon: Bậc của nguyên tử C ở phân tử ankan bằng số nguyên từ C liên kết trực tiếp với nó.
Ankan chỉ chứa C bậc I và C bận II là ankan không phân nhánh, chứa C bậc III và bậc IV là ankan phân nhánh.
Lưu ý, nếu làm bài tắc nghiệm có thể đếm số đồng phân bằng cách:
- Vẽ ra sườn cacbon, bỏ qua bước điền -H vì sẽ làm rối hình. Sau đó dùng mũi tên đánh dấu các vị trí nhánh là ta đếm đủ số đồng phân. Nhớ chú ý đến tính đối xứng của phân tử để tránh trùng lặp công thức.
- Hoặc có thể sử dụng công thức tính đồng phân của ankan là 2n-4 + 1 (với 3<n<7)
Danh pháp
a. Ankhan không phân nhánh
Tên ankan = tên C mạch chính + an
Ví dụ: H2C-CH3 (etan); H3C-CH2-CH2-CH3 (Butan)
b. Ankan có nhánh
Tính chất vật lí của ankan
Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi, khối lượng riêng
Ở điều kiện thường ankan từ C1 → C4 ở trạng thái khí, từ C5 → C18 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.
Tính tan
Là những chất không màu, không tan trong nước, nhẹ hơn nước nhưng tan nhiều trong dung môi hữu cơ.
Ankan lỏng có thể thấm qua da hoặc màng tế bào
Tính chất hóa học của ankan
Trong chương trình Hóa học 11, ankan tham gia các phản ứng thế, phản ứng tách, phản ứng oxi hóa dưới tác dụng của nhiệt độ và ánh sáng.
Phản ứng thế
Nguyên tử H bị thế bằng halogen tạo dẫn xuất halogen
CnH2n+2 + x Cl2 → CnH2n+2-xClx + x HCl (x ≤ 2n+2)
CH4 + CH2 → CH3 + HCl
clomrtan (metylclorua)
CH3Cl + Cl2 →CH2Cl2 + HCl
điclometam (metylenclorua)
CH2 + Cl2 →CHCl3 + HCl
triclometan (cacbontrtra clorua)
CHCl3 + Cl2 →CCl4 + HCl
tetraclometan (cacbontetra clorua)
Đối với ankan phân tử có các nguyên tử C có bậc khác nhau, sản phẩm chính thế H ở C bậc cao hơn.
Phản ứng tách
Phản ứng oxi hóa
Điều chế ankan
– Trong phòng thí nghiệm, ankan được điều chế bằng cách nung muối natri của axit cacboxylic với vôi tôi xút.
– Trong công nghiệp, metan và các đồng đẳng được lấy từ khí thiên nhiên, khí mỏ dầu và dầu mỏ.
Ứng dụng của ankan
– 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, …
Bài tập luyện tập liên quan đến ankan
Bài 1: Đốt cháy một mẫu Hidrocacbon A thu được 1,76g CO2 và 0,9 H2O. Hãy tìm công thức phân tử của A.
Hướng dẫn giải
Ta có: nCO2 = 1,76 / 44 = 0,04 mol
nH2O = 0,9 / 18 = 0,05 mol
Ta thấy nCO2 < nH2O nên A là Ankan
Ta có công thức phân tử tổng quát của Ankan là CnH2n+2
Ta có 0,05n = 0,04 ( n + 1) = > n = 4
Vậy công thức phân tử của A là C4H10
Bài 2: Cracking 8,8 gam propan thu được hỗn hợp khí A gồm H2, CH4, C2H2, C3H6 và một phần propan chưa bị cracking. Biết H% = 90%. Khối lượng phân tử trung bình của A là:
Bài 3: Khi đốt cháy hoàn toàn 7,84 lít hỗn hợp khí gồm CH4, C2H6, C3H8 (đktc) thu được 16,8 lít khí CO2 (đktc) và x gam H2O. Giá trị của x là bao nhiêu?
Khi đốt cháy ta có:
nAnkan = nH2O − nCO2
⇒ nH2O = nAnkan + nCO2 = 7,8422,4 + 16,822,4 = 1,1mol
Bài 4: Đốt cháy hoàn toàn một mẫu hiđrocacbon, người ta thấy thể tích hơi nước sinh ra gấp 1,2 lần thể tích CO2 trong cùng điều kiện. Biết rằng hiđrocacbon đó chỉ tạo thành một dẫn xuất monoclo duy nhất. Hãy xác định công thức cấu tạo của ankan này.
Hướng dẫn giải
Ta đặt công thức của ankan đó là CxHy: CxHy + ( x + y / 4 ) O2 → xCO2 + y/2 H2O
Theo đề bài ta có: VH20 / VCO2 = 1,2 = > y/2 = 1,2x => y = 2,4x
Mà y phải là số chẵn và y ≤ 2x + 2 nên ta có 2,4x ≤ 2x + 2 => x ≤ 5
Nên ta chọn x = 5 và y = 12
=> Công thức phân tử của Ankan này là: C5H12
Tổng kết
congthuctoanlyhoa.com vừa cung cấp đến bạn đọc nội dung kiến thức về Ankan. Hy vọng các bạn đã hiểu rõ về những phần quan trọng và có thể ứng dụng giải bài tập để nâng cao khả năng ghi nhớ! Chúc các bạn học tập thật tốt!