[Hóa học 11] Lý thuyết và bài tập Ankan CỰC DỄ HIỂU

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!

Bạn đang xem bài viết: Lý thuyết và bài tập Ankan

Đồng đẳng, đồng phân, danh pháp của ankan

Đồng đẳng

– Công thức tổng quát chung cho ankan là C_nH_2n+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 109,5^o

=> Các nguyên tử cacbon không nằm trên cùng một đườn thẳng

Xem thêm: [Hóa học 11] Lý thuyết và bài tập Photpho MỚI NHẤT 2022

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.

Bậc cacbon

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 2^n-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 không phân nhánh: gọi theo kiểu tên thay thế

Tên ankan = số chỉ vị trí nhánh + tên nhánh + tên mạch chính + an

Tên gốc ankyl: đổi đuôi an thành yl

(ankan)                 (ankyl)

Nhóm nguyên tử còn lại sau khi lấy bớt nguyên tử H từ phân tử ankan, có công thức C_nH2_n+1 được gọi là nhóm ankyl. Tên của nhóm ankyl lấy từ tên của ankan tương ứng đổi đuôi an thành đuôi yl.

Một số quy tắc khi gọi tên cần chú ý:

• Mạch cacbon chính là mạch C dài nhất
• Đánh số thú tự các nguyên tử cacbon mạch chính từ phía gần nhánh hơn
• Gọi tên nhánh theo thứ tự alphabe. Ví dụ: nhánh CH₃– (metyl) với nhánh C₂H₅– (etyl) thì gọi tên nhánh trước metyl vì chữ cái e đứng trước m trong thứ tự alphabe

Lưu ý, ta không lấy kí tự đầu của từ chỉ số lượng “đi” để xét. Trong trường hợp này, ta dùng chữ cái đầu của tên nhánh là m và e, như vậy vẫn gọi là tên nhánh etyl trước metyl sau.

Ví dụ: gọi tên chất sau đây:

Ta thấy có 2 cách đánh số mạch chính:

=> Cách 1 sai; cách 2 đúng. Vì hai nhánh có số là 3 và 4 ở cách 1 sẽ lớn hơn cách 2 có số của hai nhánh là 2 và 3

Trong đó có chứa 2 nhánh CH3- (metyl) ta đọc tên là 2,4-Đimetylpentan

 

Quy tắc gọi tên mạch chính

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

C_nH_2n+2  + x Cl₂ → C_nH_2n+2-xCl_x + 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

Gãy liên kết C-C, C-H; chất xúc tác thường dùng là Cr₂O₃, Fe, Pt

– Tách hiđro (để hiđro hóa):

– Bẻ gãy các liên kết C-C ( cracking):

Phản ứng oxi hóa

Ankan cháy tạo ra nhiều nhiệt:

Nhận xét:

+ Khi đốt cháy nCO2 < nH2O

+ Nếu đốt hiđrocacbon thu được nCO2 < nH2O ⇒ Hiđrocacbon đem đốt là ankan (C_nH_2n+2).

Điều chế ankan

– Trong phòng thí nghiệm, ankan được điều chế bằng cách nung muối natri của axit cacboxylic với vôi tôi xút.

Video điều chế metan trong phòng thí nghiệm

– Trong công nghiệp, metan và các đồng đẳng được lấy từ khí thiên nhiên, khí mỏ dầu và dầu mỏ.

Metan và các đồng đẳng được tách từ khí thiên nhiên 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: Viết và gọi tên các đồng phân của C7H16

Ta áp dụng công thức tính số đồng phân có: 2^(7-4) + 1 = 9 đồng phân

Bài 2: Hỗn hợp khí X gồm C₃H₈ và H₂. Cho thêm vào hỗn hợp X đó một lượng O₂ vừa đủ để phản ứng rồi đưa vào tất cả các khí nhiên kế. Sau khi thực hiện phản ứng cháy và làm lạnh cho hơi nước ngưng tụ, thể tích khí sau phản ứng bằng 2,55 lần thể tích hỗn hợp X ban đầu. Phần trăm thể tích C₃H₈ trong hỗn hợp X 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 6,72 lít hỗn hợp A (đktc) gồm CH₄, C₂H₆, C₃H₈, C₂H₄ và C₃H₆, thu được 11,2 lít khí CO₂ (đktc) và 12,6 gam H₂O. Tổng thể tích của C₂H₄ và C₃H₆ (đktc) trong hỗn hợp A là bao nhiêu?

Trong hỗn hợp A, thay các chất CH₄, C₂H₆, C₃H₈ bằng một chất C_nH_2n+2 (x mol); thay các chất C₂H₄, C₃H₆ bằng một chất C_mH_2m (y mol). Suy ra x + y = 0,3 (*)
Các phương trình phản ứng:

Từ (1) và (2) ta thấy :

Vậy tổng thể tích của C₂H₄ và C₃H₆ (đktc) trong hỗn hợp A là : 0,1.22,4 = 2,24 lít.

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!