Tất Tần Tật Những Phản Ứng Đặc Trưng Của Ankan

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!

Định nghĩa về Ankan

Ankan là gì?

Ankan (Parafin) là hidrocacbon no, mạch hở

Công thức tổng quát CnH2n+2 (n là số nguyên dương)

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

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

Các phản ứng đặc trưng của Ankan

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: C_nH_2n+2 + xX₂ -> C_nH_2n+2-xX_x +xH_x

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:

CH₃-CH₂-CH₃+ Cl₂ → CH₃-CH₂-CH₂Cl +HCl (43%) và CH₃-CHCl-CH₃ + HCl (57%)

Lưu ý: Từ C3 trở lên sẽ tạo ra các sản phẩm thế khác nhau

Phản ứng với Br2

CH₃-CH₂-CH₃+ Br₂ → CH₃-CH₂-CH₂Br + HBr (3%) và CH₃-CHBr-CH₃ + HBr (97%)

Phản ứng tách H2

Phản ứng tách Hidro còn được gọi là phản ứng đề hidro hóa

Phương trình tổng quát:

ANKAN ^to→ ANKEN + H₂

Ví dụ: Đề hidro hóa C2H6

C2H6 → C2H4 + H2

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: CH₃-CH₂-CH₃ → CH₂=CH-CH₃ + H₂

Một số trường hợp riêng khác:    

CH₃-CH₂-CH₂-CH₃ → 2H₂ + CH₂=CH-CH=CH_2­

n-C₆H₁₄ → 4H₂ + C₆H₆ (benzen)

n-C₇H₁₆ → 4H₂ + C₆H₅CH₃ (toluen)

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):

C_nH_2n+2 + nCl₂ → C_nCl_2n+2 + (n + 1)H₂ (t⁰)

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

C₃H₈ → CH₄ + C₂H₄

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.

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

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

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).

Bài tập ví dụ về phản ứng đặc trưng của ankan (có đáp án)

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: 2,2-đimetylpropan

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.

Như vậy, WElearn đã tổng hợp cho bạn Tất Tần Tật Những 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!

TRUNG TÂM GIA SƯ WELEARN

• Địa chỉ 1: 38 Đ. Số 23, Linh Chiểu, Thủ Đức, Thành phố Hồ Chí Minh.
• Địa chỉ 2: 104 Hồ Văn Tư, Trường Thọ, Thủ Đức, Thành phố Hồ Chí Minh.
• Hotline: 0906782291
• Mail: welearnvietnam@gmail.com
• Website: https://welearnvn.com/
• Fanpage: WELearn Gia Sư