| Mô tả:
Hiđrocacbon Chuyên đề Hóa học 2 HIĐROCACBON VẤN ĐỀ 1: LÝ THUYẾT A. HIDROCACBON NO ANKAN (CnH2n+2, n 1) (PARAFIN) I. ĐỒNG ĐẲNG, ĐỒNG PHÂN 1. Đồng đẳng - Ankan : CH4 (metan), C2H6 (etan), C3H8 (propan), C4H10 (butan),… có công thức chung là CnH2n+2 (n 1) 2. Đồng phân a. Đồng phân mạch cacbon - Ankan từ C4H10 trở đi có đồng phân cấu tạo, đó là đồng phân mạch cacbon. - Viết theo thứ tự mạch C giảm dần. - t0S tỉ lệ nghịch với độ kồng kềnh. b. Bậc cacbon - Bậc của một nguyên
tử C ở phản ứng ankan bằng số nguyên tử C liên kết trực tiếp với nó. - Ankan mà phân tử chỉ chứ C bậc I và C bậc II (không chứa C bậc III và C bậc IV) là ankan không phân nhánh. - Ankan mà phân tử có chứa C bậc III hoặc C bậc IV là ankan phân nhánh. II. DANH PHÁP 1. Ankan không phân nhánh Ankan không phân nhánh Ankyl không phân nhánh Công thức Tên Công thức Tên CH4 Metan CH3Metyl CH3CH3 Etan CH3CH2Etyl CH3CH2CH3 Propan CH3CH2CH2Propyl CH3[CH2]2CH3 Butan CH3[CH2]2CH2Butyl CH3[CH2]3CH3 Pentan
CH3[CH2]3CH2Pentyl CH3[CH2]4CH3 Hexan CH3[CH2]4CH2Hexyl CH3[CH2]5CH3 Heptan CH3[CH2]5CH2Heptyl CH3[CH2]6CH3 Octan CH3[CH2]6CH2Octyl CH3[CH2]7CH3 Nonan CH3[CH2]7CH2Nonyl CH3[CH2]8CH3 Đecan CH3[CH2]8CH2Đecyl * Tham khảo thêm C11H24 Undecan C12H26 Dodecan C13H28 Tridecan C14H30 Tetradecan http://bloghoahoc.com – Chuyên trang tài liệu ôn thi Hóa Trang 1 Hiđrocacbon Hóa học C15H32 C16H34 C17H36 C18H38 C19H40 C20H42 C11H24 C12H26 C13H28 C14H30 C15H32 C16H34 C17H36 C18H38 C19H40 C20H42 Pentadecan
Hexadecan Heptadecan Octadecan Nonadecan Eicosan Undecan Dodecan Tridecan Tetradecan Pentadecan Hexadecan Heptadecan Octadecan Nonadecan Eicosan 2. Ankan phân nhánh Bước 1: Chọn mạch chính : mạch cacbon dài nhất có nhiều nhánh hơn. Bước 2: Đánh số thứ tự trong mạch chính: từ cacbon ngoài cùng gần nhánh nhất (sao cho tổng các số chỉ vị trí nhánh là bé nhất). Bước 3: Gọi tên : số chỉ vị trí nhánh + tên nhánh (theo thứ tự ABC…) + tên mạch chính (tên ankan không nhánh) Ankan phân nhánh Số chỉ vị trí
– Tên nhánh Tên mạch chính an Ví dụ: CH3 – CH – CH2 - CH3 CH3 (2- Mêtylbutan) CH3 – CH – CH – CH2 - CH3 CH3 C2H5 (3-êtyl-2-mêtylpentan) Chú ý: Nếu có nhiều nhánh giống nhau thì thêm tiền tố đi (2 nhánh), tri (3 nhánh), tetra (4 nhánh) Ví dụ: CH3 – CH – CH - CH3 CH3 CH3 (2,3-Đimêtylbutan) * Đặc biệt thêm: n, iso, neo- Thêm n-: chỉ mạch không phân nhánh - Thêm iso: có một nhánh -CH3 ở nguyên tử cacbon thứ hai - Thêm neo: có đồng thời 2 nhánh -CH3 ở nguyên tử cacbon thứ hai Ví dụ: CH3 – CH
– CH2 - CH3 CH3 (Iso-pentan) CH3 CH3 – C – CH3 CH 3 (Neo-pentan) http://bloghoahoc.com – Chuyên trang tài liệu ôn thi Hóa Trang 2 Hiđrocacbon Hóa học III. CẤU TRÚC PHÂN TỬ ANKAN 1. Sự hình thành liên kết trong phân tử ankan - C lai hoá sp3 các góc liên kết 109,50 2. Cấu trúc không gian của ankan a. Mô hình phân tử b. Cấu dạng - Dạng xen kẽ bền hơn dạng che khuất. - Các dạng luôn chuyển đổi cho nhau, không thể cô lập riêng từng dạng được. IV. TÍNH CHẤT VẬT LÍ 1. Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ
sôi và khối lƣợng riêng Tên Công thức Cn tnc, 0C tS, 0C Khối lƣợng riêng (g/cm3) Metan CH4 C1 - 183 - 162 0,415 (-1460C) Etan CH3CH3 C2 - 183 - 89 0,561 (-1000C) Propan CH3CH2CH3 C3 - 188 - 42 0,585 (-450) Butan CH3[CH2]2CH3 C4 - 138 - 0,5 0,600 (00C) Pentan CH3[CH2]3CH3 C5 - 130 36 0,626 (200C) Hexan CH3[CH2]4CH3 C6 - 95 69 0,660 (200C) Heptan CH3[CH2]5CH3 C7 - 91 98 0,684 (200C) Octan CH3[CH2]6CH3 C8 - 57 126 0,703 (200C) Nonan CH3[CH2]7CH3 C9 - 54 151 0,718 (200C) Đecan CH3[CH2]8CH3 C10 - 30
174 0,730 (200C) Ở điều kiện thường, các ankan từ C1 đến C4 ở trạng thái khí. C5 đến C 18 ở trạng thái lỏng C18 trở đi ở trạng thái rắn. Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi và khối lượng riêng của akan nói chung đều tăng theo số nguyên tử cacbon trong phân tử là tăng theo phân tử khối. Ankan nhẹ hơn nước. 2. Tính tan, màu và mùi http://bloghoahoc.com – Chuyên trang tài liệu ôn thi Hóa Trang 3 Hiđrocacbon Hóa học Ankan không tan trong nước, là dung môi không phân cực nên tan tốt trong dung môi
phân cực như dầu, mỡ,.. Ankan đều là những chất không màu. Các ankan nhẹ nhất như metan, etan, propan là những khí không mùi. Ankan từ C5 – C10 có mùi xăng, từ C10 - C16 có mùi dầu hỏa. Các ankan rắn hầu như không màu. V. TÍNH CHẤT HÓA HỌC - Ở phân tử ankan chỉ có các liên kết C – C và C – H. Đó là các liên kết bền vững, vì thế các ankan tương đối trơ về mặt hóa học: Ở nhiệt độ thường chúng không phản ứng với axit, bzo và chất oxi hóa mạnh. Vì thế ankan còn có tên là parafin, nghĩa là ít
ái lực hóa học. - Dưới tác dụng của ánh sáng, xúc tác và nhiệt, ankan tham gia các phản ứng thế, tách và phản ứng oxi hóa 1. Phản ứng thế - Xét phản ứng: as CH3Cl + HCl CH4 + Cl2 Metyl clorua (clometan) as CH2Cl2 + HCl CH3Cl +Cl2 Metylen clorua (điclometan) as CHCl3 + HCl CH2Cl2 + Cl2 Clorofom (triclometan) as CCl4 + HCl CHCl3 + Cl2 Cacbon tetraclorua (tetraclometan) Các đồng đẳng thế tương tự. - Phản ứng thế H bằng halogen thuộc loại phản ứng halogen hóa, sản phẩm hưu cơ
có chứa halogen gọi là dẫn xuất halogen. - Clo thế H ở cacbon các bậc khác nhau. - Brom hầu như chỉ thế H ở cacbon bậc cao. - Flo phản ứng mãnh liệt nên phân hủy ankan thành C và HF. - Iot quá yếu nên không phản ứng với ankan. - Xét phản ứng thế (1:1): CH3-CHCl-CH3 +Cl 2/as (57%) CH3-CH2-CH3 -HCl CH3-CH2-CH2Cl (43%) CH3-CHBr-CH3 (97%) +Br2/as CH3-CH2-CH3 -HBr CH3-CH2-CH2Br (3%) * Cơ chế phản ứng halogen hoá ankan: - Phản ứng clo hoá và brôm hoá ankan xảy ra theo cơ chế gốc – dây chuyền. Thí dụ:
Khảo sát cơ chế của phản ứng: CH3Cl + HCl CH4 + Cl2 askt Bước khơi mào. AS Cl – Cl Cl + Cl (1) Bước phát triển dây chuyền. CH3 + HCl CH3 – H + Cl (2) CH3Cl + Cl CH3 + Cl – Cl (3) … CH3 – H + Cl (2) ...............(Tiếp tục lặp đi lặp lại như trên cho đến khi kết thúc phản ứng, giai đoạn ngắt mạch). Bước đứt dây chuyền. ( Giai đoạn ngắt mạch, cắt mạch, đứt mạch, tắt mạch): Các gốc tự do kết hợp, không còn gốc tự do, phản ứng ngừng (kết thúc): Cl2 Cl +
Cl (4) CH3Cl CH3 + Cl (5) http://bloghoahoc.com – Chuyên trang tài liệu ôn thi Hóa Trang 4 Hiđrocacbon Hóa học CH3-CH3 CH3 + CH3 (6) ánh sáng CnH2n + 2 + X2 CnH2n + 1X + HX Ankan Halogen Dẫn xuất monohalogen của ankan Hiđro halogenua ánh sáng Tổng quát: CnH2n + 2 + xCl2 CnH2n+2-x Clx + xHCl 2. Phản ứng tách (gãy liên kết C – C và C – H) - Phản ứng cracking là phản ứng làm chuyển hóa một hiđrocacbon có khối lượng phân tử lớn trong dầu mỏ thành các hiđrocacbon
có khối lượng phân tử nhỏ hơn, mà chủ yếu là biến một ankan thành một ankan khác và một anken có khối lượng phân tử nhỏ hơn. Phản ứng cracking có mục đích tạo nhiều nhiên liệu xăng, dầu và xăng, dầu có chất lượng tốt hơn cho động cơ từ dầu mỏ khai thác được. * Phản ứng Crăcking. ( gãy liên kết C – C ). ( xúc tác Cr2O3, Fe, Pt …, nhiệt độ khoảng 5000C) 0 (t , p , xt) Cn’H2n’ + 2 CnH2n + 2 Cracking Ankan (Parafin) Ankan (Parafin) (n’ < n) (n- n’ ≥ 2) + C(n - n’)H2(n - n’) Anken
(Olefin) Hoặc 0 ,t , P Cn H 2 n2 xt Cm H 2m Cnm H 2( nm)2 (m 2; n m 0) Hoặc 5000 C, xt CnH2n+2 CaH2a+2 + CbH2b (n = a+b; a ≥ 0 và b ≥ 2) 0 500 C, xt CH2=CH2 + H2 CH3 – CH3 CH3CH=CHCH3+H2 CH3CH=CHCH3+H2 0 +) CH3CH2CH2CH3 500 C xt CH3CH=CH2+CH4 CH2=CH2+CH3CH3 0 (t , p , xt) CH4 CH3-CH2-CH3 Cracking Propan Metan + CH2=CH2 Eten (Etilen) * Phản ứng tách H2 (Đề hiđro hoá ). 0 C, xt CnH2n CnH2n+2 500 + H2 Ví dụ: 0 C, xt CH2 = CH2 + H2 CH3 – CH3
500 Nhận xét: Dưới tác dụng của nhiệt và xúc tác (Cr2O3, Fe, Pt,..), các ankan không những bị tách hidro tạo thành hidrocacbon không no mà còn bị gãy các liên kết C – C tạo ra các phân tử nhỏ hơn. 3. Phản ứng oxi hóa a. Oxi hóa hoàn hoàn VD: CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O; H = -890kJ * Tổng quan: 3n 1 t0 CnH2n +2 + + (n + 1)H2O H 0 O2 nCO2 2 Ankan (n mol) (n + 1) mol * Lưu ý http://bloghoahoc.com – Chuyên trang tài liệu ôn thi Hóa Trang 5 Hiđrocacbon Hóa học - Trong các loại
hiđrocacbon, chỉ có ankan (hay parafin) khi đốt cháy tạo số mol nƣớc lớn hơn số mol khí cacbonic hay thể tích của hơi nƣớc lớn hơn thể tích khí CO2 (các thể tích đo trong cùng điều kiện về nhiệt độ và áp suất). Các loại hiđrocacbon khác khi đốt cháy đều số mol H2O ≤ số mol CO2. - Khi đốt cháy một hay một hỗn hợp ankan các hidrocacbon thuộc dãy đồng đẳng thu được: nCO2 nH 2O Hoặc nO2 1,5nCO2 Các hidrocacbon đó thuộc dãy đông đẳng ankan và nhh nH 2O nCO2 hoặc n hh 2( nO2 1,5nCO2 ) b.
Oxi hóa không hoàn toàn t 0 C, xt HCH=O+ H2O CH4 + O2 … 4. Phản ứng phân hủy a. Phân hủy bởi nhiệt 0 C / khongcokho ngkhi C n H 2 n 2 100 nC (n 1) H 2 Đặc biệt: 0 C / l ln 2CH 4 1500 C2 H 2 3H 2 b. Phân hủy bởi clo 0 nC + 2(n+1) HCl CnH2n+2 + (n+1) Cl2 t/ tiacuctim VI. ĐIỀU CHẾ 1. Trong công nghiệp Trong công nghiệp, metan (CH4) được lấy từ: + Khí thiên nhiên: Khoảng 95% thể tích khí thiên nhiên là metan. Phần còn lại là các hiđrocacbon C2H6, C3H8,
C4H10,... + Khí mỏ dầu (Khí đồng hành): Khí mỏ dầu nằm bên trên trong mỏ dầu. Khoảng 40% thể tích khí mỏ dầu là metan. Phần còn lại là các hiđrocacbon có khối lượng phân tử lớn hơn như C2H6, C3H8, C4H10,… + Khí cracking dầu mỏ: Khí cracking dầu mỏ là sản phẩm phụ của quá trình cracking dầu mỏ, gồm các hiđrocacbon có khối lượng phân tử nhỏ, trong đó chủ yếu gồm metan (CH4), etilen (C2H4),… + Khí lò cốc (Khí thắp, Khí tạo ra do sự chưng cất than đá): 25% thể tích khí lò cốc là metan, 60% thể tích
là hiđro (H2), phần còn lại gồm các khí như CO, CO2, NH3, N2, C2H4, hơi benzen (C6H6),… + Khí sinh vật (Biogas): Khí sinh vật chủ yếu là metan (CH4). Khí sinh vật được tạo ra do sự ủ phân súc vật (heo, trâu bò,…) trong các hầm đậy kín. Với sự hiện diện các vi khuẩn yếm khí (kỵ khí), chúng tạo men xúc tác cho quá trình biến các cặn bã chất hữu cơ tạo thành metan. Khí metan thu được có thể dùng để đun nấu, thắp sáng. Phần bã còn lại không còn hôi thúi, các mầm bịnh, trứng sán lãi cũng đã bị hư,
không còn gây tác hại, là loại chất hữu cơ đã hoai, được dùng làm phân bón rất tốt. Như vậy, việc ủ phân súc vật, nhằm tạo biogas, vừa cung vấp năng lượng, vừa tạo thêm phân bón, đồng thời tránh được sự làm ô nhiễm môi trường, nên sự ủ phân súc vật tạo biogas có rất nhiều tiện lợi. 2. Trong phòng thí nghiệm a. Phương pháp tăng mạch cacbon Tổng hợp Vuyêc (Pháp) khan (CnH2n+1)2 + 2NaX 2CnH2n+1X + 2Na ete, * Chú ý: Nếu dùng hai loại dẫn xuất halogen có gốc ankyl khác nhau sẽ thu được hỗn hợp
3 ankan song khó tách khỏi nhau vì chúng có nhiệt độ sôi xấp xỉ bằng nhau: R – R + 2NaX RX + R’X + 2Na R – R’ + 2NaX R’ – R’ + 2NaX Tổng hợp Konbe (Đức) http://bloghoahoc.com – Chuyên trang tài liệu ôn thi Hóa Trang 6 Hiđrocacbon Hóa học R – R + 2CO2 + 2NaOH + H2 2RCOONa + 2H2O đpdd b. Phương pháp giảm mạch cacbon Phương pháp Đuma 0 ,t RH + Na2CO3 RCOONa + NaOH CaO 0 ,t CH4 + Na2CO3 1. CH3COONa + NaOH CaO 0 ,t CH4 + 2Na2CO3 2. CH2(COONa)2 + 2NaOH CaO Phương
pháp crackinh CmH2m + C(n-m)H2(n-m)+2 ( m 2, n m ) CnH2n+2 cracking c. Phương pháp giữ nguyên mạch cacbon Hidro hóa anken, ankin, ankađien tương ứng 0 ,t CnH2n+2 CnH2n + H2 Ni 0 ,t CnH2n+2 CnH2n – 2 + 2H2 Ni Đi từ ancol no, đơn chức 0 C CnH2n+2 + H2O + I2 CnH2n+1OH + 2HI 200 d. Một số phương pháp khác Từ nhôm cacbua 3CH4 + 4Al(OH)3 Al4C3 + 12H2O 3CH4 + 4AlCl3 Al4C3 + 12HCl 3CH4 + 2Al2(SO4)3 Al4C3 + 6H2SO4 Từ C và H2 0 C ,500 CH4 C +
2H2 Ni ========== o0o ========== http://bloghoahoc.com – Chuyên trang tài liệu ôn thi Hóa Trang 7 Hiđrocacbon Hóa học XICLOANKAN (CnH2n, n 3) I-CẤU TRÚC, ĐỒNG PHÂN, DANH PHÁP 1. Cấu trúc phân tử của một số monoxicloankan - Xicloankan là hiđrocacbon no, mạch vòng. - Xicloankan có 1 vòng gọi là monoxicloankan, có CT chung là: CnH2n (n≥3). - Trừ xiclopropan ra, trong phân tử xicloankan các ntử C không nằm trên cùng mặt phẳng. 2. Đồng phân và cách gọi tên monoxicloankan a. Đồng phân: Viết theo
thứ tự vòng giảm dần. Sau đó thay đổi nhánh. Vdụ: C5H10 (k =1 vòng) b. Gọi tên: Th2: Không nhánh: Xicloankan: Xiclopentan. Th2: Có 1 nhánh: Tên nhánh + xicloankan: metylxiclobutan; etylxiclopropan. Th3: Có nhiều nhánh: (STT+ tên nhánh)n + xicloankan: 1,1-đimetylxiclopropan và 1,2- đimetylxiclopropan. Tên gọi: Công thức cấu tạo Công thức phân tử Tên thay thế C3H6 Xiclopropan C4H8 Xiclobutan CH2 H2C – CH2 hay H2C – CH2 | | H2C – CH2 hay CH2 H2C CH2 C5H10 Xiclopentan H2C – CH2 hay H2C – CH2
H2C CH2 H2C – CH2 C6H12 Xiclohexan hay Công thức và tên chung CnH2n ; n 3 http://bloghoahoc.com – Chuyên trang tài liệu ôn thi Hóa Xicloankan Trang 8 Hiđrocacbon Hóa học II. TÍNH CHẤT VẬT LÍ Xicloankan tnc,0C -127 -90 -94 t s, 0 C -33 13 49 Khối lượng riêng 0,689 0,703 0,755 g/cm3 (nhiệt độ) (-400C) (00C) (200C) Màu sắc Không màu Tính tan Không tan trong nước, tan trong dung môi hữu cơ. III. TÍNH CHẤT HÓA HỌC 1. Phản ứng cộng mở vòng của xiclopropan và xiclobutan + Vòng 3 cạnh (H2; Br2; HBr):
+ H2 Ni, t0 7 81 0,778 (200C) CH3CH2CH3 + Br2 CH2BrCH2CH2Br + HBr + Vòng 4 cạnh (+H2): CH3CH2CH2Br Ni, t0 + H2 CH3CH2CH2CH3 * Chú ý: Vòng 5, 6 cạnh trở đi không có phản ứng cộng mở vòng trong đk trên. 2. Phản ứng thế + Cl2 + Br2 Cl as + HCl Br t0 + HBr 3. Phản ứng oxi hóa Cn H 2n+2 + 3n O 2 nCO 2 + (n+1) H 2O ; H 0 2 0 t 6CO2 + 6H2O VD: C6H12 + 9O2 - Xicloankan không làm mất màu dd KMnO4. IV. ĐIỀU CHẾ - Chưng cất từ dầu mỏ. - Ankan (C5-C7): CH3CH2CH2CH2CH2CH3 xt, t 0 + H2
http://bloghoahoc.com – Chuyên trang tài liệu ôn thi Hóa Trang 9 Hiđrocacbon Hóa học B. HIDROCACBON KHÔNG NO ANKEN (CnH2n, n 2) (ALCEN, OLEFIN) I. ĐỒNG PHÂN VÀ DANH PHÁP 1. Đãy đồng đẳng và tên thông thƣờng của anken a. Dãy đồng đẳng - Anken: Etilen (C2H4), propilen (C3H6), butilen (C4H8),… đều có một liên kết đôi C = C, có công thức chung là CnH2n (n 2). b. Tên thông thường Đổi đuôi an của ankan thành ilen . CH2=CH2: Etilen CH2=CH-CH3: Propilen CH2=CH-CH2CH3: -butilen CH3-CH=CH-CH3:
-butilen Nhóm: CH2=CH- được gọi là vinyl. Nhóm: CH2=CH-CH2- được gọi là alyl. 2. Tên thay thế a. Quy tắc Số chỉ vị trí - tên nhánh CH2=C(CH3)-CH3: isobutilen Tên mạch chính - Số chỉ vị trí – en B1: Chọn mạch C chính: Có nối đôi; dài nhất; nhiều nhánh nhất. B2: Đánh số TT: Ưu tiên nối đôi, nhánh. B3: Gọi tên: (STT+tên nhánh)n+ank+x+en b. Thí dụ CH2=CH2 eten CH2=CH-CH3 prpopen CH3-C(CH3)=CH2 2-metylpropen CH2=CH-CH2CH3 but-1-en CH3-CH=CH-CH3 but-2-en II. CẤU TRÚC VÀ ĐỒNG PHÂN 1. Cấu trúc - Nguyên
tử C có nối đôi lai hóa sp2. - Liên kết đôi gồm 1 lk (bền) và 1 lk (kém bền). - Các nguyên tử C, C và nguyên tử lk C chứa nối đôi cùng nằm trong một mặt phẳng. - Các góc liên kết của nối đôi = 1200. 2. Đồng phân a. Đồng phân cấu tạo Ankan từ C4 trở lên có: - Đồng phân mạch C. - Đồng phân vị trí liên kết đôi. b. Đồng phân hình học - Anken từ C4 trở lên nếu mỗi C mang liên kết đôi đính với 2 nhóm nguyên tử khác nhau thì sẽ có 2 cach bố trí không gian dẫn tới 2 đồng phân hình học. - Đồng phân
cis: mạch C nằm cùng 1 phía. http://bloghoahoc.com – Chuyên trang tài liệu ôn thi Hóa Trang 10 Hiđrocacbon Hóa học - Đồng phân trans: mạch C nằm khác phía. III. TÍNH CHẤT VẬT LÍ 1. Nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy và khối lƣợng riêng 2. Tính tan và màu sắc - Không tan trong nước và là những chất không màu. IV. TÍNH CHẤT HÓA HỌC Liên kết ở nối đôi của anken kém bền vững, nên trong phản ứng dễ bị đứt ra để tạo thành liên kết với các nguyên tử khác. Vì thế, liên kết đôi C = C là trung tâm phản
ứng gây ra những phản ứng hóa học đặc trưng co anken như phản ứng cộng, phản ứng trùng hợp và phản ứng oxi hóa. 1. Phản ứng cộng hidro (phản ứng hidro hóa) - Khi có mặt chất xúc tác như Ni, Pt, Pd, ở nhiệt độ thích hợp, anken cộng hidro vào nối đôi tạo thành ankan tương ứng, phản ứng tỏa nhiệt. d 14n Chú ý dạng : A d B 14n 2 0 ,t R1R2CH – CHR3R4 R1R2C = CR3R4 + H2 xt - Tổng quát: CnH2n + H2 CnH2n+2 2. Phản ứng cộng halogen (phản ứng halogen hóa) a. Công clo xt CH2=CH2 +Cl2
CH2Cl-CH2Cl (thành dầu = olefin) t0 H H C H + Cl - Cl C H H C H Cl H C Cl H 1,2-diclo etan b. Cộng brom xt CH2=CH2 +Br2 CH2Br-CH2Br t0 xt R1R2C=CR3R4 + Br2 R1R2CBr-CBrR3R4 t0 http://bloghoahoc.com – Chuyên trang tài liệu ôn thi Hóa Trang 11 Hiđrocacbon CH3 Hóa học H C H + Br - Br C H CH3 C H Br H C Br H 1,2-dibrompropan - TQ: CnH2n + Br2 CnH2nBr2 Chú ý phải viết dạng công thức cấu tạo Phản ứng này được dùng để nhận biệt các hợp chất có liên kết đôi. (Anken làm mất màu dung dịch brom)
Nhận biết c. Cộng halogen (Cl) 4 CnH2nX2 CnH2n + X2 (dd) CCl 3. Phản ứng cộng axit và cộng nƣớc Nếu anken đối xứng thì sản phẫm chỉ có 1 sản phẫm Khi 1 anken cộng HX thu được 1 sản phẫm thì anken có cấu tạo đối xứng Nếu anken bất đối xứng R1 – CH = CH – R2 Khi cộng tác nhân bất đối xứng vào anken bất đối xứng thì tuân theo quy tắc Maccopnhicop: Khi cộng tác nhân bất đối xứng vào anken bất đối xứng thì phần mang điện tích dương (H+) ưu tiên cộng vào cacbon bậc thấp (nhiều hiđro hơn)
còn tác nhân mang điện tích âm ưu tiên cộng vào cacbon còn lại của liên kết đôi (ít hiđro hơn). * Cơ chế cộng: C + H+ C C C H C +A- C C H H C A a. Công axit * Cộng axit clohidric: CH3 - CH - CH2 CH3 - CH = CH2 + H - Cl Cl H CH3 - CH - CH2 H S¶n phÈm chÝnh S¶n phÈm phô Cl * Cộng axit sunfuric: - H2SO4 đặc (98%, t0 = 80 – 900C) ta thu được sản phẩm ankyl sunfat: CH3 - CH2O CH2 CH3 + CH2 = CH2 + H2SO4 CH2 CH2 - OSO3H CH3 - CH2O Axit etylsunfuric §ietyl sunfat * Cộng axit nitric HNO3: CH3 - CH - CH3
SO2 O - NO2 (SPC) CH3 - CH = CH2 + HNO3 CH3 - CH2 - CH2 - ONO2 (SPP) * Cộng axit hipohalogenơ: Axit hipohalogenơ cộng hợp vào nối đôi C = C của anken cho ta ankylclohiđrin http://bloghoahoc.com – Chuyên trang tài liệu ôn thi Hóa Trang 12 Hiđrocacbon Hóa học OH CH2 = CH2 + Cl - OH CH2 - CH2 + OH Cl CH2 - CH2 Cl Etylenclohidrin TQ: CnH2n + 1X CnH2n + HX b. Cộng nước (phản ứng hidrat hóa) - Ở nhiệt độ thích hợp và có xúc tác axit, anken cộng nước. H + ,t 0 CH3-CH2OH CH2=CH2+ HOH CH3 - CH
- CH3 OH CH3 - CH = CH2 + H2O (SPC) CH3 - CH2 - CH2 - OH (SPP) TQ: CnH2n + H2O H3PO4 t0, p [ H2SO4 (l), t0] Anken (Olefin) Nƣớc 4. Phản ứng trùng hợp CnH2n + 1OH Rƣợu đơn chức no mạch hở 0 , xt , P [ - C – C - ] n C = C t CT: nA t0, p xt A' n A là monome, A' n là polime n là hệ số trùng hợp. VD: CH2=CH2 t 0, p xt CH2-CH2 n P.E CH2=CH t 0, p xt CH2-CH CH 3 n P.P CH 3 Phản ứng trùng hợp là quá trình liên kết tiếp nhiều phân tử nhỏ giống nhau hoặc tương tự nhau tạo thành những phân tử rất
lớn gọi là polime. Trong phản ứng trùng hợp, chất đầu (các phân tử nhỏ) được gọi là monome. Sản phẩm của phản ứng gồm nhiều mắt xích monome hợp thành nên được gọi là polime. Số lượng mắt xích monome trong một phân tử polime gọi là hệ số trùng hợp và kí hiệu là n. 5. Phản ứng oxi hóa a. Oxi hóa hoàn toàn 3n CnH2n + O2 nCO2 + nH2O ; ∆H < 0 2 * Nhận xét: Khi đốt cháy một hidrocacbon hay nhiều hidrocacbon thuộc cùng dãy đồng đẳng thu được: nCO2 nH 2O hoặc nCO2 1,5n H 2O Các
hidrocacbon đó thuộc dãy đồng đẳng anken hay xicloankan. Đốt cháy hỗn hợp ankan + anken (xicloankan) thì nCO2 nH 2O và nankan nH 2O nCO2 http://bloghoahoc.com – Chuyên trang tài liệu ôn thi Hóa Trang 13 Hiđrocacbon Hóa học Đốt chay hỗn hợp anken + ankin (ankadien) thì nCO2 nH 2O và n ankin nCO2 n H 2O b. Oxi hóa không hoàn toàn xt, t 0 CH3CHO CH2=CH2 + 1/2O2 - Dung dịch KMnO4 loãng ở nhiệt độ thường oxi hóa nối đôi của anken thành 1,2 – điol. (Nhận biết sự có mặt nối đôi
của anken Làm mất màu thuốc tím (kalipenmanganat)). -1 -1 +7 0 0 +4 3 R-CH(OH) – CH(OH)-R’ + 2 MnO2 + 2 KOH 3 R-CH=CH-R’ + 2 KMnO4 + 4 H2O Anken Kali pemanganat Rượu đa chức Mangan đioxit (chất khử ) (chất oxi hóa) (kết tủa màu đen) 3 CnH2n(OH)2 + 2 MnO2 + 2 KOH 3 CnH2n + 2 KMnO4 + 4 H2O Anken Kali pemanganat Rượu đa chức Mangan đioxit TQ: 3CnH2n(OH)2 + 2MnO2 + 2KOH 3CnH2n + 2KMnO4 + 4H2O VD: 3CH2=CH2 + 2KMnO4 + 4H2O 3HOCH2-CH2OH + 2MnO2 + 2KOH V. ĐIỀU CHẾ VÀ ỨNG DỤNG 1.
Điều chế a. Đehiđrat- hóa (tách nước, loại nước) rượu đơn chức no mạch hở, thu được anken (olefin) 0 2 SO 4 (ð) , 180 C CnH2n CnH2n + 1OH H + Rƣợu đơn chức no mạch hở (n ≥ 2) Anken, Olefin H2O Nƣớc * Lưu ý * Rượu nào mà sau khi đehiđrat hóa thu được anken hay olefin thì đó là rượu đơn chức no mạch hở và phân tử có chứa số nguyên tử C ≥ 2. Rượu này có công thức tổng quát là CnH2n + 1OH với n ≥ 2. * Qui tắc Zaixep: Khi một rượu đơn chức no mạch loại nước thu được hai anken khác nhau, thì
anken tạo ra nhiều hơn (sản phẩm chính) là ứng với mất H ở C có bậc cao hơn. Còn anken tạo ra ít hơn (sản phẩm phụ) là ứng với sự mất H http://bloghoahoc.com – Chuyên trang tài liệu ôn thi Hóa Trang 14 Hiđrocacbon Hóa học ở C có bậc thấp hơn. (Hay sản phẩm chính ứng với anken có mang nhiều nhóm thế hơn, hay ứng với anken có chứa nhiều Hα hơn). Anken b. Ankin 0 ,t CnH2n + H2 Pd ,t 0 R-CH=CH-R’ R-C ≡ C-R’ + H2 Pd CnH2n-2 Ví dụ: 0 ,t CH2 = CH2 CH CH + H2 Pd Axetilen Hidro
Etilen Pd ,t 0 CH3 - C CH + H2 CH3- CH = CH2 Propin Hidro Propen Để phản ứng cộng H2 vào ankin tạo ra chủ yếu là anken thì dùng H2 không dư và dùng xúc tác Palađi (Pd) (không dùng Ni, Pt làm xúc tác). c. Dẫn xuất monohalogen của ankan tác dụng KOH trong rượu, đun nóng, tạo anken 0 t R-CH=CH2 R-CH2-CH2-X KOH/ruou, + HX ruou, t 0 R-CH2-CH2-X + KOH R-CH=CH2 + KX + H2O Ví dụ: 0 t CH2=CH2 CH3-CH2-Cl + KOH ruou, Clometan, Etyl clorua Etilen + KCl + Kali clorua
http://bloghoahoc.com – Chuyên trang tài liệu ôn thi Hóa H2O Nước Trang 15 Hiđrocacbon Hóa học 0 t CH3-CH=CH2 + KBr + H2O CH3-CH2-CH2-Br + KOH ruou, d. Từ Ankan điều chế Anken (thực hiện phản ứng cracking) Cn’H2n’+2 CnH2n+2 cracking + CmH2m Ankan Ankan Anken Parafin Parafin (n’ nH2O * Oxi hóa không hoàn toàn - Buta – 1,3 – đien và isopren làm mất màu dung dịch KMnO4 (nhận biết) III. ĐIỀU CHẾ VÀ ỨNG DỤNG 1. Điều chế a. Điều chế buta – 1,3 – đi en *
Đê hidro hóa butan hoặc buten ở nhiệt độ (6000C) có mặt chất xúc tác (Cr2O3): to.xt CH3-CH2-CH2-CH3 CH2=CH-CH=CH2 + 2H2 to.xt C4H8 CH2 = CH – CH = CH2 + H2 * Đêhidro hóa và hidrat hóa ancol etylic nhờ xúc tác (ZnO hoặc MgO và Al2O3) / Al2O3 ( 4000 C 5000 C ) CH2 = CH – CH = CH2 + H2 + H2O 2CH3CH2OH MgO * Đi từ axetilen H 2 ( xt :Pd ) / NH 4CL(1500 C ) CH2 = CH – CH = CH2 CH2 = CH – C ≡ CH 2CH ≡ CH CuCl * Tổng hợp Konbe (Đức): CH2 = CH – CH =
CH2 + 2CO2 ↑+ 2NaOH + H2↑ 2CH2 = CH – COONa + 2H2O đpdd b. Điều chế isopren Đêhidro hóa isopren và isopenten (sản phẩm crackinh dầu mỏ): CH3CHCH2CH3 t 0,xt CH3 CH2=C-CH=CH2 CH3 2. Ứng dụng - Điều chế polibutadien hoặc poliisopren là những chất đàn hồi sản xuất cao su. Cao su buna được dùng làm lốp xe, nhựa trám thuyền,.. http://bloghoahoc.com – Chuyên trang tài liệu ôn thi Hóa Trang 20 - Xem thêm - Tài liệu vừa đăngTài liệu xem nhiều |
