Tính chất hóa học của alkane | Tính chất vật lí, nhận biết, điều chế, ứng dụng

Bài viết về tính chất hóa học của alkane gồm đầy đủ thông tin về tính chất một số alkane thường gặp, đồng đẳng, đồng phân, danh pháp, cách điều chế, ứng dụng, .... Mời các bạn đón xem:

Tính chất hóa học của alkane

Tính chất một số alkane thường gặp

• Tính chất hóa học của methane CH₄
• Tính chất của Etan C₂H₆
• Tính chất hóa học của propane C₃H₈
• Tính chất hóa học của Butan C₄H₁₀
• Tính chất hóa học của Pentan C₅H₁₂
• Tính chất hóa học của Hexan C_̉6H₁₄

I. Đồng đẳng, đồng phân

1.Đồng đẳng

- alkane: methane (CH₄), etan (C₂H₆), propane ( C₃H₈ ), các butan ( C₄H₁₀), các pentan ( C₅H₁₂), ... có công thức chung là C_nH_2n+2 (n ≥ 1). Chúng hợp thành dãy đồng đẳng gọi là dãy đồng đẳng của methane.

2.Đồng phân

a) Đồng phân mạch cacbon

- Ở dãy đồng đẳng của methane, từ thành viên thứ tư trở đi, mỗi thành viên đều gồm nhiều đồng phân.

- Thí dụ: Ứng với công thức C₄H₁₀ (thành viên thứ tư của dãy đồng đẳng) có hai đồng phân cấu tạo.

=> Nhận xét: alkane từ C₄H₁₀ trở đi có đồng phân cấu tạo, đó là đồng phân mạch cacbon.

b) Bậc của cacbon

- Bậc của một nguyên tử C ở phân tử alkane bẳng số nguyên tử C liên kết trực tiếp với nó.

- alkane mà phân tử chỉ chứa C bậc I và C bậc II (không chứa C bậc III và C bậc IV) là alkane không phân nhánh.

- alkane mà phân tử có chứa C bậc III hoặc C bậc IV là alkane phân nhánh.

II. Danh pháp

1. Alkane không phân nhánh

- Theo IUPAC, tên của 10 alkane không phân nhánh đầu tiên được gọi như sau:

Bảng 1.1. Tên mười alkane và nhóm ankyl không phân nhánh đầu tiên

- Nhóm nguyên tử còn lại sau khi bớt một nguyên tử H từ phân tử alkane, có công thức C_nH_2n+1, được gọi là nhóm ankyl. Tên của nhóm ankyl không nhánh lấy từ tên của alkane tương ứng đổi đuôi an thành đuôi yl.

2. Alkane phân nhánh

- Theo IUPAC, tên của alkane phân nhánh được gọi theo kiểu tên thay thế:

Số chỉ vị trí – Tên nhánh + Tên mạch chính + an

    + Mạch chính là mạch dài nhất, có nhiều nhánh nhất. Đánh số các nguyên tử cacbon thuộc mạch chính bắt đầu từ phía phân nhánh sớm hơn.

    + Gọi tên mạch nhánh (tên nhóm ankyl ) theo thứ tự vần chữ cái. Số chỉ vị trí nhánh nào đặt ngay trước gạch nối với tên nhánh đó.

Thí dụ:

III. Cấu trúc phân tử

-Sự hình thành liên kết trong phân tử alkane.

    + Hình 1.1. Sự hình thành liên kết ở CH₄ (a) và ở phân tử C₂H₆ (b)

-Các nguyên tử C alkane ở trạng thái lai hóa sp³. Mỗi nguyên tử C nằm ở tâm của tứ diện mà 4 đỉnh là các nguyên tử H hoặc C, liên kết C-C, C-H đều là liên kết xích ma. Các góc hóa trị đều gần bằng 109,5 độ.

IV. Tính chất vật lí

-Ở điều kiện thường, các alkane từ C₁ đến C₄ ở trạng thái khí, từ C₅ đến khoảng C₁₈ ở trạng thái lỏng, từ khoảng C₁₈ trở đi ở trạng thái rắn.

- Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi và khối lượng riêng của alkane nói chung đều tăng theo số lượng nguyên tử cacbon trong phân tử tức là tăng theo phân tử khối. alkane nhẹ hơn nước.

- alkane không tan trong nước, khi trộn vào nước thì tách lớp nổi lên trên người ta nói chúng kị nước. alkane là những dung môi không phân cực hòa tan tốt những chất không phân cực như dầu, mỡ... chúng là những chất ưa dầu mỡ và ưa bám dính quần áo, lông, da. Những alkane lỏng có thể thấm qua da và màng tế bào.

- alkane đều là những chất không màu.

- Các alkane nhẹ nhất như methane, etan, propane là những khí không mùi. alkane từ C₅ – C₁₀ có mùi xăng, từ C₁₀– C₁₆ có mùi dầu hỏa. Các alkane rắn rất ít bay hơi nên hầu như không mùi.

V. Tính chất hóa học

1.Phản ứng thế

- Khi chiếu sáng hoặc đốt nóng hỗn hợp methane và clo xảy ra phản ứng thế lần lượt các nguyên tử hiđro bằng clo:

- Các đồng đẳng của methane cũng tham gia phản ứng thế tương tự như methane.

- Phản ứng thế H bằng halogen thuộc loại phản ứng halogen hóa, sản phẩm hữa cơ có chứa halogen gọi là dẫn xuất halogen.

2.Phản ứng tách (gãy liên kết )

- Nhận xét: Dưới tác dụng của nhiệt và xúc tác (Cr₂O₃, Fe, Pt,... ), các alkane không những bị tách hiđro tạo thành hydrocarbon không no mà còn bị gãy các liên kết C-C tạo ra các phân tử nhỏ hơn.

3.Phản ứng oxi hóa

-methane cháy tạo thành khí carbon dioxide và hơi nước.

-Phản ứng trên tỏa nhiều nhiệt. Hỗn hợp gồm một thể tích methane và hai thể tích oxi là hỗn hợp nổ mạnh.

-Các alkane đầu dãy đồng đẳng đều rất dễ cháy và tỏa nhiều nhiệt. Khí CO₂, hơi nước và nhiệt tạo ra nhanh hơn nên có thể gây nổ.

-Nếu không đủ oxi, alkane bị cháy không hoàn toàn, khi đó ngoài CO₂ và H₂O còn tạo ra các sản phẩm như CO, muội than, không những làm giảm năng suất tảo nhiệt mà còn gây độc hại cho môi trường.

-Khi có xúc tác và nhiệt độ thích hợp, alkane bị oxi hóa không hoàn toàn tạo thành dẫn suất chứa oxi.

4.Phản ứng nhiệt phân

VI. Điều chế

a)Trong công nghiệp

- methane và các đồng đẳng được tách từ khí thiên nhiên và dầu mỏ.

b)Trong phòng thí nghiệm

- Khi cần một lượng nhỏ methane, người ta nung sodium acetate với vôi tôi xút, hoặc có thể cho nhôm cacbua tác dụng với nước:

VII. Ứng dụng

- Dùng làm nhiên liệu (CH₄ dùng trong đèn xì để hàn, cắt kim loại).

- Dùng làm dầu bôi mỡ bôi trơn, chống gỉ. Sáp pha thuốc mỡ và đun nấu

- Dùng làm 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, amonia, methyl alcohol, formic aldehyde, ...

Xem thêm tính chất hóa học của các chất khác:

• Tính chất của Kim loại
• Tính chất của Kim loại kiềm
• Tính chất của Kim loại kiềm thổ
• Tính chất của Phi kim
• Tính chất của alkene
• Tính chất của alkyne

---