Chuyên đề HIĐROCACBON - upload.exam24h.com thuyet hidrocacbon day du... · 3, Fe, Pt,..), các ankan không những bị tách hidro tạo thành hidrocacbon không no mà còn

Hiđrocacbon Hóa học

http://bloghoahoc.com – Chuyên trang tài liệu ôn thi Hóa Trang 1

A. HIDROCACBON NO

ANKAN (CnH2n+2, n1) (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 (n1)

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.

- t0

S 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

CH3CH3

CH3CH2CH3

CH3[CH2]2CH3

CH3[CH2]3CH3

CH3[CH2]4CH3

CH3[CH2]5CH3

CH3[CH2]6CH3

CH3[CH2]7CH3

CH3[CH2]8CH3

Metan

Etan

Propan

Butan

Pentan

Hexan

Heptan

Octan

Nonan

Đecan

CH3-

CH3CH2-

CH3CH2CH2-

CH3[CH2]2CH2-

CH3[CH2]3CH2-

CH3[CH2]4CH2-

CH3[CH2]5CH2-

CH3[CH2]6CH2-

CH3[CH2]7CH2-

CH3[CH2]8CH2-

Metyl

Etyl

Propyl

Butyl

Pentyl

Hexyl

Heptyl

Octyl

Nonyl

Đecyl

* Tham khảo thêm

C11H24 Undecan

C12H26 Dodecan

C13H28 Tridecan

C14H30 Tetradecan

Chuyên đề

2 HIĐROCACBON

VẤN ĐỀ 1: LÝ THUYẾT



C15H32 Pentadecan

C16H34 Hexadecan

C17H36 Heptadecan

C18H38 Octadecan

C19H40 Nonadecan

C20H42 Eicosan

C11H24 Undecan

C12H26 Dodecan

C13H28 Tridecan

C14H30 Tetradecan

C15H32 Pentadecan

C16H34 Hexadecan

C17H36 Heptadecan

C18H38 Octadecan

C19H40 Nonadecan

C20H42 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)



III. CẤU TRÚC PHÂN TỬ ANKAN

1. Sự hình thành liên kết trong phân tử ankan

- C lai hoá sp

3 các góc liên kết 109,5

0

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/cm

3)

Metan

Etan

Propan

Butan

Pentan

Hexan

Heptan

Octan

Nonan

Đecan

CH4

CH3CH3

CH3CH2CH3

CH3[CH2]2CH3

CH3[CH2]3CH3

CH3[CH2]4CH3

CH3[CH2]5CH3

CH3[CH2]6CH3

CH3[CH2]7CH3

CH3[CH2]8CH3

C1

C2

C3

C4

C5

C6

C7

C8

C9

C10

- 183

- 183

- 188

- 138

- 130

- 95

- 91

- 57

- 54

- 30

- 162

- 89

- 42

- 0,5

36

69

98

126

151

174

0,415 (-1460C)

0,561 (-1000C)

0,585 (-450)

0,600 (00C)

0,626 (200C)

0,660 (200C)

0,684 (200C)

0,703 (200C)

0,718 (200C)

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



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:

CH4 + Cl2 asCH3Cl + HCl

Metyl clorua (clometan)

CH3Cl +Cl2 asCH2Cl2 + HCl

Metylen clorua (điclometan)

CH2Cl2 + Cl2 asCHCl3 + HCl

Clorofom (triclometan)

CHCl3 + Cl2 asCCl4 + HCl

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-CH2-CH3

CH3-CHCl-CH3

CH3-CH2-CH2Cl

+Cl2/as

-HCl

(57%)

(43%)

CH3-CH2-CH3

CH3-CHBr-CH3

CH3-CH2-CH2Br

+Br2/as

-HBr

(97%)

(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:

CH4 + Cl2 asktCH3Cl + HCl

Bước khơi mào.

Cl – Cl AS Cl + Cl (1)

Bước phát triển dây chuyền.

CH3 – H + Cl CH3 + HCl (2)

CH3 + Cl – Cl CH3Cl + 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):

Cl + Cl Cl2 (4)

CH3 + Cl CH3Cl (5)



CH3 + CH3 CH3-CH3 (6)

CnH2n + 2 + X2 sángánh CnH2n + 1X + HX

Ankan Halogen Dẫn xuất monohalogen của ankan Hiđro halogenua

Tổng quát: CnH2n + 2 + xCl2 sángánh 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)

CnH2n + 2 xt), p , (t Cracking 0

Cn’H2n’ + 2 + C(n - n’)H2(n - n’)

Ankan (Parafin) Ankan (Parafin) Anken (Olefin)

(n’ < n) (n- n’ ≥ 2)

Hoặc

2)(22

,,

22

0

mnmnmm

Ptxt

nn HCHCHC )0;2( mnm

Hoặc

CnH2n+2 0500 C, xt

CaH2a+2 + CbH2b

(n = a+b; a ≥ 0 và b ≥ 2)

CH3 – CH3 0500 C, xt

CH2=CH2 + H2

CH3CH2CH2CH35000C

xt

CH3CH=CHCH3+H2

CH3CH=CH2+CH4

CH2=CH2+CH3CH3

CH3CH=CHCH3+H2+)

CH3-CH2-CH3 xt), p , (t Cracking 0

CH4 + CH2=CH2

Propan Metan Eten (Etilen)

* Phản ứng tách H2 (Đề hiđro hoá ).

CnH2n+2 xtC ,5000

CnH2n + H2

Ví dụ:

CH3 – CH3 xtC ,5000

CH2 = CH2 + H2

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:

CnH2n +2 +

2

13nO2

0t nCO2 + (n + 1)H2O H 0

Ankan (n mol) (n + 1) mol

* Lưu ý



- 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:

OHCO nn22

Hoặc 22

5,1 COO nn

Các hidrocacbon đó thuộc dãy đông đẳng ankan và

22 COOHhh nnn hoặc )5,1(222 COOhh nnn

b. Oxi hóa không hoàn toàn

CH4 + O2 0t C, xt

HCH=O+ H2O

…

4. Phản ứng phân hủy

a. Phân hủy bởi nhiệt

2

/100

22 )1(0

HnnCHC ngkhikhongcokhoC

nn

Đặc biệt:

222

ln/1500

4 320

HHCCHlC

b. Phân hủy bởi clo

CnH2n+2 + (n+1) Cl2 tiacuctimt /0

nC + 2(n+1) HCl

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)

2CnH2n+1X + 2Na khanete,(CnH2n+1)2 + 2NaX

* 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)



2RCOONa + 2H2O đpdd

R – R + 2CO2 + 2NaOH + H2

b. Phương pháp giảm mạch cacbon

Phương pháp Đuma

RCOONa + NaOH 0,tCaO

RH + Na2CO3

1. CH3COONa + NaOH 0,tCaO

CH4 + Na2CO3

2. CH2(COONa)2 + 2NaOH 0,tCaO CH4 + 2Na2CO3

Phương pháp crackinh

CnH2n+2 crackingCmH2m + C(n-m)H2(n-m)+2 ( mnm ,2 )

c. Phương pháp giữ nguyên mạch cacbon

Hidro hóa anken, ankin, ankađien tương ứng

CnH2n + H2 0,tNi

CnH2n+2

CnH2n – 2 + 2H2 0,tNi

CnH2n+2

Đi từ ancol no, đơn chức

CnH2n+1OH + 2HI C0200

CnH2n+2 + H2O + I2

d. Một số phương pháp khác

Từ nhôm cacbua

Al4C3 + 12H2O 3CH4 + 4Al(OH)3

Al4C3 + 12HCl 3CH4 + 4AlCl3

Al4C3 + 6H2SO4 3CH4 + 2Al2(SO4)3

Từ C và H2

C + 2H2 CNi 0500,CH4

========== o0o ==========



XICLOANKAN (CnH2n, n3)

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:

Th1: 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

CH2

H2C – CH2 hay

C3H6

Xiclopropan

H2C – CH2

| |

H2C – CH2 hay

C4H8

Xiclobutan

CH2

H2C CH2

H2C – CH2 hay

C5H10

Xiclopentan

H2C – CH2

H2C CH2

H2C – CH2 hay

C6H12

Xiclohexan

Công thức và tên chung CnH2n ; n 3 Xicloankan



II. TÍNH CHẤT VẬT LÍ

Xicloankan

tnc,0C -127 -90 -94 7

ts, 0C -33 13 49 81

Khối lượng riêng

g/cm3 (nhiệt độ)

0,689

(-400C)

0,703

(00C)

0,755

(200C)

0,778

(200C)

Màu sắc

Tính tan

Không màu

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 CH3CH2CH3Ni, t0

+ Br2 CH2BrCH2CH2Br

+ HBr CH3CH2CH2Br + Vòng 4 cạnh (+H2):

+ H2 CH3CH2CH2CH3Ni, t0

* Chú ý: Vòng 5, 6 cạnh trở đi không có phản ứng cộng mở vòng trong đk trên.


+ Cl2as

Cl

+ HCl

+ Br2 + HBr

Brt0


n 2n+2 2 2 2

3nC H + O nCO + (n+1) H O

2 ; H 0

VD: C6H12 + 9O2 0t

6CO2 + 6H2O

- Xicloankan không làm mất màu dd KMnO4.

IV. ĐIỀU CHẾ

- Chưng cất từ dầu mỏ.

- Ankan (C5-C7):

+ H2CH3CH2CH2CH2CH2CH3

xt, t0



B. HIDROCACBON KHÔNG NO

ANKEN (CnH2n, n2) (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 (n2).

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 CH2=C(CH3)-CH3: isobutilen

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 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.



- 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.

Chú ý dạng : 214

14

n

n

d

d

B

A

R1R2C = CR3R4 + H2 0,txt

R1R2CH – CHR3R4

- Tổng quát:

CnH2n + H2 CnH2n+2

2. Phản ứng cộng halogen (phản ứng halogen hóa)

a. Công clo

CH2=CH2 +Cl2 0

xt

tCH2Cl-CH2Cl (thành dầu = olefin)

C C

H

H

H

H

+ Cl - Cl C C

H

H

H

H Cl Cl1,2-diclo etan

b. Cộng brom

CH2=CH2 +Br2 0

xt

tCH2Br-CH2Br

R1R2C=CR3R4 + Br2 0

xt

t R1R2CBr-CBrR3R4



C C

H

H

CH3

H

+ Br - Br C C

H

H

CH3

H Br Br1,2-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)

CnH2n + X2 (dd) 4CClCnH2nX2

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 C + H+ C C

H

C C

H

+A- C C

H A

a. Công axit

* Cộng axit clohidric:

CH3 - CH = CH2 + H - Cl

CH3 - CH - CH2

CH3 - CH - CH2

Cl H

H Cl

S¶n phÈm chÝnh

S¶n phÈm phô

* Cộng axit sunfuric:

- H2SO4 đặc (98%, t0 = 80 – 90

0C) ta thu được sản phẩm ankyl sunfat:

CH2

CH2

CH3

CH2 - OSO3H

+ CH2 = CH2

CH3 - CH2O

CH3 - CH2O

SO2+ H2SO4

Axit etylsunfuric §ietyl sunfat * Cộng axit nitric HNO3:

CH3 - CH = CH2 + HNO3

CH3 - CH - CH3

CH3 - CH2 - CH2 - ONO2

O - NO2 (SPC)

(SPP) * Cộng axit hipohalogenơ:

Axit hipohalogenơ cộng hợp vào nối đôi C = C của anken cho ta ankylclohiđrin



CH2 = CH2 + Cl - OH CH2 - CH2 + OH CH2 - CH2

Cl Cl

OH

Etylenclohidrin TQ:

CnH2n + HX CnH2n + 1X

b. Cộng nước (phản ứng hidrat hóa)

- Ở nhiệt độ thích hợp và có xúc tác axit, anken cộng nước.

CH2=CH2+ HOH+ 0H ,t

CH3-CH2OH

CH3 - CH = CH2 + H2O

CH3 - CH - CH3

CH3 - CH2 - CH2 - OH

OH (SPC)

(SPP) TQ:

CnH2n + H2O CnH2n + 1OH

Anken (Olefin) Nƣớc Rƣợu đơn chức no mạch hở

4. Phản ứng trùng hợp

n C = C Pxtt ,,0

[ - C – C - ]

t0, p

xtnA A'CT: n

A' nA là monome, là polime

n là hệ số trùng hợp.

VD:

CH2=CH2

t0, p

xtCH2-CH2 n P.E

CH2=CHt0, p

xtCH2-CH n P.P

CH3CH3

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.


a. Oxi hóa hoàn toàn

CnH2n + 3 n

2O2 nCO2 + nH2O ; ∆H < 0

* Nhận xét:

Khi đốt cháy một hidrocacbon hay nhiều hidrocacbon thuộc cùng dãy đồng đẳng thu được:

OHCO nn22

hoặc OHCO nn22

5,1 Các hidrocacbon đó thuộc dãy đồng đẳng anken hay xicloankan.

Đốt cháy hỗn hợp ankan + anken (xicloankan) thì OHCO nn

22 và

22 COOHankan nnn

H3PO4 t0, p

[ H2SO4 (l), t0]



Đốt chay hỗn hợp anken + ankin (ankadien) thì OHCO nn

22 và OHCOankin nnn

22


CH2=CH2 + 1/2O2 0xt, t

CH3CHO

- 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=CH-R’ + 2 KMnO4 + 4 H2O 3 R-CH(OH) – CH(OH)-R’ + 2 MnO2 + 2 KOH

Anken Kali pemanganat Rượu đa chức Mangan đioxit

(chất khử ) (chất oxi hóa) (kết tủa màu đen)

3 CnH2n + 2 KMnO4 + 4 H2O 3 CnH2n(OH)2 + 2 MnO2 + 2 KOH

Anken Kali pemanganat Rượu đa chức Mangan đioxit

TQ:

3CnH2n + 2KMnO4 + 4H2O 3CnH2n(OH)2 + 2MnO2 + 2KOH

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)

CnH2n + 1OH C180 , (ð) SOH 0

42 CnH2n + H2O

Rƣợu đơn chức no mạch hở (n ≥ 2) Anken, Olefin 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



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).

b. Ankin Anken

CnH2n-2 + H2 0,tPd

CnH2n

R-C ≡ C-R’ + H2 0,tPd

R-CH=CH-R’

Ví dụ:

CH CH + H2 0,tPd

CH2 = CH2

Axetilen Hidro Etilen

CH3 - C CH + H2 0,tPd

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

R-CH2-CH2-X 0tKOH/ruou,

R-CH=CH2 + HX

R-CH2-CH2-X + KOH 0truou,

R-CH=CH2 + KX + H2O

Ví dụ:

CH3-CH2-Cl + KOH 0truou,

CH2=CH2 + KCl + H2O

Clometan, Etyl clorua Etilen Kali clorua Nước



CH3-CH2-CH2-Br + KOH 0truou, CH3-CH=CH2 + KBr + H2O

d. Từ Ankan điều chế Anken (thực hiện phản ứng cracking)

CnH2n+2 cracking

Cn’H2n’+2 + CmH2m

Ankan Ankan Anken

Parafin Parafin (n’<n) Olefin

e. α,β- Đihalogenankan tác dụng với bột kim loại kẽm hay đồng, thu được anken

* Lƣu ý

Người ta thường áp dụng phương pháp điều chế này để tách lấy riêng anken ra khỏi hỗn hợp các chất hữu cơ.

Cho hỗn hợp các chất hữu cơ có chứa anken tác dụng với nước brom thì anken bị giữ lại vì có phản ứng cộng

brom và tạo sản phẩm hòa tan trong nước brom. Sau đó cho bột kim loại kẽm vào, sẽ tái tạo được anken.




CnH2nBr2 + Zn CnH2n + ZnBr2

Sản phẩm cộng brom Kẽm Anken Kẽm bromua

Thí dụ: Tách lấy riêng etilen ra khỏi hỗn hợp gồm hai khí metan và etilen.

Cho hỗn hợp hai khí trên qua nước brom có dư. Tất cả etilen bị giữ lại vì có phản ứng cộng brom. Metan

không tác dụng với brom dung dịch, không hòa tan trong nước của dung dịch, thoát ra khỏi bình đựng

nước brom, thu được metan. Sau đó cho bột kẽm lượng dư vào phần dung dịch còn lại, sẽ tái tạo được

etilen. Etilen tạo ra, không hòa tan trong nước, thoát ra, thu được riêng.

TQ:

Đề hidro ankan tương ứng

CnH2n+2 Ptxt ,, 0

CnH2n + H2

Đề hidro hóa ancol tương ứng

CnH2n+1OH CtSOH 00

42 170,CnH2n + H2O

Cộng hidro vào ankin (xt: Pd) hoặc ankadien (xt: Ni) tương ứng

CnH2n-2 + H2 0,txt

CnH2n

Crackinh ankan

CnH2n+2 crackingCmH2m + Cn-mH2(n-m)+2

Loại HX ra khỏi dẫn xuất mônhalogen của ankan tương ứng

CnH2n+2 0,, tancolKOH

CnH2n +HX

Loại X2 ra khỏi dẫn xuất , - đihalogen của ankan tương ứng

R – CHX – CHX – R’ + Zn R – CH = CH – R’ + ZnX2

2. Ứng dụng

a. Từ anken điều chế được polime tương ứng (Thực hiện phản ứng trùng hợp)

Ví dụ:

n CH2=CH2 ),( 0 xttTH

(-CH2-CH2-)n

poli etilen

b. Từ anken điều chế được rượu đơn chức no mạch hở, rượu nhị chức no mạch hở

CnH2n + H2O CnH2n + 1OH

Anken (Olefin) Nƣớc Rƣợu đơn chức no mạch hở


Anken Nƣớc brom Dẫn xuất đibrom của ankan

CnH2nBr2 + 2NaOH CnH2n(OH)2



Dẫn xuất đibrom của ankan Dung dịch xút Rượu nhị chức no mạch hở

Ví dụ: CH2=CH2 + H2O CH3-CH2-OH

(C2H4) (C2H5OH)

Etilen Etanol , Rượu etylic

CH2 = CH – CH3 + Br2

propen, Propilen Nước brom 1,2-Dibrompropan, Propylen bromua

(Hoặc cho anken CnH2n tác dụng trực tiếp với dung dịch KMnO4 ta cũng thu được rượu nhị chức no mạch hở

CnH2n(OH)2 như đã biết ở 4)

c. Từ anken điều chế được ankan tương ứng

CnH2n + H2 0,tNi

CnH2n +2

Anken Hiđro Ankan

Olefin Parafin

Ví dụ:

CH2=CH2 + H2 0,tNi

CH3-CH3

Etilen Hiđro Etan

CH3-CH=CH-CH3 + H2 0,tNi

CH3-CH2-CH2-CH3

But-2-en n-Butan

d. Từ etilen điều chế được rượu etylic, anđehit axetic, axit axetic, este etylaxetat, đietyl ete

Ví dụ: CH2=CH2 + H2O CH3-CH2-OH

(C2H4) (C2H5OH)

Etilen Etanol , Rượu etylic

CH3-CH2-OH + CuO 0t

CH3-CHO + Cu + H2O

Rượu etylic Đồng (II) oxit Anđehit axetic Đồng Nước

e. Khí etilen còn được dùng để giú trái cây cho mau chín. Vì etilen có tác dụng kích thích sự hoạt động các

men làm trái cây mau chín.

CH2 – CH – CH3 Br Br

H3PO4 280-300

0C

70 – 80 atm

H3PO4 280-300

0C

70 – 80 atm



ANKANĐIEN (CnH2n-2, n3) (ĐIOLEFIN)

I. PHÂN LOẠI

- Hidrocacbon mà trong phân tử có 2 liên kết đôi C = C gọi là đien, có 3 liên kết C = C gọi là trien,… chúng

được gọi chung là polien.

- Hai liên kết đôi trong phân tử đien có thể liền nhau (loại liên kết đôi liền), ở cách nhau một liên kết đơn (loại

liên kết đôi không liên hợp).

Thí dụ:

CH2=C=CH2: propadien

CH2=CH-CH=CH2: buta-1,3-dien

CH2=C(CH3)-CH=CH2: 2-metylbuta-1,3-dien

CH2=CH-CH2-CH=CH2: penta-1,4-dien

- Ankađien mà hai liên kết đôi ở cách nhau một liên kết đơn được gọi là ankađien liên hợp. Buta – 1,3 – đien

(thường gọi đơn giản là butađien) và 2 – metylbuta – 1,3 – đ ien (thường gọi là isopren) là hai ankađien liên

hợp đặc biệt quan trọng.

- Ankađien phân thành ba loại:

Ankađien có hai liên kết đôi cạnh nhau.

Thí dụ: CH2 = C = CH2 anlen

Ankađien có hai liên kết đôi cách nhau 1 liên kết đơn được gọi là ankađien liên hợp

Thí dụ: CH2=CH-CH=CH2: buta-1,3-dien

Ankađien có hai liên kết đôi cách nhau từ hai liên kết đơn trở lên.

Thí dụ: CH2=CH-CH2-CH=CH2: penta-1,4-dien

II. CẤU TRÚC PHÂN TỬ VÀ PHẢN ỨNG CỦA BUTAĐIEN VÀ ISOPREN

1. Cấu trúc phân tử butađien

- C lai hóa sp

2.

- C, H nằm trên cùng 1 phân tử.

- Các AO-p // nên xen phủ liên tục.

2. Phản ứng của buta – 1,3 – đien và isopren

a. Cộng hidro

CH2=CH-CH=CH2 +H2 0Ni, t

CH3-CH2-CH2-CH3

CH2=C(CH3)-CH=CH2 0Ni, t

CH3-C(CH3)-CH2-CH3

b. Cộng halogen và hidro halogen

CH2=CH-CH=CH2 +Br2 1:1 CH2Br-CHBr-CH=CH2 + CH2Br-CH=CH-CH2Br

-800C 20% 80%

+400C 80% 20%

CH2=CH-CH=CH2 +Br2 1:1 CH3-CHBr-CH=CH2 + CH3- CH-CH=CH2Br

-800C 20% 80%

+400C 80% 20%

* Cơ bản

Cộng brom:

Cộng 1,2: 80oCCH2=CH-CHBr-CH2Br

Cộng 1,4: 40oCCH2Br-CH=CH-CH2Br

Cộng đồng thời vào 2 lk đôi:

CH2Br-CHBr-CHBr-CH2Br

Cộng hiđrohalogenua:

Cộng 1,2: 80oCCH2=CH-CHBr-CH3 (sản phẩm chính)

Cộng 1,4: 40oCCH3-CH=CH-CH2Br (sản phẩm chính)



Ở nhiệt đô thấp thì ưu tiên tạo thành sản phẩm cộng 1,2; ở nhiệt độ cao thì ưu tiên tạo ra sản phẩm cộng

1,4. Nếu dùng dư tác nhân (Br2, Cl2,…) thì chúng có thể cộng vào cả 2 liên kết C = C.

c. Phản ứng trùng hợp

n CH2=CH-CH=CH2 CH2-CH=CH-CH2

t0,xt

p n

CH2-C=CH-CH2

t0,xt

p

CH3

nn CH2=C-CH=CH2

CH3 - Cao su butadien và cao su isopren.

d. Phản ứng oxi hóa

* Phản ứng oxi hóa hoàn toàn

CnH2n-2 + 3n 1

2

O2 nCO2 + (n-1)H2O

nCO2 > 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):

CH3-CH2-CH2-CH3to.xtCH2=CH-CH=CH2 + 2H2

C4H8 to.xt CH2 = CH – CH = CH2 + H2

* Đêhidro hóa và hidrat hóa ancol etylic nhờ xúc tác (ZnO hoặc MgO và Al2O3)

2CH3CH2OH )500400(/ 00

32 CCOAlMgOCH2 = CH – CH = CH2 + H2 + H2O

* Đi từ axetilen

2CH ≡ CH )150(/ 0

4 CCLNHCuClCH2 = CH – C ≡ CH

):(2 PdxtH CH2 = CH – CH = CH2

* Tổng hợp Konbe (Đức):

2CH2 = CH – COONa + 2H2O đpdd

CH2 = CH – CH = CH2 + 2CO2 ↑+ 2NaOH + H2↑

b. Điều chế isopren

Đêhidro hóa isopren và isopenten (sản phẩm crackinh dầu mỏ):

CH3CHCH2CH3 CH2=C-CH=CH2t0,xt

CH3 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,..



KHÁI NIỆM VỀ TECPEN

I. THÀNH PHẦN, CẤU TẠO VÀ DẪN XUẤT

1. Thành phần

- Một số tecpen có CTPT: C10H16 (dầu thông); C15H24 (quế); C40H56 (cà chua; carot)..

- Tecpen là H2C không no thường có CT chung: (C5H8)n (n≥2).

2. Cấu tạo

C10H16, oximen C10H16, limonen (Húng quế) (Chanh, bưởi)

- Tecpen có cấu tạo mạch hở hoặc mạch vòng và có chứa liên kết đôi (C=C).

3. Một vài dẫn xuất chứa oxi của tecpen

a. Loại mạch hở

C10H18O, geraniol

CH2OH

CH2OH

C10H20O, xitronelol (Hoa hồng) (dầu xả)

b. Loại mạch vòng

C10H20O, mentol

OH

C10H18O, menton

O

(Bạc hà)

II. NGUỒN TECPEN THIÊN NHIÊN

1. Nguồn tecpen thiên nhiên

- Tecpen và dẫn xuất chứa oxi của tecpen thường gặp trong giới thực vật. Chúng có trong lá, thân, hoa quả, dễ

thực vật.

- Tecpen còn có trong cơ thể động vật.

2. Khai thác tecpen

- Phương pháp chung cơ bản khai thác tecpen là phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước.

- Hình (chưng cất lôi cuốn hơi nước).

3. Ứng dụng của tecpen

- Hương liệu mĩ phẩm và thực phẩm, dược phẩm.



ANKIN (CnH2n-2, n2)

I. ĐỒNG ĐẲNG, ĐỒNG PHÂN, DANH PHÁP

1. Đồng đẳng, đồng phân, danh pháp

a. Đồng đẳng

- Ankin là những hidrocacbon mạch hở có 1 liên kết ba trong phân tử.

- Dãy đồng đẳng của axetilen có công thức chung là C2H2n-2, (n2, với một liên kết ba).

Thí dụ: HC ≡ CH , CH3 – C ≡ CH,…

b. Đồng phân

- C2; C3: Không có đồng phân.

- C4: Đồng phân nối ba.

- C5 ..: Đồng phân nhóm chức và đồng phân mạch C.

c. Danh pháp

* Tên thường: Gốc ankyl + axetilen.

Tên các gốc HC lk với C mang nối ba + axetilen

Vd:

CHCH axetilen

CHC-CH3 metylaxetilen

CH3-CC-CH2-CH3 etylmetylaxetilen

CH3-CH2-CH2-CCH propylaxetilen

* Tên thay thế: STT + tên nhanh+ank+x+in.

Tương tự anken chỉ đổi đuôi en thành in

Vd:

CHCH etin (axetilen)

CHC-CH3 propin

CHC-CH2-CH3 but-1-in

CH3-CC-C(CH3)2-CH2-CH3

CTCT CTPT Tên thay thế Tên thông thƣờng

CH CH C2H2 Etin axetilen

CH C – CH3 C3H4 Propin metylaxetilen

CH C – CH2 – CH3 C4H6 But-1-in etylaxetilen

CH C – [CH2]2 – CH3 C5H8 Pent-1-in

CH C – [CH2]3 – CH3 C6H10 Hex-1-in

CH C – [CH2]4 – CH3 C7H12 Hept-1-in

CH C – [CH2]5 – CH3 C8H14 Oct-1-in

CH C – [CH2]6 – CH3 C9H16 Non-1-in

Các ankin có dạng R-CCH gọi là ank-1-in.

II. TÍNH CHẤT VẬT LÍ VÀ CẤU TRÚC

1. Tính chất vật lí



2. Cấu trúc

+ H-C≡C-H

+ C lai hóa sp, góc lk 1800C.

+ Trung tâm phản ứng là nối ba (≡ g®1=

g®2-) và trường hợp R-C≡C-H phân cực.

+ Liên kết ba C ≡ C gồm 1 liên kết và 2 liên kết


1. Phản ứng cộng

a. Cộng hidro

- Khi có mặt chất xúc tác Ni, ankin tác dụng với hidro sinh ra anken, sau đó tạo ra ankan.

CHCH + H2 Ni,to

CH3=CH3

- Muốn dùng lại ở giai đoạn tạo ra anken thì phải dùng xúc tác là hỗn hợp Pd với PdCO3:

CHCH + H2 Pd / PbCO3,to CH2=CH2

Đặc tính này được dùng để điều chế anken từ ankin.

* Xúc tác Pb:

CnH2n – 2 + H2 0,tPd

CnH2n

* Xúc tác Ni:

CnH2n – 2 + H2 0,tNi

CnH2n + 2

b. Cộng brom, clo

* Phản ứng xảy ra qua hai giai đoạn (giai đoạn 1 cộng trans). Muốn dừng phản ứng ở giai đoạn thứ nhất thì cần

thực hiện ở nhiệt độ thấp.

CnH2n – 2 2X

CnH2n – 2 X2 2X

CnH2n – 2X4

* Với brom (làm mất màu dung dịch brom)

CnH2n – 2 + 2Br2 CnH2n – 2Br4

- Giống như anken, ankin làm mất màu nước brom.



Vd: Qua 2 giai đoạn:

CHCH + Br2(dd) CHBr=CHBr

1,2-đibrometen

CHBr=CHBr + Br2 CHBr2-CHBr2

1,1,2,2-tetrabrometan

các ankin đều làm mất màu dd Brom. (Nhận biết).

c. Cộng HX (X là OH, Cl, Br, CH3COO ...)

CH≡CH + HCl 2+ 0Hg , t

CH2=CH-Cl

CH≡CH + CH3COOH 2+ 0Hg , t

CH2=CH-OOCCH3

CH≡CH + H-OH2+ 0Hg , t

[CH2=CH-OH]CH3-CHO

Ankin td với HX qua 2 giai đoạn liên tiếp.

Vd: CHCH + HCl to,xt CH2=CHCl

Vinylclorua

CH2=CHCl + HCl to,xt CH3-CHCl2

1,1-đicloetan

* Khi có xt thích hợp, ankin td với HCl sinh ra dẫn xuất monoclo của anken:

Vd:CHCH + HCl HgCl2

150 200oC CH2=CHCl

* Pư cộng HX của ankin cũng tuân theo qui tắc Mac-côp-nhi-côp:

Vd: CH3-CCH HClCH3-CCl=CH2 HCl CH3-CCl2-CH3

d. Cộng nước (hidrat hóa)

* Axetilen + HOH Andehit axetic

CH ≡ CH + HOH CHgSO 0

4 80, [CH2 = CHOH] (không bền) CH3CHO

* Các ankin khác + HOH Xeton

R1 – C ≡ C – R2 + HOH ptxt ,, 0

R1 – CH = C – R2 R1 – CH2 – COR2

|

OH

* Nhận xét: Nếu một hidroacbon tác dụng với nước tạo ra andehit axetic thì hidrocacbon đó là axetilen.

d. Phản ứng đime hóa và tri me hóa

2CH≡CH0

4CuCl, NH Cl, t CH≡CH-CH=CH2 (vinyl axetilen)

HC CH3C, 6000C

2. Phản ứng thế bằng ion kim loại hóa trị I (Ag

+, Cu

+)

Chỉ có axetilen và cac ank – 1 – in mới tác dụng được với dung dịch AgNO3/NH3 cho kết tủa vàng, tác dụng

với dung dịch CuCl/NH3 cho kết tủa màu đỏ.

CH≡CH+2[AgNH3)2]OH AgC≡CAg + 4NH3+2H2O

TQ:

R-C≡CH+ [AgNH3)2]OH R-C≡CAg + 2NH3+H2O

(kết tủa màu vàng nhạt)

* Các phương trình hóa học:

CH ≡ CH + 2AgNO3/NH3 + 2NH3 AgC ≡ Cag (Bạc axetilen; màu vàng nhạt) + 2NH4NO3

R – C ≡ CH + AgNO3 + NH3 R – C ≡ CAg (màu vàng nhạt) + NH4NO3

CH ≡ CH + 2CuCl + 2NH3 CuC ≡ CCu (đồng (I) axetilen; màu đỏ) + 2NH4Cl

R – C ≡ CH + CuCl + NH3 R – C ≡ CCu (màu đỏ) + NH4Cl





CnH2n-2 +3n-1

2O2 nCO2 +(n-1)H2O; ∆H < 0

nH2O < nCO2


- Làm mất màu dung dịch KMnO4 bị khử thành MnO2(kết tủa màu nâu đen).

R-C≡C-R’ + KMnO4 dd Sản phẩm phức tạp, MnO2

4. Phản ứng trùng hợp của axetieln

* Nhị hợp:

2CH ≡ CH Ptxt ,, 0

CH2 = CH – C ≡ CH (Vinyl axetilen)

* Tam hợp:

3CH ≡ CH Ptxt ,, 0

C6H6

* Đa hợp:

nC2H2 otxt ,

(CH)X nhựa Cupren (x = 2n)

IV. ĐIỀU CHẾ VÀ ỨNG DỤNG

1. Điều chế

Điều chế axetilen

Từ metan:

2CH4 ln,15000 lCC2H2 + 3H2

Từ than đá, đá vôi CaC2 (đất đèn) OH 2 C2H2

Than đá C0500

than cốc (C)

CaCO3 C01000CaO + CO2

CaO + 3C lodienC ,20000

CaC2 + CO

CaC2 + 2H2O Ca(OH)2 + C2H2

Từ C và H2

2C + H2 nhoquangdie C2H2

Từ muối axetilen

AgC ≡ CAg + 2HCl CH ≡ CH + 2AgCl

CuC ≡ CCu + 2HCl CH ≡ CH + 2CuCl

Điều chế đồng đẳng axetilen

Đề hidro hóa ankan tương ứng

CnH2n + 2 Ptxt ,, 0

CnH2n – 2 + 2H2

Đi từ dẫn xuất halogen

H X

| |

R1 – C – C – R2 + 2KOH 0,tancol

R1 – C ≡ C – R2 + 2KX + 2H2O

| |

X H

Đi từ dẫn xuất chứa Ag của ankin và dẫn xuất chứa halogen của ankan

Phương pháp tăng mạch cacbon

AgC ≡ C – R + R’Cl R’ – C ≡ C – R + AgCl

2. Ứng dụng

- Axetilen cháy trong oxi tạo ra ngọn lửa có nhiệt độ khoảng 30000C nên được dùng trong đèn xì axetilen – oxi

để hàn và cắt kim loại:

OHCOOHC 22222 22

5 ; kJ1300

- Sử dụng axetilen phải cẩn thậm vì nồng độ axetilen trong không khí từ 2,5% trở lên có thể gây ra cháy nổ.

- Axetilen và các ankin làm nguyên liệu tổng hợp các hóa chất cơ bản như: vinyl clorua, vinyl axetat, …



C. HIDROCACBON THƠM (AREN). NGUỒN HIDROCACBON THIÊN NHIÊN

BENZEN VÀ ĐỒNG ĐẲNG BENZEN (C2H2n-6, n6) (AREN)

I. CẤU TRÚC, ĐỒNG ĐẲNG, ĐỒNG PHÂN VÀ DANH PHÁP

1. Cấu trúc của phân tử benzen

a. Sự hình thành liên kết trong phân tử benzen

- Sáu obital p còn lại của 6 nguyên tử C xen phủ bên với nhau tạo thành hệ liên hợp pi, tương đối bền vững hơn

so với liên kết pi ở các anken hay hiđrôcacbon không no khác

* Cấu tạo:

- Benzen tương đối dễ tham gia phản ứng thế, khó tham gia phản ứng cộng và bền vững với các chất oxi hoá.

Đó cũng là tính chất hóa học đặc trưng chung của các hiđrôcacbon thơm nên được gọi là tính thơm

b. Mô hình phân tử

- Phân tử có dạng hình lục giác: 6C và 6H nằm trên cùng một mặt phẳng.

c. Biểu diễn cấu tạo của benzen

2. Đồng đẳng, đồng phân và danh pháp

a. Đồng đẳng

- Gồm: C6H6(benzen), C7H8, C8H10... lập thành dãy đồng đẳng có công thức phân tử chung CnH2n-6 (n ≥ 6).

b. Đồng phân

- Khi thay các nguyên tử H trong phân tử benzen (C6H6) bằng các nhóm ankyl, ta được các ankylbenzen.

Thí dụ:

- Khi có nhiều nhóm thế: Đánh STT trên vòng benzen hoặc chữ cái o, m , p (ortho, meta, para).

C2H5

etylbenzen

HC CH3

CH3

Isopropylbenzen(cumen)



CH3

CH3

1,2-dimetylbenzeno-dimetylbenzen

(o-xilen)

CH3

CH3

1,3-dimetylbenzenm-dimetylbenzen

(m-xilen)

CH3

CH3

1,4-dimetylbenzenp-dimetylbenzen

(p-xilen)

CH3

2 (o)

3 (m)

4 (p)

(m) 5

(o) 61

metylbenzen(toluen)

c. Danh pháp

Tên nhóm ankyl + benzen.

+ Vị trí nhánh là chỉ số được đánh trên vòng benzen sao cho tổng số vị trí trong tên gọi là nhỏ nhất.

CH3

Metylbenzen

CH2 CH3

Etylbenzen

3

4

1,6-dimetylbenzen

CH3

CH312

56

1,2-dimetylbenzen

3

4 CH3

CH31

2

5

6

+ Khi trên vòng benzen có nhiều nhóm thế ankyl khác nhau thì thứ tự gọi trước sau ưu tiên theo thứ tự chữ cái

A, B, C…,

CH3

CH2 CH3

1-etyl-2metylbenzen

1

2CH3

CH2 CH3

CH2

CH2

CH3

1-etyl-2-metyl-4-propylbenzen

1

2

3

4

+ Khi trên vòng benzen có nhiều nhóm thế ankyl giống nhau thì ta thêm từ đi, tri, tetra…để chỉ 2, 3, 4 nhánh

giống nhau.

CH3

CH2 CH3

H3C

1-etyl-2,4-dimetylbenzen

1

2

4 CH3

CH2 CH3

CH2 CH3

CH3

CH3

1

2

34

5

6

1,3-dietyl-2,4,5-trimetylbenzen II. TÍNH CHẤT VẬT LÍ

1. Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi và khối lƣợng riêng

Công thức

phân tử

Công thức cấu tạo Tên thông

thƣờng

Tên thay thế tnc,0C ts,

0C D, g/cm

3

(200C)

C6H6

Benzen Benzen 5,5 80 0,897

C7H8

Toluen Metyl benzen -95,0 111 0,867

CH2CH3

Etylbenzen -95,0 136 0,867



C8H10

CH3

CH3

o – xilen 1,2 – đi metylbenzen

(o – đimetylbenzen)

-25,5 144 0,880

CH3

CH3

m – xilen 1,3 – đimetylbenzen

(m – đimetylbenzen)

-47,9 139 0,864

CH3

CH3

p – xilen 1,4 – đimetylbenzen

(p – đimetylbenzen)

13,2 138 0,861

2. Màu sắc, tính tan và mùi

- Benzen và ankylbenzen là những chất không màu, hầu như không tan trong nước nhưng tan tốt trong dung

môi hữu cơ, đồng thời cũng là dung môi hòa tan nhiều chất khác

- Benzen và toluen có mùi thơm nhẹ, nhưng có hai cho sức khỏe, nhất là benzen.



H

+ Br2

0,Fe t

Br

+ HBr

brombenzen

a. Phản ứng halogen hóa

Khi có bột sắt, benzen tác dụng với brom khan tạo thành brombezen và khí hidro bromua.

Toluen phản ứng nhanh hơn benzen vào tạo ra hỗn hợp hai đồng phân ortho và para

+ Br2Fe

BrCH3

CH3 CH3

Br

+ HBr + HBr

(59%)(41%)

và

o-bromtoluen p-bromtoluen

Nếu không dùng Fe mà chiếu sáng (as) thì Br thế cho H ở nhánh.

+ Br2as

CH3H2C

+ HBr

Br

benzyl bromua b. Phản ứng nitro hóa

Benzen tác dụng với hỗn hợp HNO3 đặc và H2SO4 đậm đặc tạo thành nitrobenzen

H

+ HO-NO2

H2SO4, t0NO2

+H2O

Nitrobenzen tác dụng với hỗn hợp axit HNO3 bốc khối và H2SO4 đậm đặc đồng thời đun nóng thì tạo thành m

– đinitrobenzen.



NO2

+H2O+ HO-NO2

H2SO4, t0NO2

NO2

m-dinitrobenzen Toluen tham gia phản ứng nitro hóa dễ dàng hơn benzen (chỉ cần HNO3 đặc, không cần HNO3 bốc khối) tạo

thành sản phẩm thế vào vị trí ortho và para.

+ HO-NO2

NO2

CH3CH3 CH3

NO2

(42%)(58%)

và

o-nitrotoluen p-nitrotoluen

H2SO4, t0

+H2O +H2O

c. Quy tắc thế

CH3

2 (o)

3 (m)

4 (p)

(m) 5

(o) 61

metylbenzen(toluen)

- Các ankylbenzen dễ tham gia phản ứng thế nguyên tử H của vòng benzen hơn benzen và sự thế ưu tiên ở vị

trí ortho (vị trí 2) và para (vị trí 4) so với nhóm ankyl.

- Thế ngoài vòng benzen: cần có ánh sáng và ưu tiên thế H của C bậc cao để tạo sản phẩm chính.

- Thế trên vòng benzen: cần xúc tác bột Fe/to và sản phẩm phụ thuộc vào nhóm X đã có trên vòng.

- X là nhóm no (nhóm đẩy electron: -NH2, -OH, -

CH3, -C2H5,.. -CnH2n+1) sẽ dễ thế vào ortho và para

(o, p).

- X là nhóm không no (nhóm hút electron: -NO2, -

CHO, -COOH, -CH=CH2,..) sẽ dễ thế vào mêta (m).

d. Cơ chế thế vào vòng benzen

O2N-O-H + H+ O+ H

H

O2N

O+ H

H

O2N O=N+=O + H-O-H

O

ON+

H NO2

+

NO2

+ H+

2. Phản ứng cộng

Benzen và ankylbenzen không làm mất màu dung dịch brom (không cộng với brom)

a. Cộng hidro

C6H6 + 3H2 0Ni, t

C6H12

X

o

e m

p



+ 3 H2 0,tNi

+ 3H2 0,tNi

b. Cộng clo

C6H6 + Cl2 asC6H6Cl6

+ 3Cl2 as



CnH2n-6 + 3n- 3

2O2 nCO2 + (n-3)H2O

Nhận xét: Benzen tương đối dễ tham gia phản ứng thế, khó tham gia phản ứng cộng và bền với các chất oxi

hóa. Đó cũng là tính chất hóa học đặc trưng của các hidrocacbon thơm được gọi là tính thơm.


- Benzen không làm mất màu dung dịch KMnO4.

- Ankylbenzen làm mất màu dung dịch KMnO4 khi đun nóng.

+ 2KMnO4 0t

+2MnO4 + KOH + H2O

C6H5-CH3 0

4KMnO dd, 100 C C6H5-COOK

+ HCl C6H5COOH

IV. ĐIỀU CHẾ VÀ ỨNG DỤNG

1. Điều chế

- Chưng cất nhựa than đá và rifominh dầu mỏ thu được một lượng lớn benzen, toluen và naptlen (dùng trong

công nghiệp).

- Đehidro hóa đóng vòng hexan và heptan thu được benzen và toluen

CH3(CH3)4CH3 atmCOCrOAl 40.500// 0

3232 C6H6 + 4H2

CH3(CH2)5CH3 0,, tPxt

C6H5CH3 + 4H2

- Đehidro hóa xicloankan hoặc metyl xicloankan

C6H12 0,, tPxt

C6H6 + 3H2

- Trime hóa axetilen

3C2H2 0,, tPxt

C6H6

- Ankyl hóa benzen để điều chế đồng đẳng benzen

C6H6 + CnH2n+1Cl 0

3 ,tAlClC6H5CnH2n+1 + HCl

- Cộng H2 vào mạch nhánh không no

C6H5CH = CH2 + H2 0,tNi

C6H5CH2CH3

- Từ benzen và etilen để điều chế rtylbenzen

C6H6 + CH2 = CH2 0,txt

C6H5CH2CH3

2. Ứng dụng

- Benzen là nguyên liệu quan trọng.

- Toluen chế tạo thuốc nổ TNT (trinitrotoluen)

- Dùng làm dung môi hữu cơ.

CH3

│

CH3

│



STIREN (C8H8) VÀ NAPHTALEN (C10H8)

I. STIREN

1. Tính chất vật lí và cấu tạo

- Stiren là một chất lỏng không màu, nhẹ hơn nước và không tan trong nước.

- Khi đun nóng stiren với dung dịch kali pemanganat rồi axit hóa thì thu được axit benzoic (C6H5 – COOH).

Điều đó cho thất stiren có còng benzen với 1 nhóm thế: C6H5 – R với R là C2H3.

- Stiren làm mất màu dung dịch brom tạo thành C8H8Br2 .

- Không tan trong nước, tan trong dung môi hữu cơ. HC CH2

M = 104 (tên: stiren, vinylbenzen, phenyletilen), tnc: - 310C ; ts: 145

0C

2. Tính chất hóa học

a. Phản ứng cộng

- Làm mất màu dung dịch brom (nhận biết).

C6H5 CH=CH2+ C6H5 CH CH2

Br Br

Br2

C6H5 CH=CH2

+ C6H5 CH

Br

HBr CH3

C6H5 CH=CH2 + HCl C6H5 CH CH3

Cl

C6H5 CH=CH2+ C6H5 CH

OH

H2O CH3

CH=CH2

+ H2

CH2 CH3

to,Ni

CH=CH2

+ H2to, Ni

CH2CH3

3

b. Phản ứng trùng hợp và đồng trùng hợp

Thí dụ:



* Cơ bản:

c. Phản ứng oxi hóa

3C6H5-CH=CH2 + 2KMnO4 + 4H2O 3C6H5CH(OH)-CH2OH + 2MnO2 + 2KOH

- Làm mất màu dung dịch KMnO4.

3. Ứng dụng

- Sản xuất polime

- Polisitren là một chất nhiệt dẻo, trong suốt chế tạo thước kẻ, vỏ bút bi,…

- Poli (butadien – stiren), sản phẩm của phản ứng trùng hợp của stiren dùng sản xuất cao su buna – S, bền hơn

cao su buna.

II. NAPHTALEN

1. Tính chất vật lí và cấu tạo

- Naphtalen là chất rắn màu trắng, tnc: 800C, ts:218

0C, thăng hoa ngay ở nhiệt độ thường

- Có mùi đặc trưng (mùi băng phiến), khối lượng riêng 1,025 g/cm3 (25

0C)

- Không tan trong nước, tan trong dung môi hữu cơ

- Công thức C10H8.

12

3

45

6

78

9

10

1

2

3

45

6

7

8

9

10

2. Tính chất hóa học

a. Phản ứng thế

Naphtalen tham gia các phản ứng thế dễ dàng hơ. Sản phẩm thế vào vị trí số 1 (vị trí ) là sản phẩm chính.

+Br2

CH3COOH

Br

+HBr

+HNO3

H2SO4

NO2

+H2O

b. Phản ứng cộng hidro (hidro hóa)

+2H2

Ni, 1500C+3H2

Ni, 2000C, 35atm

C10H8, naphtalen C10H12, tetralin C10H18, decalin c. Phản ứng oxi hóa

- Không phản ứng với dd KMnO4.

+O2

V2O5, 3500C-4500C

C10H8, naphtalen

C

O

C

O

OAnhidrit phtalic

3. Ứng dụng

- Sản xuất anhidrit phtalic, naphtol, naphtylamin,…dùng trong công nghiệp chất dẻo, dược phẩm, phẩm

nhuộm. Naphtalen còn dùng làm chất chống gián (băng phiến).



NGUỒN HIDROCACBN THIÊN NHIÊN

A. DẦU MỎ

I. TRẠNG THÁI THIÊN NHIÊN, TÍNH CHẤT VẬT LÍ VÀ THÀNH PHẦN CỦA DẦU MỎ

1. Trạng thái thiên nhiên và tính chất vật lí

- Là hỗn hợp lỏng, sánh, màu nâu đen, có mùi đặc trưng và nhẹ, không tan trong nước. Được khai thác dưới

lòng đất.

2. Thành phần hóa học

-

Hidrocabon : ankan, xicloankan, aren (chñ yÕu)

DÇu má ChÊt hò c¬ chøa oxi, nit¬, lu huúnh (lîng nhá)

ChÊt v« c¬ (rÊt Ýt)

- Thành phần nguyên tố thường là: 83-87%C; 11-14%H; 0,01-7%S; 0,01-7%O; 0,01-2%N; các kim loại nặng

vào khoảng phần triệu đến phần vạn.

II. CHƢNG CẤT DẦU MỎ

1. Chƣng cất dƣới áp suất thƣờng

a. Chưng cất phân đoạn trong phòng thí nghiệm

b. Chưng cất phân đoạn dầu mỏ

Nhiệt độ sôi Số nguyên tử C trong phân tử Hướng xử lí tiếp theo

< 1800C 1 – 10

Phân đoạn khí và xăng

Chưng cất áp suất cao, tách phân đoạn C1 – C2, C3 –

C4 khỏi phân đoạn lỏng (C5 – C10).

170 – 2700C 10 – 16

Phân đoạn dầu hỏa

Tách tạp chất chứa S, dùng làm nhiên liệu phản lực,

nhiện liệu thắp sáng, đun nấu,..

250 – 3500C 16 – 21

Phân đoạn dầu diêzen

Tách tạp chất chứa S, dùng làm nhiê liệu cho động

cơ diêzen

350 – 4000C 21 – 30

Phân đoạn dầu nhờn

Sản xuất dầu nhờn, làm nguyên liệu cho crackinh

4000C > 30

Cặn mazut

Chưng cất áp suất lấy nguyên liệu cho crackinh, dầu

nhờn, parafin, nhựa rải đường

2. Chƣng cất dƣới áp suất cao

- (C1-C2), (C3-C4) dùng làm nhiên liệu khí hoặc khí hóa lỏng.

- (C5-C6) là ete dầu hỏa được dùng làm dung môi hoặc nguyên liệu cho nhà máy hóa chất.

- (C6-C10) là xăng.

3. Chƣng cất dƣới áp suất thấp

- Cặn mazut

Ph©n ®o¹n linh ®éng

DÇu nhên

Vazolin

Parafin

Atphan

Quá trình lọc dầu

III. CHẾ BIẾN DẦU MỎ BẰNG PHƢƠNG PHÁP HÓA HỌC



* Mục đích:

- Đáp ứng nhu cầu về số lượng, chất lượng xăng làm nhiên liệu.

- Đáp ứng nhu cầu về nhiên liệu cho công nghiệp hóa chất.

* Ý nghĩa chỉ số octan (2,2,4-trimeylpentan): Đánh giá chất lượng xăng (có khả năng chống kích nổ).

1. Rifominh

- Các phản ứng chủ yếu của quá trình rifominh:

CH3[CH2]5CH3xt

t0

(CH3)2CHCH2CH(CH3)2

CH3

+ H2

xt

t0 + 3H2

CH3[CH2]5CH3

CH3xt

t0 + 4H2

- Định nghĩa: là quá trình dùng xúc tác và nhiệt biến đổi cấu trúc của hidrocacbon từ không phân nhánh thành

phân nhánh, từ không thơm thành thơm.

2.Crắckinh

Crackinh là quá trình bẽ gãy phân tử hidrocacbon mạch dài

thành các phân tử hidrocacbon mạch ngắn hơn nhờ tác dụng

nhiệt (crackinh nhiệt) hoặc của xúc tác và nhiệt (crackinh

xúc tác).

Ví dụ: C16H34 → C16-mH34-2m + CmH2m ( m= 2-16 )

a. Crắckinh nhiệt: thực hiên ở nhiệt độ.........chủ yếu nhằm

tạo ra eten, propen, buten

và penten dùnh làm monome để sản xuất polime.

b. Crắckinh xúc tác: chủ yếu nhằm chuyển hiđrocacbon

mạch.........của các phân đoạn

có nhiệt độ sôi cao thành xăng nhiên liệu.

* Kết luận: chế biến dầu mỏ bao gồm chưng cất dầu mỏ và

chế biến bằng phương pháp hoá học.

B. KHÍ MỎ DẦU VÀ KHÍ THIÊN NHIÊN:

I.THÀNH PHẦN KHÍ MỎ DẦU VÀ KHÍ THHIÊN NHIÊN:

- Khí mỏ dầu còn gọi là khí đồng hành. Khí mỏ dầu có trong các mỏ dầu. Khí thiên nhiên là khí chứa trong các

mỏ khí riêng biệt.

- Thành phần chủ yếu là…….., ngoài ra còn có etan, propan, butan, pentan và các khí

vô cơ khác.

II.CHẾ BIẾN, ỨNG DỤNG CỦA KHÍ MỎ DẦU VÀ KHÍ THIÊN NHIÊN.

C. THAN MỎ.

- Trong các loại than mỏ (than gầy, than béo, than bùn ..) hiện nay chỉ có than béo (than mỡ) được dùng để chế

hóa than cốc và cung cấp một lượng nhỏ hidrocacbon.

I. CHƢNG KHÔ THAN BÉO.

II.CHƢNG CẤT NHỰA THAN ĐÁ.

- Nhựa than đá đem chưng cất sẽ thu được các hidrocacbon thơm, dị vòng và các dẫn xuất của chúng.

- 80-1700C: dầu nhẹ: chứa benzen, toluen, xilen..

- 170-2300C: dầu trung: chứa naphtalen, phenol, piridin, ..

- 230-2700C: dầu nặng: chứa crezol, xilenol, quinolin, ..

Cặn còn lại là hắc ín dùng để rải đường.

Documents

Chuyên đề HIĐROCACBON - upload.exam24h.com thuyet hidrocacbon day du... · 3, Fe, Pt,..), các ankan không những bị tách hidro tạo thành hidrocacbon không no mà còn