Title Bài 15. Alkane - HS.docx ✅

KIẾN THỨC TRỌNG TÂM CHƯƠNG 4. HYDROCARBON 1 I. KHÁI NIỆM, DANH PHÁP 1. Khái niệm và công thức chung của alkane: - Alkane là các hydrocarbon no mạch hở chỉ chứa liên kết đơn (liên kết ) C-H và C-C trong phân tử. - Công thức tổng quát chung của alkane C n H 2n+2 (n là số nguyên, n ). Ví dụ: CH 4 , C 2 H 6 , C 3 H 8 , C 4 H 10 , C 5 H 12 ,…. lập thành dãy đồng đẳng của methane. 2. Danh pháp: a) Alkane không phân nhánh: - Tên theo danh pháp thay thế của alkane mạch không phân nhánh: Bảng 15.1. Tên thay thế của một số alkane mạch không phân nhánh Số nguyên tử carbon Công thức alkane Phần nền Tên alkane 1 CH 4 Meth- Methane 2 CH 3 CH 3 Eth- Ethane 3 CH 3 [CH 2 ] CH 3 Prop- Propane 4 CH 3 [CH 2 ] 2 CH 3 But- Butane 5 CH 3 [CH 2 ] 3 CH 3 Pent- Pentane 6 CH 3 [CH 2 ] 4 CH 3 Hex- Hexane 7 CH 3 [CH 2 ] 5 CH 3 Hept- Heptane 8 CH 3 [CH 2 ] 6 CH 3 Oct- Octane 9 CH 3 [CH 2 ] 7 CH 3 Non- Nonane 10 CH 3 [CH 2 ] 8 CH 3 Dec- Decane b) Alkane mạch nhánh: - Gốc Alkyl: phần còn lại sau khi lấy đi một nguyên tử hydrogen từ phân tử alkane (công thức chung của gốc alkyl là C n H 2n+1 ). Ví dụ: methyl (CH 3 -), ethyl (C 2 H 5 -), propyl (C 3 H 7 -),… - Alkane mạch nhánh gồm Alkane mạch chính kết hợp với một hay nhiều nhánh. - Tên theo danh sách thay thế của Alkane mạch phân nhánh: * Lưu ý: - Chọn mạch dài nhất, có nhiều nhánh nhất làm mạch chính. - Đánh số nguyên tử carbon mạch chính sao cho mạch nhánh có số chỉ vị trí nhỏ nhất. - Dùng chữ số (1,2,3,…) và gạch nối (-) để chỉ vị trí nhánh, nhóm cuối cùng viết liền với tên mạch chính. - Nếu có nhiều nhánh giống nhau: dùng các từ như di- (2), tri- (3), tetra- (4),…. để chỉ số lượng nhóm giống nhau; tên nhánh viết theo thứ tự bảng chữ cái. Ví dụ:
KIẾN THỨC TRỌNG TÂM CHƯƠNG 4. HYDROCARBON 2 Ví dụ 1. Alkane là các hydrocarbon A. no, mạch vòng, chỉ chứa liên kết đơn C-H và C-C trong phân tử. B. no, mạch hở, chỉ chứa liên kết đơn C-H và C-C trong phân tử. C. không no, mạch hở có một liên kết đôi C=C trong phân tử. D. không no, mạch vòng có một liên kết đôi C=C trong phân tử. Ví dụ 2. Viết các công thức cấu tạo và gọi tên theo danh pháp thay thế của các Alkane có công thức phân tử C 4 H 10 , C 5 H 12, C 6 H 14 và phân loại các đồng phân đó. Ví dụ 3. Viết công thức cấu tạo của Alkane có tên gọi sau đây: a) 2-methylpropane b) 3-ethyl-2,4-dimethylhexane c) isopentane d) neopentane Ví dụ 4. Gọi tên các alkane sau: (i) (ii) II. ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO - Trong phân tử Alkane chỉ chứa các liên kết đơn C-C và C-H. Các liên kết này là liên kết bền vững và kém phân cực. Do vậy, phân tử Alkane hầu như không phân cực và ở điều kiện thường chúng tương đối trơ về mặt hoá học. - Trong phân tử methane, bốn liên kết C-H giống nhau tạo với nhau 1 góc 109,5 o C và hướng về bốn đỉnh của một tứ diện đều (Hình 15.1a).
KIẾN THỨC TRỌNG TÂM CHƯƠNG 4. HYDROCARBON 3 - Hình 15.1. Công thức cấu tạo và mô hình phân tử của methane và ethane Ví dụ 1. Mô tả hình dạng của phân tử methane và ethane. III. TÍNH CHẤT VẬT LÝ Bảng 15.2. Tính chất vật lý của một số Alkane Alkane nhiệt độ nóng chảy o C Nhiệt độ sôi o C Khối lượng riêng (g/cm 3 ) ở 20 o C Methane -182,5 -161,5 - Ethane -183,3 -88,6 - Propane -187,7 -42,1 0,501 Butane -138,3 -0,5 0,579 Pentane -129,7 36,1 0,626 Hexane -95,3 68,7 0,659 Heptane -90,6 98,4 0,684 Octane -56,8 125,7 0,703 Nonane -53,6 150,8 0,718 Decane -29,7 174,0 0,730 - Ở điều kiện thường, Alkane từ C1 đến C4 và neopentane ở trạng thái khí, từ C5 đến C17 (trừ neopentane) ở trạng thái lỏng, không màu. Alkane từ C18 trở lên là chất rắn, màu trắng (còn gọi là sáp paraffin). Các Alkane mạch nhánh thường có nhiệt độ sôi thấp hơn so với đồng phân Alkane mạch không phân nhánh. Alkane không tan hoặc tan rất ít trong nước, nhẹ hơn nước, tan tốt trong dung môi hữu cơ. Ví dụ 1. a) Dựa vào Bảng 15.2, em hãy nhận xét về quy luật biến đổi nhiệt độ sôi của alkane theo phân tử khối. b) So sánh và giải thích nhiệt độ sôi của alkane mạch không phân nhánh với alkane mạch phân nhánh khi chúng có cùng số nguyên tử carbon trong phân tử. Ví dụ 2. Ở điều kiện thường dãy hydrocarbon nào sau đây ở thể khí? A. C 10 H 22 , C 5 H 12 . B. C 2 H 6 , C 6 H 14 . C. CH 4 , C 3 H 8 . D. C 3 H 8 , C 6 H 14 .
KIẾN THỨC TRỌNG TÂM CHƯƠNG 4. HYDROCARBON 4 Ví dụ 3. Em hãy cho biết xăng có tan được trong nước hay không và chất béo có tan được trong xăng hay không. Theo em, bác thợ sửa xe thường rửa tay bằng gì để sạch các vết dầu mỡ? IV. TÍNH CHẤT HÓA HỌC 1. Phản ứng thế: - Khi đặt bình chứa hỗn hợp của Alkane với halogen (thường là chlorine hoặc bromine) trong phòng tối và ở nhiệt độ phòng, phản ứng không xảy ra. Nhưng nếu đun nóng hoặc chiếu ánh sáng sẽ xảy ra phản ứng thế nguyên tử hydrogen trong Alkane bằng nguyên tử halogen: - Phản ứng trên được gọi là phản ứng halogen hoá Alkane. Sản phẩm của phản ứng halogen hoá là các dẫn xuất halogen. Ví dụ: Khi trộn methane với chlorine và chiếu ánh sáng tử ngoại, sản phẩm thu được là chloromethane. - Phản ứng thế có thể tiếp tục diễn ra với các nguyên tử hydrogen còn lại của chloronethane cho hỗn hợp các sản phẩm chloromethane, dichloromethane, trichloromethane và tetrachlomethane. - Khi thực hiện phản ứng thế halogen vào các Alkane có 3 nguyên tử carbon trở lên sẽ thu được hỗn hợp các sản phẩm thế monohalogen. 2. Phản ứng cracking: - Cracking Alkane là quá trình phân cắt liên kết C-C (bẽ gãy mạch carbon) của các Alkane mạch dài để tạo thành hỗn hợp các hydrocarbon có mạch carbon ngắn hơn. - Phản ứng cracking được ứng dụng trong công nghiệp lọc dầu. Phản ứng cracking được thực hiện trong điều kiện nhiệt độ cao và thường có xúc tác.