Title CHUYÊN ĐỀ ALKANE - GV.docx ✅

CHUYÊN ĐỀ ALKANE A. LÝ THUYẾT TRỌNG TÂM 1. Khái niệm - Đồng đẳng - Đồng phân - Danh pháp a. Khái niệm - Alkane là hydrocarbon no mạch hở có công thức chung C n H 2n+2 (n ≥ 1). Hay còn gọi là Parafin. - Các chất CH 4 , C 2 H 6 , C 3 H 8 …. C n H 2n+2 hợp thành dãy đồng đẳng của Alkane (các đồng đẳng hơn kém nhau một -CH 2 ). b. Đồng phân - Đồng phân: Các hợp chất hữu cơ có cùng công thức phân tử nhưng khác nhau về công thức cấu tạo. - Các loại đồng phân của alkane + Đồng phân mạch Carbon. + Đồng phân về vị trí nhánh. - Alkane : Từ C 4 H 10 trở đi có đồng phân cấu tạo (đồng phân mạch C). - Ví dụ:: C 5 H 10 có ba đồng phân: CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 CH 3 ; CH 3 -CH(CH 3 )-CH 2 -CH 3 ; CH 3 -C(CH 3 ) 2 -CH 3 c. Danh pháp * Tên Alkane mạch không nhánh từ C 1 → C 10 → Tên gọi thay thế của các alkane không phân nhánh = Phần nền + ane Số C Công thức alkane Tiền tố (phần nền) Tên alkane Cách nhớ 1 CH 4 meth- methane mẹ 2 CH 3 – CH 3 eth- ethane em 3 CH 3 – CH 2 – CH 3 prop- propane phải 4 CH 3 – [CH 2 ] 2 – CH 3 but- butane bón 5 CH 3 – [CH 2 ] 3 – CH 3 pent- pentane phân 6 CH 3 – [CH 2 ] 4 – CH 3 hex- hexane hóa 7 CH 3 – [CH 2 ] 5 – CH 3 hept- heptane học 8 CH 3 – [CH 2 ] 6 – CH 3 oct- octane ở 9 CH 3 – [CH 2 ] 7 – CH 3 non- nonane ngoài 10 CH 3 – [CH 2 ] 8 – CH 3 dec- decane đồng - Khi lấy một nguyên tử Hydrogen ra khỏi phân tử alkane, ta được gốc alkyl → Tên của gốc alkyl = phần nền + yl Số C Công thức alkane Tiền tố (phần nền) Tên alkane 1 CH 3 − meth- methyl 2 CH 3 – CH 2 − eth- ethyl 3 CH 3 – CH 2 – CH 2 − prop- propyl 4 CH 3 – [CH 2 ] 2 – CH 2 − but- butyl 5 CH 3 – [CH 2 ] 3 – CH 2 − pent- pentyl 6 CH 3 – [CH 2 ] 4 – CH 2 − hex- hexyl 7 CH 3 – [CH 2 ] 5 – CH 2 − hept- heptyl 8 CH 3 – [CH 2 ] 6 – CH 2 − oct- octyl 9 CH 3 – [CH 2 ] 7 – CH 2 − non- nonyl
10 CH 3 – [CH 2 ] 8 – CH 2 − dec- decyl * Tên alkane mạch phân nhánh - Các bước gọi tên: + Bước 1: Xác định mạch C chính (mạch chính là mạch dài nhất, nhiều nhánh nhất) + Bước 2: Đánh số nguyên tử Carbon mạch chính (Đánh số từ vị trí gần nhánh nhất để tổng vị trí nhánh là nhỏ nhất) + Bước 3: Xác định tên gọi các nhánh và vị trí nhánh (Nếu có nhiều nhánh giống nhau thì thêm: di- (2), tri- (3), tetra- (4), … để chỉ số lượng nhóm giống nhau; Nếu có nhiều nhánh khác nhau thì gọi tên nhánh theo bảng chữ cái ABC) + Bước 4: Gọi tên theo quy tắc: Số chỉ vị trí nhánh – tên nhánh + tên alkane mạch chính - Ví dụ: 1. 1234 323 | 3 CHCHCHCH 2methylbutane CH  2. 3 | 123 333 | 3 CH CHCHCH2,2-dimethylpropane CH  3. 123456 3223 || 325 CHCHCHCHCHCH 3-ethyl-2-methylhexane CH CH  - Một số alkane có tên riêng: C số 2 có 1 nhóm CH 3 - thêm “iso”, C số 2 có 2 nhóm CH 3 - thêm “neo”. 2. Tính chất vật lý - Ở điều kiện thường: Alkane C 1 – C 4 và neopentane: chất khí (khí gas); C 5 – C 17 trừ neopentane: chất lỏng (xăng, dầu); C 18 trở lên: chất rắn (nến, sáp). - Các alkane nhẹ hơn nước, rất ít tan trong nước, tan tốt trong dung môi không phân cực do alkane kém phân cực. - Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi tăng dần theo phân tử khối, alkane mạch không phân nhánh có nhiệt độ sôi cao hơn so với mạch phân nhánh. 3. Tính chất hóa học a. Phản ứng thế bởi halogen (đặc trưng cho hydrocarbon no) - Chlorine có thể thế lần lượt từng nguyên tử H trong phân tử methane khi chiếu sáng. CH 4 + Cl 2 askt CH 3 Cl + HCl CH 3 Cl + Cl 2 askt CH 2 Cl 2 + HCl CH 2 Cl 2 + Cl 2 askt CHCl 3 + HCl CHCl 3 + Cl 2 askt CCl 4 + HCl - Các đồng đẳng của methane cũng tham gia phản ứng thế tương tự methane. - Nhận xét: Nguyên tử H liên kết với nguyên tử C bậc cao hơn dể bị thế hơn nguyên tử H liên kết với nguyên tử C bậc thấp hơn. b. Phản ứng tách. - Phản ứng tách (Cracking alkane) là quá trình phân cắt liên kết C – C (bẻ gãy mạch carbon) của các alkane mạch dài để tạo thành hỗn hợp các hydrocarbon mạch ngắn hơn.
0 t, xt n2n+2n2n2CHCH+H 0 t, xt n2n+2n'2n'm2m+2CHCH+CH(n=n'+m) - Ví dụ: CH 3 -CH 3 0500C, xt CH 2 =CH 2 + H 2 c. Phản ứng cháy của alkane C n H 2n+2 + 3n+1 2 O 2 → nCO 2 + nH 2 O ( 2HOn > 2COn ) - Khi đốt cháy alkane ta luôn có: 22HOCOnn hoặc 22OCOn1,5n →  22alkaneHOCOnnn. + Ví dụ: o o t 4222 t 26222 CH2OCO2HO 2CH7O4CO6HO   - Phản ứng đốt cháy alkane tỏa lượng nhiệt lớn để đun nấu, sưởi ấm, cung cấp năng lượng cho các ngành công nghiệp. 4. Điều chế: a. Phòng thí nghiệm: - Đun sôi muối sodium của carboxylic acid với hỗn hợp vôi tôi xút. → Tổng quát: o CaO 23tRCOONaNaOHRHNaCO (R là gốc Alkyl-) * Ví dụ: Điều chế methane (CH 4 ) trong phòng thí nghiệm CH 3 COONa + NaOH 0CaO, t CH 4 ↑ + Na 2 CO 3 - Hoặc điều chế là aluminum carbide Al 4 C 3 + 12H 2 O → 3CH 4 ↑ + 4Al(OH) 3 b. Nguồn alkane trong tự nhiên, điều chế và ứng dụng của alkane - Nguồn alkane trong tự nhiên - Trong tự nhiên alkane có nhiều trong thành phần của dầu mỏ, khí thiên nhiên và khí mỏ dầu. - Alkane thể khí được lấy từ khí thiên nhiên và khí mỏ dầu: Khí dầu mỏ hóa lỏng (LPG) có thành phần chính là propane và butane, khí thiên nhiên hóa lỏng (LNG) có thành phần chính là methane. - Alkane thể lỏng và rắn được điều chế từ dầu mỏ bằng phương pháp chưng cất phân đoạn: Xăng, dầu hỏa, dầu diesel, dầu nhờn, … và nhựa đường. B. BÀI TẬP CHUYÊN ĐỀ I. VIẾT CÔNG THỨC CẤU TẠO CÁC ĐỒNG PHÂN – TÊN GỌI Bài 1. Cho các công thức: CH 4 , C 2 H 4 , C 2 H 2 , C 2 H 6 , C 3 H 8 , C 4 H 6 , C 5 H 12 , C 6 H 10 , C 6 H 6 . Những công thức nào là của alkane? Viết công thức cấu tạo thu gọn mạch thẳng của công thức alkane đó. Hướng dẫn - Các Alkane: CH 4 , C 2 H 6 , C 3 H 8 , C 5 H 12 . - Công thức cấu tạo: + CH 4 + C 2 H 6 : CH 3 – CH 3 + C 3 H 8 : CH 3 – CH 2 – CH 3 + C 5 H 12 : CH 3 – CH 2 – CH 2 – CH 2 – CH 3
Bài 2. Viết các đồng phân và gọi tên (tên thay thế và tên thông thường nếu có) của alkane có công thức C 4 H 10 , C 5 H 12 , C 6 H 14 . Hướng dẫn C 4 H 10 CH 3 – CH 2 – CH 2 – CH 3 butane 33 | 3 CH-CH-CH CH 2 – methylbutane (isobutane) C 5 H 12 CH 3 – CH 2 – CH 2 – CH 2 – CH 3 Pentane 323 | 3 CH-CH-CH-CH CH 2 – methylbutane (isopentane) 3 | 33 | 3 CH CH-C-CH CH 2,2 – dimethylpentane (neopentane) C 6 H 14 CH 3 – CH 2 – CH 2 – CH 2 – CH 2 – CH 3 hexane 3223 | 3 CH-CH-CH-CH-CH CH 2 – methylpentane (isohexane) 2 |323 3 CH-CH-CH-CH-CH CH 3 - methylpantan  2 3 | 33 | 3 CH CHCCHCH CH 2, 2 – dimethylbutane (neohexane)  3 || 3 33 CHCHCH-CH CHCH 2, 3 - dimethylbutane Bài 4. Viết công thức cấu tạo thu gọn của các chất có tên gọi sau và xác định bậc của các nguyên tử carbon trong các công thức đó: (1) butane; (2) 2 – methylbutane; (3) 2, 3 – dimethylbutane; (4) 3 – ethyl – 2 – methylheptane; (5) isopentane; (6) neopentane. Hướng dẫn butane CH 3 – CH 2 – CH 2 – CH 3 2 – methylbutane 323 | 3 CH-CH-CH-CH CH 2,3 – dimethylbutane  2 3 | 33 | 3 CH CHCCHCH CH 3 – ethyl – 2 – methylheptane | 25 32223 | 3 CH-CH-CH-CH-CH-CH-CH CHCH