Tiêu đề HỆ THỐNG HÓA HYDROCARBON -DX HALOGEN.pdf ✅

Ths. Dương Thành Tính : 0356481353 Hệ thống lý thuyết hydrocarbon – Dẫn xuất halogen Trang 1 HỆ THỐNG HÓA HYDROCARBON – DẪN XUẤT HALOGEN HYDROCARBON HYDROCARBON NO HYDROCARBON KHÔNG NO HYDROCARBON THƠM ALKANE (CnH2n+2; n≥1) ALKENE(CnH2n; n≥2) ALKYNE (CnH2n-2; n≥2) ARENE (ALKYLBENZENE) CnH2n-6 (n≥6) 1. CẤU TẠO Giống nhau Mạch hở, có liên kết đơn (C-C; C-H) Mạch vòng, có LK đơn (C-C; C- H) Khác nhau Chỉ toàn LK đơn C-C; C-H Có 1 liên kết đôi (C=C) Có 1 liên kết ba (C  C) Có vòng benzene: ; 2. ĐỒNG PHÂN Giống nhau Từ 4 C trở đi mới có đồng phân, đều có đp mạch C (riêng alkyne từ 5C trở đi mới có đp mạch C) Khác nhau Chỉ có đồng phân mạch C. - Có đp vị trí nối đôi: C=C - Có đp hình học (cis- trans) ĐK có đphh: Mỗi C mang nối đôi gắn với 2 phần tử khác nhau. - Có đp vị trí nối ba (C  C) Đồng mạch carbon của gốc alkyl (từ 3C trở lên). - Đồng phân về vị trí của gốc alkyl trên vòng benzene. Số lượng đồng phân C4H10 có 2 đp C5H12 có 3 đp C6H14 có 5 đp C7H16 có 9 đp - C4H8 có 3đp (kể luôn đphh thì có 4đp). - C5H10 có 5 đp (kể luôn đphh thì có 6 đp). - C4H6 có 2 đp alkyne (có 1 đp t/d với AgNO3/NH3) - C5H8 có 3 đp alkyne (có 2 đp t/d với AgNO3/NH3) - C8H10 có 4 đồng phân hydrocarbon thơm (1đp có 1 nhánh; 3đp có 2 nhánh). - C9H12 có 8 đồng phân hydrocarbon thơm. Giống nhau - Đều không tan trong nước, nhẹ hơn nước, tan nhiều trong các dung môi hữu cơ không phân cực. - Nhiệt độ sôi tăng dần theo chiều tăng số lượng nguyên tử C (do tăng khối lượng phân tử và lực tương tác van der Waals). - Các hydrocarbon phân nhánh có nhiệt độ sôi thấp hơn so với đồng phân hydrocarbon mạch không phân nhánh.
Ths. Dương Thành Tính : 0356481353 Hệ thống lý thuyết hydrocarbon – Dẫn xuất halogen Trang 2 TCVL Khác nhau - khí: C1→C4 và neopentane, bình gas : (propane, butane), không màu. -Lỏng : C5 (trừ neopentane)→ C17 : không màu (xăng, dầu....) - Rắn : Từ C18 trở đi, màu (nến sáp, nhựa đường,...). - Ở điều kiện thường alkene và alkyne có số C + C2- C4: trạng thái khí (trừ but-2-yne). + C5-C17: trạng thái lỏng. + C18 trở lên: trạng thái rắn. - Nhiệt độ sôi, nóng chảy của alkene và alkyne gần giống alkane nhưng thấp hơn alkane cùng số C. -Benzene, toluene, xylene, styrene là chất lỏng không màu, trong suốt, dễ cháy và có mùi đặc trưng. -Ảnh hưởng đến sức khỏe. 3. TCHH Giống nhau Đều có phản ứng oxi hóa hoàn toàn (phản ứng cháy): phản ứng cháy tạo CO2 và H2O H O CO H O CO H O CO 2 2 2 2 2 2 n >n alkane ; n = n alkene    ; n < n alkyne Khác nhau 1. Phản ứng thế (đặc trưng) :ưu tiên thế vào C bậc cao - Methane + Cl2 (1:1) CH4 +Cl2 ⎯⎯→as CH3Cl+HCl - Ethane + Cl2 (1:1) C2H6 +Cl2 ⎯⎯→as C2H5Cl+HCl - propane +Cl2 (1:1) 1. Phản ứng cộng - Ethylene + H2 C2H4 + H2 0 ⎯⎯⎯→ t ,Ni C2H6 -Alkene + dd Br2 =>mất màu dd bromine (nhận biết alkene) CH2=CH2+Br2→ CH2Br- CH2Br - Cộng: HX (X:OH,Br, Cl,...) : theo quy tắc Markovnikov. CH = CH + HBr CH -CH Br 2 2 3 2 ⎯⎯→ 1. Phản ứng cộng * Alkyne+H2 (Ni)=> alkane CH  CH +2H2 0 ⎯⎯⎯→ t ,Ni CH3CH3 * Alkyne+H2 / Lindlar => alkene CH  CH+H2 0 ⎯⎯⎯⎯→ Lindlar,t CH2=CH2 - Ethyne + dd Br2 => mất màu dd Br2 CH  CH+Br2 → BrCH =CHBr CH  CH+2Br2 → Br2CH -CHBr2 Cộng: HX (X:OH,Br, Cl,...): theo quy tắc Markovnikov. 1:1 CH CH +HBr CH =CHBr 2  ⎯⎯→ 1:2 CH CH + 2HBr CH - CHBr 3 2  ⎯⎯→ 1. Phản ứng thế a) Phản ứng halogen hóa Các arene tham gia phản ứng thế nguyên tử halogen gắn với vòng thơm bằng halogen ( chlorine, bromine) ở nhiệt độ cao khi có xúc tác muối Iron (III) halide + Br2 FeBr3 , t 0 Br + HBr bromobenzene CH3 + Br2 FeBr3 , t 0 CH3 Br CH3 Br o - bromotoluene (40%) p - bromotoluene (60%) - HBr CH3 CH2 CH3 + Cl2 as 1:1 CH3 CHCl CH3 + HCl CH3 CH2 CH2Cl + HCl 57% 43% 2-clopropan 1-clopropan I II I
Ths. Dương Thành Tính : 0356481353 Hệ thống lý thuyết hydrocarbon – Dẫn xuất halogen Trang 3 CH2 CH CH3 +HBr CH3 CHBr CH3 CH2Br CH2 CH3 2-bromopropane (saûn phaåm chính) 1-bromopropane (saûn phaåm phuï) -Alkene+H2O=>tạo alcohol 0 H PO ,t 3 4 CH =CH +H O CH -CH OH 2 2 2 3 2 ⎯⎯⎯⎯→ +HBr CH2 CBr CH3 CHBr CH CH3 2-bromopropene (saûn phaåm chính) 1-bromopropene (saûn phaåm phuï) HC C CH3 1:1 + HBr CH3 CHBr2 CH2 CH3 2,2-dibromopropane (saûn phaåm chính) 1,1-dibromopropane (saûn phaåm phuï) HC C CH3 1:2 2 CBr2 CH3 -Alkyne chỉ tác dụng với H2O theo tỉ lệ mol 1:1 và chỉ có acetylene + H2O tạo aldehyde, các alkyne còn lại tạo ketone. 2+ 0 Hg ,H SO ,t 2 4 CH CH+H O CH -CH=O 2 3  ⎯⎯⎯⎯⎯→ 2+ 0 Hg ,H SO ,t 2 4 CH C-CH +H O CH COCH 3 2 3 3  ⎯⎯⎯⎯⎯→ b. Phản ứng Nitro hóa -Benzene được nitro hóa bằng hỗn hợp HNO3 đặc và H2SO4 đặc ở nhiệt độ không quá 50oC Nitrobenzene dạng lỏng màu vàng nhạt, sánh như dầu + HNO3 ñaëc H2SO4 ñaëc NO2 + H2O nitrobenzene t 0 CH3 , to CH3 CH3 NO2 o - nitrotoluene p - nitrotoluene - + HNO3 ñaëc H2SO4 ñaëc H2O NO2 2. Phản ứng tách a) Cracking: bẻ gãy mạch carbon => tạo alkane, alkene mạch ngắn hơn. CnH2n+2 0 ⎯⎯⎯→ t ,xt CmH2m+2+CqH2q (n = m + q) C9H20 cracking C2H4 + C7H16 C3H6 C6H14 C4H8 + C5H12 + b) Reforming : từ alkane không nhánh => alkane mạch nhánh và các hydrocarbon 2. Phản ứng trùng hợp - Trùng hợp ethylene n CH2=CH2 t 0 , xt, p CH2 CH2 n ethylene polyethylene (PE) - Trùng hợp propylene n CH2=CH t 0 , xt, p CH2 CH CH3 CH3 n propylene polypropylene (PP) 2. Phản ứng của alk-1-yne với AgNO3/NH3 - Chỉ actylene thế 2 H bởi 2 Ag 3 3 4 3 HC CH+2AgNO 2NH AgC CAg +2NH NO  + →   (kết tủa vàng) H H Ag Ag 3 2 3 2 diamminesilver (I) hydroxide silver acetylide C C + 2[Ag(NH ) ]OH C C +4NH +2H O  →   - Các alk-1-yne khác thế 1 H bởi 1 Ag 3 3 4 3 RC CH+AgNO NH RC CAg +NH NO  + →   2. Phản ứng cộng a. phản ứng cộng chlorine Cl2 UV, t 0 + Cl Cl Cl Cl Cl Cl 3 1 ,2 ,3 ,4 ,5 ,6 - hexachlorocylohexane b)Phản ứng cộng hydrogen H2 0 + 3 cylohexane Ni, t , p
Ths. Dương Thành Tính : 0356481353 Hệ thống lý thuyết hydrocarbon – Dẫn xuất halogen Trang 4 mạch vòng (không đổi số C và t 0 s không đổi đáng kể) - Phản ứng reforming reforming + 4H2 ......... H Ag 3 2 3 2 RC C + [Ag(NH ) ]OH RC C +2NH +H O  →   3) Phản ứng oxi hóa a) Phản ứng oxi hóa không hoàn toàn - alkane C25 – C35 RCH2-CH2R’+ 5 2 O2 0 ⎯⎯⎯→ t ,xt RCOOH + R’COOH + H2O - Cháy không hoàn toàn tạo C hoặc CO C4H10 + 9 2 O2 0 ⎯⎯→t 4CO +5H2O C4H10 + 5 2 O2 0 ⎯⎯→t 4C +5H2O b) Oxi hóa hoàn toàn = cháy =>tỏa nhiều nhiệt CnH2n+2 + 3n + 1 2 O2 nCO2+(n+1)H2O 3. Phản ứng oxi hóa a) Oxi hóa không hoàn toàn : mất màu thuốc tím KMnO4. 3CH2=CH2+2KMnO4+4H2O → 3HO-CH2CH2-OH+2MnO2  +2KOH 3 HC CH  +8KMnO4 → 3KOOC-COOK+2KOH+8MnO2  +2H2O b)Phản ứng oxi hóa hoàn toàn = phản ứng cháy => tỏa nhiều nhiệt. 0 t n 2n 2 2 2 3n C H O nCO nH O 2 + + ⎯⎯→ C2H4(g)+3O2(g) 0 ⎯⎯→t 2CO2(g)+2H2O(g) 0 r 298 H = -1411kJ 0 t n 2n 2 2 2 2 3n 1 C H nCO (n 1)H O 2 − O − + + − ⎯⎯→ 2C2H2(g)+5O2 0 ⎯⎯→t 4CO2(g) +2H2O(g) 0 r 298 H = -2602kJ 3. Phản ứng oxi hóa a. Phản ứng oxi hóa nhóm alkyl - Làm mất màu thuốc tím khi đun nóng (trừ benzene) C6H5CH3 + 2KMnO4 t  ⎯⎯→ C6H5COOK+KOH+2MnO2 +H2O 5C6H5CH3 + 6KMnO4 + 9H2SO4 t  ⎯⎯→ 5C6H5COOH +3 K2SO4 + 6MnSO4 + 14H2O b. Phản ứng oxi hóa hoàn toàn ( phản ứng cháy) CnH2n-6 + 3n - 3 2 O2 t  ⎯⎯→ nCO2 + (n-3)H2O C6H6(g) + 15 2 O2(g) t  ⎯⎯→ 6CO2(g) +3H2O(g) 0 ⎯⎯→t