Điều kiện để ankin có thể tham gia phản ứng thế bằng ion kim loại?

Tổng hợp kiến thức để trả lời câu hỏi: "Điều kiện để ankin có thể tham gia phản ứng thế bằng ion kim loại” giúp các bạn học sinh ôn tập và tích lũy kiến thức bộ môn Hóa học 11.

Sơ lược về Khái niệm, đồng phân, danh pháp của ankin

- Ankin là hiđrocacbon không no, mạch hở trong phân tử có chứa 1 liên kết ba CΞC còn lại là các liên kết đơn.

- Công thức tổng quát của ankin: C_nH_2n-2 (n ≥ 2).

- Tên gọi:

+ Tên thay thế:

Số chỉ vị trí mạch nhánh + tên nhánh + tên mạch chính + số chỉ vị trí nối ba + in

+ Tên thường:

Tên gốc hiđrocacbon gắn với C mang liên kết ba + axetilen

- Ankin có các loại đồng phân: đồng phân bixicloankan (n ≥ 4), đồng phân vị trí liên kết ba (n ≥ 4); đồng phân mạch C (n ≥ 5); đồng phân xicloanken, đồng phân ankađien.

Điều kiện để ankin có thể tham gia phản ứng thế bằng ion kim loại?

* Thí nghiệm

Sục khí axetilen vào dung dịch bạc nitrat trong amoniac, thấy có kết tủa vàng nhạt. Đó là muối bạc axetilua tạo thành do phản ứng:

CH≡CH + 2AgNO₃ + 2NH₃ → Ag−C≡C−Ag↓ + 2NH₄NO₃

                                                 bạc axetilua

* Nhận xét

Nguyên tử hiđro liên kết trực tiếp với nguyên tử cacbon liên kết ba đầu mạch có tính linh động cao hơn các nguyên tử hiđro khác nên có thể bị thay thế bằng ion kim loại.

Các ank-1-in khác như propin, but-1-in, ... cũng có phản ứng tương tự axetilen, do đó tính chất này được dùng để phân biệt ank-1-in với anken và các ankin khác.

* Kết luận

Ankin có 2 liên kết π bền hơn anken nên ngoài việc tham gia phản ứng cộng và oxi hóa (thể hiện tính chất của hidrocacbon không no) thì ankin còn có khả năng tham gia phản ứng thế với ion kim loại (tính chất đặc trưng của ankin có liên kết 3 đầu mạch).

Điều kiện để ankin có thể tham gia phản ứng thế bằng ion kim loại là: Các ank-1-in có nguyên tử H liên kết trực tiếp với nguyên tử cacbon liên kết ba đầu mạch có tính linh động cao hơn các nguyên tử H khác nên có thể bị thay thế bằng ion kim loại.

Ví dụ:

CH≡CH   +   2AgNO₃  +   2NH₃  →  Ag-C≡C-Ag  +   2NH₄NO₃

CH≡C-CH₃  +  AgNO₃  +  NH₃ → Ag-C≡C-CH₃  +  NH₄NO₃

Bài tập về phản ứng thế của ankin

* Phương pháp:

- Chỉ có ank-1-in hoặc các chất có liên kết ba đầu mạch mới có phản ứng với AgNO3/NH3.

- Phương trình tổng quát:

C_nH_2n-2 + xAgNO₃ + xNH₃  → C_nH_2n-2-xAg_x ↓ + xNH₄NO₃ (1)

C_xH_y + aAgNO₃ + aNH₃  → C_xH_y-aAg_a ↓ + aNH₄NO₃ (2)

- Chú ý:

+ Theo phương trình (2) ta có: n_ankin = n↓ 
→ m↓= m_ankin + 107.n↓.a.

+ Khối lượng bình đựng AgNO₃/NH₃ tăng bằng khối lượng ankin phản ứng.

+ Để tái tạo lại ankin ta cho ↓ phản ứng với HCl.

+ Anken và ankan không có phản ứng này.

- Chỉ có C₂H₂ mới phản ứng với Ag₂O theo tỉ lệ mol 1:1; các ank-1-in khác chỉ phản ứng theo tỉ lệ 2:1.

- Nếu có hỗn hợp ankin tham gia phản ứng với Ag₂O mà tỉ lệ mol của (ankin : Ag₂O) = k có giá trị:

    + k < 2 → có C2H2.

    + k > 2 → có ankin khác không có liên kết ba đầu mạch.

    + k = 2 → hỗn hợp gồm 2 ank-1-in hoặc hỗn hợp C2H2 và ankin khác (không phải ank-1-in) có số mol bằng nhau.

- Từ kết tủa vàng thu được có thể khôi phục lại ankin ban đầu bằng cách cho tác dụng với HCl.

CAgΞC-R + HCl → CHΞC-R + AgCl

→ Phản ứng này dùng để tách ank-1-in khỏi hỗn hợp.

- Ngoài cách viết với Ag2O có thể viết phản ứng với dung dịch AgNO3/NH3 và phản ứng này được dùng để nhận biết ank-1-in.

- Ngoài phản ứng thế với ion Ag ank-1- in còn có thể phản ứng thế với một số ion kim loại khác nữa.

* Bài tập vận dụng

Bài 1: Ví dụ 1: Cho 3,36 lít hiđrocacbon X (đktc) phản ứng hoàn toàn với lượng dư dung dịch AgNO3 trong NH3, thu được 36 gam kết tủa. Công thức phân tử của X là:

A. C4H4.

B. C3H4.

C. C4H6.

D. C2H2.

Giải

Bài 2: Hỗn hợp khí X gồm etilen và propin. Cho a mol X tác dụng với dung dịch AgNO3 trong NH3, thu được 17,64 gam kết tủa. Mặt khác a mol X phản ứng tối đa với 0,34 mol H2. Giá trị của a là

A. 0,02.

B. 0,04.

C. 0,22.

D. 0,24.

Giải:

Bài 3: Hiđrat hóa 5,2 gam axetilen với xúc tác HgSO4 trong môi trường axit, đun nóng. Cho toàn bộ các chất hữu cơ sau phản ứng vào một lượng dư dung dịch AgNO3 trong NH3 thu được 44,16 gam kết tủa. Hiệu suất của phản ứng hiđrat hóa axetilen là

A. 60%.

B. 40%.

C. 80%.

D. 70%.

Giải:

Gọi tham gia phản ứng là x và dư là y mol trong phản ứng hiđrat hóa.