Tóm tắt lý thuyết Chương 5 Hóa 11: Hidrocacbon no

A. Ankan:

I. Đồng đẳng, đồng phân, danh pháp

- Dãy đồng đẳng ankan (parafin): Công thức tổng quát: C_nH_{2n + 2} ( n ≥ 1).

Ví dụ: CH₄, C₂H₆, C₃H₈, ....

- Đồng phân: chỉ có đồng phân mạch C (mạch thẳng, mạch nhánh).

Cách viết đồng phân: 

+ Viết mạch C thẳng. Ta được 1 đồng phân mạch thẳng.

+ Giảm 1 C làm nhánh, xét tính đối xứng để gắn C vào nhánh. Khi số C làm nhánh bằng số C mạch chính thì dừng.

+ Điền H để có đồng phân hoàn chỉnh.

- Công thức tính nhanh: 3 < n < 7

- Gọi tên: 

+ Chọn mạch chính: là mạch dài nhất, nhiều nhánh nhất.

+ Đánh số: từ phía C gần nhánh nhất.

+ Tên: Số chỉ vị trí nhánh – Tên nhánh + Tên mạch chính + an.

II. Tính chất vật lí: 

+ Nhẹ hơn nước, hầu như không tan trong nước, tan nhiều trong dung môi hữu cơ.

+ C₁ → C₄ là khí, các ankan tiếp theo là lỏng, C₁₈ trở đi là rắn.

- Đặc điểm: Chỉ gồm các liên kết đơn. 

III. Tính chất hoá học:

+ Phản ứng đặc trưng của ankan là phản ứng thế.

Nguyên tử C trong ankan bị thay thế bởi nguyên tố halogen khi chiếu sáng hoặc đun nóng và ưu tiên thế vào H ở C bậc cao.

+ Phản ứng tách: Dưới nhiệt độ và xúc tác thích hợp, ankan có phân tử khối nhỏ bị tách thành các anken tương ứng.

+ Phản ứng đốt cháy:

+ Trong công nghiệp: chưng cất phân đoạn dầu mỏ, ta thu được ankan.

IV.  Ứng dụng: 

   - Dùng làm nhiên liệu trong hàn cắt kim loại.

    - Dùng làm dầu bôi trơn, dung môi.

    - Để tổng hợp nhiều chất hữu cơ khác: CH₃Cl, CH₂Cl₂, CCl₄, CF₂Cl₂, ...

    - Đặc biệt từ CH₄ điều chế được nhiều chất khác nhau: hỗn hợp CO + H₂, ammoniac, C₂H₂, rượu metylic, andehit fomic, …

V. Điều chế

    * Điều chế metan

    - Các nguồn khí: từ khí thiên nhiên, khí hồ ao, khí dầu mỏ, khí chưng than đá.

    - Tổng hợp:

    - Từ khí CH₃COONa khan:

    - Từ Nhôm cacbua (Al₄C₃):

A_l4C₃ + 12H₂O → 4Al(OH)₃↓ + 3CH₄↑

    * Điều chế các ankan khác

    - Lấy từ các nguồn thiên nhiên: Khí dầu mỏ, khí thiên nhiên, sản phẩm cracking.

    - Từ các muối axit hữu cơ:

B. Lý thuyết Tính chất của Xicloankan

I. Cấu trúc, đồng phân, danh pháp

1. Cấu trúc phân tử của 1 số xicloankan

    - Xicloankan là những hidrocacbon mạch vòng.

    - Monoxicloankan là những xicloankan có 1 vòng (đơn vòng), có công thức chung là C_nH_2n (n ≥ 3).

    - Ở phân tử xicloankan, các nguyên tử cacbon không cùng nằm trên cùng một mặt phẳng (trừ xiclopropan).

2. Đồng phân, tên gọi

    a. Cách viết đồng phân mạch vòng

    Viết vòng tối đa số nguyên tử C, sau đó giảm dần số nguyên tử C mạch vòng và thêm nhánh.

    Lưu ý: Có cả các đồng phân mạch nhánh.

    b. Cách gọi tên

    Số chỉ vị trí mạch nhánh (nếu có nhiều nhánh) + tên nhánh + xiclo + tên mạch chính + an

    Mạch chính là mạch vòng. Đánh số sao cho tổng các số chỉ vị trí các mạch nhánh là nhỏ nhất.

    Ví dụ: Viết các đồng phân ứng với công thức C₆H₁₂:

II. Tính chất vật lí

    - 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

    - Xiclopropan và xiclobutan cho phản ứng cộng mở vòng.

    Chú ý:

    - Các xicloankan vòng nhỏ (3C - 4C) khi tham gia phản ứng thế thường cộng mở vòng.

2. Phản ứng thế

    - Các xicloankan từ 5C trở lên cho phản ứng thế như ankan.

3. Phản ứng oxi hóa

    - Xicloankan có tính chất hóa học tương tự ankan (phản ứng thế, phản ứng cháy, ...)

  Ví dụ:

IV. Ứng dụng và điều chế

1. Ứng dụng

    - Sử dụng làm nhiên liệu.

    - Làm dung môi hữu cơ, làm nguyên liệu để điều chế chất khác.

2. Điều chế

    * Tách H₂ từ ankan tương ứng:

CH₃(CH₂)₄CH₃ → H₂ + C₆H₁₂

    * Tách Br₂ từ dẫn xuất 1,n - đibromankan (n > 2):

C_nH_2nBr₂ + Zn → C_nH_2n + ZnBr₂

V. Công thức cần chú ý

1. Công thức tổng quát của ankan: C_nH_{2n + 2} (n ≥ 1)

2. Công thức tổng quát của xicloankan: C_nH_2n (n ≥ 3)

3. Tính số đồng phân ankan: 2n – 4 + 1 (điều kiện: 3 < n < 7).

4. Công thức liên quan đến phản ứng đốt cháy ankan:

5. Công thức liên quan đến phản ứng cracking (hoặc tách hiđro)

Xét phản ứng tổng quát: