Luận văn Tính chất quan trọng của hiđrocacbon mạch hở

Khóa học LTĐH đảm bảo môn Hóa-Thầy Sơn Bài 6. Hidrocacbon mạch hở Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 1 - BÀI 6. HIDROCACBON MẠCH HỞ TÀI LIỆU BÀI GIẢNG I - ANKAN 1. Tính chất vật lí Ankan Công thức Cn , o nct C , o st C Khối lượng riêng (g/cm 3 ) Metan CH4 C1 -183 -162 0,415 (-164 C) Etan CH3CH3 C2 -183 -89 0,561 (-100 C) Propan CH3CH2CH3 C3 -188 -42 0,585 (-45 C) Butan CH3 [CH2]2CH3 C4 -158 -0,5 0,600 ( 0 C) Pentan CH3 [CH2]3CH3 C5 -130 36 0,626 (20 C ) Hexan CH3 [CH2]4CH3 C6 -95 69 0,660 (20 C ) Heptan CH3 [CH2]5CH3 C7 -91 98 0,684 (20 C ) Octan CH3 [CH2]6CH3 C8 -57 126 0,703 (20 C ) Nonan CH3 [CH2]7CH3 C9 -54 151 0,718 (20 C ) Đekan CH3 [CH2]8CH3 C10 -30 174 0,730 (20 C ) Icosan CH3 [CH2]18CH3 C20 37 343 0,778 (20 C ) 2.Tính chất hóa học a. Phản ứng thế Khi chiếu sáng hoặc đốt nóng hỗn hợp metan và clo sẽ xảy ra phản ứng thế lần lượt các nguyên tử hiđro bằng clo : CH4 + Cl2 CH3Cl + HCl metyl clorua (clometan) CH3Cl + Cl2 CH2Cl2 + HCl metylen clorua (điclometan) CH2Cl2 + Cl2 CHCl3 + HCl clorofom (triclometan) CHCl3 + Cl2 CCl4 + HCl cacbon tetraclorua (tetraclometan) Các đồng đẳng của metan cũng tham gia phản ứng thế tương tự metan. Thí dụ : CH3 -CH2 -CH3 2 o Cl ,as. 25 C CH3 -CHCl -CH3 + CH3 -CH2-CH2-Cl + HCl 2-clopropan, 57% 1-clopropan, 43% CH3 -CH2 -CH3 2 o Br ,as. 25 C CH3 -CHBr -CH3 + CH3-CH2-CH2-Br + HBr 97% (chính) 3% (phụ) Phản ứng thế H bằng halogen thuộc loại phản ứng halogen hoá, sản phẩm hữu cơ có chứa halogen gọi là dẫn xuất halogen. Clo thế H ở cacbon các bậc khác nhau. Brom hầu như chỉ thế cho H ở cacbon bậc cao. Flo phản ứng mãnh liệt nên phân huỷ ankan thành C và HF. Iot quá yếu nên không phản ứng với ankan. b. Phản ứng tách (gãy liên kết C - C và C - H) CH3 - CH3 o500 C,xt CH2 = CH2 + H2 CH3CH=CHCH3 + H2 CH3CH2CH2CH3 o500 C,xt CH3CH=CH2 + CH4 CH2=CH2 + CH3CH3 c. Phản ứng oxi hoá Khi đốt, các ankan bị cháy tạo ra CO2, H2O và toả nhiều nhiệt : CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O ; H 890 kJ CnH2n+2 + 3n 1 2 O2 n CO2 + (n + 1) H2O Khóa học LTĐH đảm bảo môn Hóa-Thầy Sơn Bài 6. Hidrocacbon mạch hở Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 2 - Khi có xúc tác, nhiệt độ thích hợp, ankan bị oxi hoá không hoàn toàn tạo thành dẫn xuất chứa oxi, thí dụ : CH4 + O2 ot ,xt HCH = O + H2O II - ANKEN 1. Tính chất vật lí Anken Cấu tạo tnc, º C ts, º C D, g/cm 3 Eten (etilen) CH2 = CH2 - 169 - 104 0,57 (-110 o C) Propen CH2 = CHCH3 - 186 - 47 0,61 (- 50 o C) But-1-en CH2 = CHCH2CH3 - 130 - 6 0,63 (- 6 o C) 2-Metylpropen CH2 = C(CH3)2 - 141 - 7 0,63 (- 7 o C) Pent-1-en CH2 = CHCH2CH2CH3 - 165 30 0,64 (20 0 C) cis -Pent-2-en cis-CH3CH = CHC2H5 - 151 37 0,66 (20 o C) trans -Pent-2-en trans-CH3CH = CHC2H5 - 140 36 0,65 (20 o C) Hex-1-en CH2 = CH[CH2]3CH3 - 140 64 0,68 (20 o C) Hept-1-en CH2 = CH[CH2]4CH3 - 119 93 0,70 (20 o C) Oct-1-en CH2 = CH[CH2]5CH3 - 102 122 0,72 (20 o C) Non-1-en CH2 = CH[CH2]6CH3 - 146 0,73 (20 o C) Đek-1-en CH2 = CH[CH2]7CH3 - 87 171 0,74 (20 o C) 2. Tính chất vật lí a. Phản ứng cộng hiđro (phản ứng hiđro hoá) CH2 = CH2 + H2 oxt, t CH3-CH3 R 1 R 2 C = CR 3 R 4 + H2 oxt, t R 1 R 2 CH-CHR 3 R 4 b. Phản ứng cộng halogen (phản ứng halogen hoá) a) Tác dụng với clo CH2 = CH2 + Cl2 2 2ClCH CH Cl (1,2-đicloetan, ts 83,5 o C) b) Tác dụng với brom CH3CH = CHCH2CH2CH3 + Br2 3 2 2 3 | | CH CH CHCH CH CH Br Br  (2,3-đibromhexan) Anken làm mất màu của dung dịch brom, vì thế người ta thường dùng nước brom hoặc dung dịch brom trong CCl4 làm thuốc thử để nhận biết anken. c. Phản ứng cộng axit và cộng nước a) Cộng axit Hiđro halogenua (HCl, HBr, HI), axit sunfuric đậm đặc… có thể cộng vào anken. Thí dụ : CH2 = CH2 + H-Cl (khí ) CH3CH2Cl (etyl clorua) CH2 = CH2 + H-OSO3H CH3CH2OSO3H (etyl hiđrosunfat) b) Cộng nước (phản ứng hiđrat hoá) Ở nhiệt độ thích hợp và có xúc tác axit, anken có thể cộng nước, thí dụ : CH2 = CH2 + H-OH oH , t 2 2CH CHH OH (etanol) c) Hướng của phản ứng cộng axit và nước vào anken Phản ứng cộng axit hoặc nước vào anken không đối xứng thường tạo ra hỗn hợp hai đồng phân, trong đó có một đồng phân là sản phẩm chính. Thí dụ : CH2 = CH-CH3 HCl 2 3 | | CH CH CH  H Cl + 2 3 || CH CH CH HCl   (Sản phẩm chính) (Sản phẩm phụ) 2 3 | 3 CH C CH CH   | |HOH 2 3| 3 CH C CH CH H OH    + | | 2 3| 3 CH C CH CH OH H   (Sản phẩm chính) (Sản phẩm phụ) Khóa học LTĐH đảm bảo môn Hóa-Thầy Sơn Bài 6. Hidrocacbon mạch hở Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 3 - Quy tắc Mac-côp-nhi-côp Trong phản ứng cộng axit hoặc nước (kí hiệu chung là HA) vào liên kết C= C của anken, H (phần tử mang điện tích dương) ưu tiên cộng vào C mang nhiều H hơn (cacbon bậc thấp hơn), còn A (phần tử mang điện tích âm) ưu tiên cộng vào C mang ít H hơn (cacbon bậc cao hơn). d. Phản ứng trùng hợp nCH2 = CH2 oPeoxit,100 300 C 100atm ( CH2-CH2 )n (polietilen, n= 3000 - 40 000) 2 | 3 nCH CH CH 0t , xt 2 | 3 n CH CH CH (polipropilen) Phản ứng trùng hợp là quá trình kết hợp liên tiếp nhiều phân tử nhỏ giống nhau hoặc tương tự nhau tạo thành những phân tử rất lớn gọi là polime. Trong phản ứng trùng hợp, chất đầu (các phân tử nhỏ) được gọi là monome. Sản phẩm của phản ứng gồm nhiều mắt xích monome hợp thành nên được gọi là polime. Số lượng mắt xích monome trong một phân tử polime gọi là hệ số trùng hợp và kí hiệu là n. e. Phản ứng oxi hoá Giống với ankan, anken cháy hoàn toàn tạo ra CO2, H2O và toả nhiều nhiệt : CnH2n + 3n 2 O2 nCO2 + nH2O ; H < 0 Khác với ankan, anken làm mất màu dung dịch KMnO4 và bị oxi hoá. Thí dụ : 3CH2 = CH2 + 2KMnO4 + 4H2O 3HOCH2-CH2OH + 2MnO2 + 2KOH (etylen glicol) III - ANKIN 1. Cấu trúc phân tử Trong phân tử ankin, hai nguyên tử C liên kết ba ở trạng thái lai hoá sp (lai hoá đường thẳng). Liên kết ba C C gồm 1 liên kết và 2 liên kết . Hai nguyên tử C mang liên kết ba và 2 nguyên tử liên kết trực tiếp với chúng nằm trên một đường thẳng. 2. Tính chất hóa học a. Phản ứng cộng - Cộng hiđro : Khi có xúc tác Ni, Pt, Pd ở nhiệt độ thích hợp, ankin cộng với H2 tạo thành ankan : Muốn dừng lại ở giai đoạn tạo ra anken thì phải dùng xúc tác là hỗn hợp Pd với PbCO3 : CH CH + 2H2 0Ni, t CH3 – CH3 CH CH + H2 Pd / PbCO3 CH2 = CH2 - Cộng brom : Giống như anken, ankin làm mất màu nước brom, phản ứng xảy ra qua hai giai đoạn. Muốn dừng lại ở giai đoạn thứ nhất thì cần thực hiện phản ứng ở nhiệt độ thấp, thí dụ : C2H5-C C-C2H5 2 o Br 20 C 2 5 2 5 | | C H C C C H Br Br 2Br | | 2 5 2 5 || Br Br C H C C C H Br Br hex-3-in 3,4-đibromhex-3-en 3,3,4,4-tetrabromhexan - Cộng hiđro clorua CH CH + HCl 2 o HgCl 150 200 C CH2 = CH - Cl (vinyl clorua) CH2 = CH - Cl + HCl CH3 - CHCl2 (1,1-đicloetan) - Cộng nước (hiđrat hoá) Khóa học LTĐH đảm bảo môn Hóa-Thầy Sơn Bài 6. Hidrocacbon mạch hở Hocmai.vn – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 4 - Khi có mặt xúc tác HgSO4 trong môi trường axit, H2O cộng vào liên kết ba tạo ra hợp chất trung gian không bền và chuyển thành anđehit hoặc xeton, thí dụ : HC CH + H-OH 2,4 4 o HgSO H SO 80 C [CH2 = CH – OH] CH3 – CH = O etin (không bền) anđehit axetic Phản ứng cộng HX, H2O vào các ankin trong dãy đồng đẳng của axetilen cũng tuân theo quy tắc Mac-côp-nhi- côp như anken. - Phản ứng đime hoá và trime hoá 2CH CH 0xt, t CH2 = CH - C CH vinylaxetilen 3CH CH 0xt, t C6H6 b. Phản ứng thế bằng ion kim loại AgNO3 + 3NH3 + H2O [Ag(NH3)2] + OH - + NH4NO3 (phức chất, tan trong nước) HC CH + 2[Ag(NH3)2]OH Ag – C C – Ag + 2H2O + 4NH3 (kết tủa màu vàng nhạt) Phản ứng này không những dùng để nhận ra axetilen mà cả các ankin có nhóm H – C C- (các ankin mà liên kết ba ở đầu mạch) : R – C C – H + [Ag(NH3)2]OH R–C C–Ag + H2O + 2NH3 (kết tủa màu vàng nhạt) c. Phản ứng oxi hoá Các ankin cháy trong không khí tạo ra CO2, H2O và toả nhiều nhiệt : CnH2n-2 + 2 3n 1 O 2 nCO2 + (n – 1)H2O ; H < 0 Giống như anken, ankin làm mất màu dung dịch KMnO4. Khi đó nó bị oxi hoá ở liên kết ba tạo ra các sản phẩm phức tạp, còn KMnO4 thì bị khử thành MnO2 (kết tủa màu nâu đen). III – ĐIỀU CHẾ VÀ ỨNG DỤNG Giáo viên: Phạm Ngọc Sơn Nguồn: Hocmai.vn