Dãy đồng đẳng ankan và những bí mật thú vị

Dãy đồng đẳng ankan đóng vai trò quan trọng trong việc hiểu và tính toán các chuỗi hợp chất hóa học. Trên bài viết này, mình sẽ giới thiệu công thức tổng quát của dãy đồng đẳng ankan, cùng những thông tin thú vị về cấu trúc và tính chất của các hợp chất này.

1. Ankan là gì?

Ankan là những hydrocacbon no, mạch hở, trong phân tử chỉ có các liên kết đơn C-C và C-H. Công thức chung của ankan là CnH2n+2. Chúng là những chất khí, lỏng hoặc rắn ở nhiệt độ thường, tùy thuộc vào số lượng nguyên tử cacbon trong phân tử. Ankan có tính chất hóa học tương đối trơ, ít phản ứng với các chất khác và thường tham gia các phản ứng thế như phản ứng thế halogen, nitro, ete, …

Bạn đang xem: Dãy đồng đẳng ankan và những bí mật thú vị

Một số ứng dụng của ankan bao gồm:

• Dùng làm nhiên liệu như xăng, dầu,…
• Nguyên liệu sản xuất hóa chất như etilen, propilen, butilen,…
• Dung môi hữu cơ như pentan, hexan,…

2. Đồng phân và tên gọi của Ankan

2.1. Đồng phân

Số đồng phân của ankan tăng dần theo số nguyên tử cacbon trong phân tử. Ví dụ:

• Ankan có 1 nguyên tử cacbon: 1 đồng phân
• Ankan có 2 nguyên tử cacbon: 1 đồng phân
• Ankan có 3 nguyên tử cacbon: 2 đồng phân
• Ankan có 4 nguyên tử cacbon: 3 đồng phân
• …
  

  2.2. Tên gọi

  Tên gọi của ankan được đặt theo quy tắc sau:

• Tên của ankan bắt đầu bằng tiền tố “an”.
• Số nguyên tử cacbon trong phân tử được chỉ ra bằng các tiền tố “met”, “et”, “prop”, “but”, “pent”, “hex”, “hept”, “oct”, “non”, “dec”.
• Nếu phân tử có nhánh, thì nhánh được đặt tên theo quy tắc của các hợp chất hữu cơ.

Ví dụ:

• CH4: metan
• C2H6: etan
• C3H8: propan
• C4H10: butan
• C5H12: pentan
• …

Lưu ý khi đặt tên ankan:

• Nếu phân tử có nhiều nhánh, thì nhánh được xếp theo thứ tự ưu tiên sau:
  • Các nhánh có gốc halogen được ưu tiên hơn các nhánh không có gốc halogen.
  • Các nhánh có gốc chức được ưu tiên hơn các nhánh không có gốc chức.
  • Các nhánh có số nguyên tử cacbon nhiều hơn được ưu tiên hơn các nhánh có số nguyên tử cacbon ít hơn.
  • Nếu hai nhánh có cùng thứ tự ưu tiên, thì nhánh được đặt tên trước là nhánh có gốc cacbon thấp hơn.
• Nếu phân tử có hai nhánh giống nhau, thì tên của nhánh được đặt trước tên của ankan và được lặp lại hai lần.
• Nếu phân tử có hai nhánh khác nhau, thì tên của nhánh được đặt trước tên của ankan, theo thứ tự ưu tiên đã nêu ở trên.
• Nếu phân tử có hai nhánh giống nhau và có nhánh khác, thì tên của nhánh giống nhau được đặt trước tên của ankan, theo thứ tự ưu tiên đã nêu ở trên.

3. Tính chất hóa học của Ankan

Ankan có tính chất hóa học tương đối trơ, ít phản ứng với các chất khác và thường tham gia các phản ứng thế như phản ứng thế halogen, nitro, ete, …

3.1. Phản ứng thế halogen

Ankan có thể phản ứng với halogen (Cl2, Br2, I2) trong điều kiện ánh sáng hoặc nhiệt độ cao, tạo thành các dẫn xuất halogen của ankan.

Chẳng hạn, metan (CH4) phản ứng với clo (Cl2) trong điều kiện ánh sáng tạo thành clometan (CH3Cl):

CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl

3.2. Phản ứng thế nitro

Ankan có thể phản ứng với axit nitric (HNO3) loãng, nguội tạo thành dẫn xuất nitro của ankan.

Chẳng hạn, metan (CH4) phản ứng với axit nitric (HNO3) loãng, nguội tạo thành nitrometan (CH3NO2):

CH4 + HNO3 → CH3NO2 + H2O

3.3. Phản ứng thế ete

Ankan có thể phản ứng với oxit etylic (C2H5OH) tạo thành ete.

Chẳng hạn, metan (CH4) phản ứng với oxit etylic (C2H5OH) tạo thành metyl ete (CH3OCH3):

CH4 + C2H5OH → CH3OCH3 + H2O

Ngoài ra, ankan còn có thể tham gia các phản ứng hóa học khác như phản ứng tách hidro, phản ứng cộng hợp, …

4. Một số bài tập minh họa về Ankan
   

   4.1. Bài tập 1

   Viết công thức cấu tạo của các ankan có số nguyên tử cacbon từ 1 đến 10.

Giải:

• Ankan có 1 nguyên tử cacbon: CH4 (metan)
• Ankan có 2 nguyên tử cacbon: C2H6 (etan)
• Ankan có 3 nguyên tử cacbon: C3H8 (propan)
• Ankan có 4 nguyên tử cacbon: C4H10 (butan)
• Ankan có 5 nguyên tử cacbon: C5H12 (pentan)
• Ankan có 6 nguyên tử cacbon: C6H14 (hexan)
• Ankan có 7 nguyên tử cacbon: C7H16 (heptan)
• Ankan có 8 nguyên tử cacbon: C8H18 (octan)
• Ankan có 9 nguyên tử cacbon: C9H20 (nonan)
• Ankan có 10 nguyên tử cacbon: C10H22 (decan)

4.2. Bài tập 2

Cho biết số đồng phân của các ankan có số nguyên tử cacbon từ 1 đến 10.

Giải:

• Ankan có 1 nguyên tử cacbon: 1 đồng phân
• Ankan có 2 nguyên tử cacbon: 1 đồng phân
• Ankan có 3 nguyên tử cacbon: 2 đồng phân
• Ankan có 4 nguyên tử cacbon: 3 đồng phân
• Ankan có 5 nguyên tử cacbon: 5 đồng phân
• Ankan có 6 nguyên tử cacbon: 9 đồng phân
• Ankan có 7 nguyên tử cacbon: 18 đồng phân
• Ankan có 8 nguyên tử cacbon: 35 đồng phân
• Ankan có 9 nguyên tử cacbon: 63 đồng phân
• Ankan có 10 nguyên tử cacbon: 120 đồng phân

4.3. Bài tập 3

Viết tên của các ankan có công thức cấu tạo sau:

• CH4
• C2H6
• C3H8
• C4H10
• C5H12

Giải:

• CH4: metan
• C2H6: etan
• C3H8: propan
• C4H10: butan
• C5H12: pentan

4.4. Bài tập 4

Cho biết sản phẩm của phản ứng giữa metan (CH4) với clo (Cl2) trong điều kiện ánh sáng.

Giải:
Phản ứng giữa metan (CH4) với clo (Cl2) trong điều kiện ánh sáng tạo thành clometan (CH3Cl):

CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl

Vậy sản phẩm của phản ứng là clometan (CH3Cl) và axit clohydric (HCl).

4.5. Bài tập 5

Cho biết sản phẩm của phản ứng giữa metan (CH4) với axit nitric (HNO3) loãng, nguội.

Giải:
Phản ứng giữa metan (CH4) với axit nitric (HNO3) loãng, nguội tạo thành nitrometan (CH3NO2):

CH4 + HNO3 → CH3NO2 + H2O

Vậy sản phẩm của phản ứng là nitrometan (CH3NO2) và nước (H2O).

Nguồn: https://izumi.edu.vn/
Danh mục: Công thức