Hydrocarbon 27/4;1/5;8/5;22/5 Flashcards
Đặc điểm cấu tạo alkane
chứ liên kết C-H và C-C bền vững và kém phân cực
4 C-H giống nhau tạo với nhau một góc 109,5 độ và hướng về 4 đỉnh của tứ diện đều
Tính chất vật lí alkane
C1-4 khí
C5-17 ở trạng thái lỏng và ko màu
C18 trở lên là chất rắn màu trắng
các alkane mạch phân nhánh có nhiệt độ sôi thấp so với ko phân nhánh
các alkane không tan hoặc ít tan trong nước và nhẹ hơn nước, tan trong dung môi hữu cơ
Tính chất hoá học alkane
1 phản ứng thế halogen
2 phản ứng cracking bẻ gãy mạch carbon của alkane mạch dài
3 phản ứng reforming chuyển các mạch alkane không phân nhánh thành phân nhánh và vòng nhưng không làm thay đổi số nguyên tử cacbon và nhiệt độ sôi đáng kể
Phản ứng ooxxi hoá alkane
a) phản ứng cháy ô xi hoá hoàn toàn(phản ứng cháy) tạo thành CO2, H2O và năng lượng
b) phản ứng ô xi hoá ko hoàn toàn : ở nhiệt độ cao có xúc tác, alkane bị ô xi hoá cắt mạch bởi oxygen để tạo thành carbonxylic acid
Ứng dụng alkane
Khí thiên nhiên & dầu mỏ: nhiên liệu sạch, dùng rộng rãi trong sản xuất & đời sống.
LPG (khí hóa lỏng): chứa propane (C₃H₈), butane (C₄H₁₀).
Methane: nguyên liệu sản xuất phân urê, hydro, amoniac.
Alkane lỏng (C6–C8): nguyên liệu sản xuất xăng, diesel, benzen, toluen, xylene.
Alkane C11–C20: làm kem dưỡng, sáp nẻ, thuốc mỡ (vaseline).
Alkane C20–C35: làm nến, sáp (paraffin).
điều chế alkane
Alkane khí (Công nghiệp):
Lấy từ khí thiên nhiên & khí dầu mỏ.
Loại tạp (H₂S, CO₂) → hóa lỏng (LPG, LNG) để vận chuyển.
Alkane lỏng/rắn:
Lấy từ dầu mỏ qua chưng cất.
Cần công nghệ tách → thu alkane tinh khiết.
Khí ngưng tụ (C5–C8): làm xăng.
tính chất vật lí alkene alkyl
Tính chất (nhiệt độ sôi, nóng chảy, tỉ khối…) gần giống alkane.
Nhiệt độ sôi, nóng chảy tăng theo số C (do lực van der Waals).
Alkene, alkyne có nhiệt độ sôi < alkane cùng số C.
C ≤ 4: khí; C > 5: lỏng/rắn; khối lượng riêng ~ 0,6 – 0,8 g/mL.
Không tan trong nước, tan trong dung môi hữu cơ (methanol, ether,…).
Tính chất hoá học alkene alkyl
1 phản ứng cộng hydrogen
2 phản ứng cộng halogen
3 phản ứng cộng hydrogen halide tuân theo quy tắc marcopnicop
4 phản ứng trùng hợp
5 phản ứng nhận biết liên kết ba bằng cách cho alkyne phản ứng agno3/nh3
6 phản ứng ô xi hoá alkene
a) Oxi hóa không hoàn toàn:
Làm mất màu thuốc tím (dùng nhận biết).
VD: CH₂=CH₂ + KMnO₄ → HO–CH₂–CH₂–OH (ethylene glycol).
Ứng dụng: tạo dẫn xuất chứa Oxi.
b) Phản ứng cháy:
Cháy hoàn toàn khi có O₂, tạo CO₂ + H₂O, tỏa nhiều nhiệt.
Acetylene cháy → ngọn lửa > 3000°C (ứng dụng cắt kim loại).
điều chế
Alkene:
PTN: C₂H₅OH → C₂H₄ + H₂O (xt: H₂SO₄, nhiệt độ).
CN: Cracking alkane C₂–C₄ trong nhà máy lọc dầu.
Alkyne:
CaC₂ + H₂O → C₂H₂ + Ca(OH)₂
2CH₄ → C₂H₂ + 3H₂ (nhiệt phân CH₄ ở 1500°C, làm lạnh nhanh).
ứng dụng alkene
Sản xuất vật liệu: Nhựa (PE, PP), sợi, cao su, tơ từ ethylene glycol, acetone,…
Nông nghiệp: Ethylene kích thích trái cây chín nhanh, tăng mủ cao su.
Dược phẩm: Tổng hợp thuốc.
Hóa công nghiệp: Sản xuất rượu, andehit, ethylbenzene,…
Đèn xì hàn: Acetylene cháy nhiệt cao dùng để hàn/cắt kim loại.
Tính chất vật lí arene
Trạng thái & màu sắc:
Benzene, toluen, xylen, styren: Lỏng, không màu, dễ cháy, mùi đặc trưng.
Naphthalen: Rắn màu trắng, mùi dễ nhận biết.
Tính tan:
Không tan trong nước (không phân cực), tan tốt trong dung môi hữu cơ.
Nhẹ hơn nước.
Nguồn gốc:
Benzene, toluen, xylen (BTX): Có trong dầu mỏ (hàm lượng thấp).
Naphthalen & aren đa vòng: Có trong dầu mỏ và nhựa than đá.
phản ứng thế arene
1 phản ứng halogen hoá
Cl, Br phản ứng arene ưu tiên thế ở ortho và phara
2 phản ứng nitro hoá
một hay nhiều nguyên tử hydrogen ở vòng benzen bị thay thể bới No2- ở nhiệt độ 50 độ tao ra chất lỏng sánh như dầu màu vàng xúc tác h2so4 và hno3 đặc
phản ứng cộng arene
a) Cộng Clo (Cl₂)
Điều kiện: Ánh sáng UV + đun nóng.
Sản phẩm: 1,2,3,4,5,6-hexacloxiclohexan (C₆H₆Cl₆)
b) Cộng Hiđro (H₂)
Điều kiện: Nhiệt độ cao, áp suất cao, xúc tác Ni/Pt.
Sản phẩm: Xiclohexan (C₆H₁₂).
Ứng dụng: Sản xuất xiclohexan trong công nghiệp.
phản ứng ô xi hoá alky
a) Phản ứng cháy (Oxi hóa hoàn toàn)
Đặc điểm: Dễ cháy, tỏa nhiều nhiệt.
b) Oxi hóa nhóm alkyl
Tác nhân: KMnO₄ (môi trường axit hoặc nhiệt độ).
Sản phẩm: Axit cacboxylic tương ứng.
Ví dụ (Toluen → Axit benzoic):
ứng dụng và điều chế arene
- Ứng dụng chính:
Nhóm BTX (Benzene, Toluen, Xylen):
Benzene: Sản xuất phẩm nhuộm, dược phẩm, chất tẩy rửa.
Toluen: Dung môi, nguyên liệu trung gian trong tổng hợp hóa chất.
p-Xylen: Sản xuất tơ polyester (vải, chai nhựa).
Styren: Sản xuất polystyren (nhựa dẻo, hộp xốp).
Lưu ý an toàn:
Aren (đặc biệt benzene) độc hại, cần tuân thủ quy định bảo hộ.
Xu hướng: Tổng hợp hữu cơ thân thiện môi trường, dùng nguyên liệu thiên nhiên.
- Điều chế công nghiệp:
Nguồn gốc: Từ dầu mỏ qua quá trình reforming phân đoạn C₆–C₈ (alkane, cycloalkane).
