Lý thuyết về Ankan cơ bản và mở rộng

I. ĐỒNG ĐẲNG ĐỒNG PHÂN VÀ DANH PHÁP:

1. Dãy đồng đẳng của metan:

Gồm: CH4, C2H6, C3H8, C4H10, C5H12,...
CTTQ: CnH2n+2 với n ≥ 1;
Gọi là ankan hoặc parafin.

2. Đồng phân:

Cách viết đồng phân:
- Viết các mạch cacbon khác nhau.
- Với từng mạch lần lượt dời vị trí nối đôi, ba, nguyên tử Cl, O, N,...trên mạch chính.
- Điền H.
VD:
C5H12:
CH3CH2CH2CH2CH3;
CH3CH2CH(CH3)-CH3;
CH3C(CH3)2-CH3;

3. Danh pháp:

- Một số ankan đầu dãy:
CH4 metan;
C2H6 etan;
C3H8 propan;
C4H10 butan;
C5H12 pentan;
C6H14 hexan;
C7H16 heptan;
C8H18 octan;
C9H20 nonan;
C10H22 đecan;
- Gốc ankyl tương ứng: Khi 1 ankan mất đi một nguyên tử H sẽ tạo ra gốc ankyl tương ứng.
VD:
CH4 --> -CH3 gốc metyl;
C2H6 --> -C2H5 gốc etyl;
C3H8 --> -C3H7 gốc propyl;

* Gọi tên:

Chọn mạch cacbon dài nhất và nhiều nhánh nhất làm mạch chính, đánh số cacbon trên mạch chính từ phía gần nhánh hơn.
- Gọi tên thay thế (Theo IUPAC)
Số chỉ vị trí nhánh - tên nhánh (tên nguyên tố hay tên gốc ankyl) - tên mạch chính (theo ankan).
* Nếu nhiều nhánh giống nhau, dùng đầu ngữ: đi (2), tri (3), tetra (4), penta (5),...
* Nếu nhiều nhánh khác nhau, gọi tên nhánh theo A, B, C,...
* Ankan có 1 nhánh -CH3 ở C số 2 thì có tên thường là isoankan (kể luôn C của nhánh), nếu  có 2 nhánh này ở C số 2 thì có tên thông thường là Neoankan (kể luôn C của nhánh).

VD:
- C5H12:
CH3CH2CH2CH3: (n)-pentan;
CH3CH(CH3)-CH3CH3: 2 metyl butan hay isobutan;
CH3C(CH3)2CH3: 2,2-Đimetyl propan hay Neopentan;

- CH2Cl-CHBr-CHCl-CH3: 2-brom 1,3-Điclo butan;
(CH3)2-CH-CCl(C2H5)-CH2-CH3: 3-Clo 3-Etyl 2-Metyl pentan;

II. TÍNH CHẤT VẬT LÝ:

+ Từ CH4 --> C4H10: Thể khí;
+ Từ C5H12 --> C17H36 : Thể lỏng;
+ Từ C18H38 trở lên: Thể rắn;
- Mạch cacbon của ankan càng tăng thì t°sôi, t°nóng chảy, khối lượng riêng của ankan càng tăng.
- Các ankan đều nhẹ hơn nước, không tan trong nước nhưng tan nhiều trong dung môi hữu cơ.

III. HÓA TÍNH:

- Ở nhiệt độ thường ankan không tác dụng với axit, bazo, chất oxi hóa mạnh.
- Khi có ánh sáng hoặc nhiệt độ ankan dễ cho phản ứng thế, phản ứng tách và phản ứng cháy.

1. Phản ứng thế:

CH4 + Cl2 --as--> CH3Cl metyl clorua + HCl;
CH3Cl + Cl2 --as--> CH2Cl2 metilen clorua + HCl;
CH2Cl2 + Cl2 --as--> CHCl3 clorofom + HCl;
CHCl3 + Cl2 --as--> CCl4 cacbon tetra clorua + HCl;
Có thể tạo nhiều sản phẩm thế halogen, thế ở nhiều vị trí khác nhau nhưng ưu tiên thế vào cacbon có bậc cao hơn, chẳng hạn:
CH3-CH2-CH3 + Cl2 --1:1, as-->
+ CH3-CHCl-CH3 2-clo propan (sản phẩm chính);
+ CH3-CH2-CH2Cl 1-clo propan (sản phẩm phụ);

2. Phản ứng nhiệt phân:

CH3CH2CH2CH3 --t°, xt-->
+ CH2=CH-CH2-CH3 + H2;
+ CH3-CH=CH-CH3 + H2;

3. Phản ứng cracking: bẻ gãy mạch cacbon

CH3CH2CH2CH3 --t°, xt-->
CH2=CH2 + H2
CH=CH-CH3 + H2
Khi cracking butan được hỗn hợp: C4H8, C2H4, H2, C2H6, C3H6, CH4, C4H10 dư,...

4. Phản ứng cháy:

PTTQ: CnH2n+2 + O2 --t°--> nCO2 + (n+1)H2O;
VD: CH4 + 2O2 ----> CO2 + 2H2O.

IV. ĐIỀU CHẾ:

1. Trong phòng thí nghiệm:

- Al4C3 + 12H2O ----> 4Al(OH)3 (kt) + 3CH4(k);
- CH3COONa + NaOH --CaO, t°--> CH4 + Na2CO3;
PTTQ: CnH2n+1COONa muối Natri của axit no đơn chức + NaOH --CaO, t°--> CnH2n+ 2 ankan + Na2CO3;
- C + H2 --Ni, t° --> CH4;

2. Trong công nghiệp:

- Trong tự nhiên, ankan có trong khí dầu mỏ. Khí thiên và dầu mỏ là hỗn hợp ankan.
- Ankan được điều chế bằng cách chưng cất phân đoạn dầu mỏ.
V. Ứng dụng:
Các ankan dùng làm nguyên, nhiên liệu cho ngành công nghiệp hóa học.

Mọi thắc mắc các bạn hãy đăng câu hỏi lên Fanpage: Hóa Học Unlimited để được giải đáp sớm nhất có thể.

Chúc bạn thành công !