Bài 15: Alkane

1. Kiến thức trọng tâm

Alkane là hydrocarbon no, mạch hở, trong phân tử chỉ có liên kết đơn C–C và C–H. Công thức chung của alkane là $C_nH_{2n+2}$ với $n \geq 1$ . Dãy đồng đẳng bắt đầu từ methane $CH_4$ , ethane $C_2H_6$ , propane $C_3H_8$ , butane $C_4H_{10}$ , pentane $C_5H_{12}$ .

Tên gọi alkane mạch thẳng lấy tên gốc hydrocarbon tương ứng với số nguyên tử carbon, thêm hậu tố "ane". Với alkane mạch nhánh, chọn mạch chính dài nhất, đánh số sao cho tổng vị trí nhánh là nhỏ nhất, rồi gọi tên nhánh theo thứ tự bảng chữ cái. Alkane có đồng phân mạch carbon khi $n \geq 4$ và đồng phân cấu tạo càng nhiều khi số carbon tăng.

Ở điều kiện thường, $C_1$ đến $C_4$ là chất khí, $C_5$ đến $C_{17}$ là chất lỏng, từ $C_{18}$ trở lên là chất rắn. Nhiệt độ sôi tăng dần theo số nguyên tử carbon và giảm khi mạch càng phân nhánh. Alkane hầu như không tan trong nước, nhẹ hơn nước, tan tốt trong dung môi hữu cơ.

2. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1. Gọi tên hợp chất có công thức cấu tạo $CH_3-CH(CH_3)-CH_2-CH_3$ .

Giải: Mạch chính dài nhất có 4 carbon (butane). Nhánh methyl ở carbon số 2. Tên gọi: 2-methylbutane.

Ví dụ 2. Viết phương trình đốt cháy hoàn toàn propane.

Giải: $C_3H_8 + 5O_2 \xrightarrow{t^o} 3CO_2 + 4H_2O$ . Phản ứng tỏa nhiều nhiệt nên alkane được dùng làm nhiên liệu.

Ví dụ 3. Methane phản ứng với chlorine theo tỉ lệ mol $1:1$ dưới ánh sáng cho sản phẩm chính nào?

Giải: Phản ứng thế: $CH_4 + Cl_2 \xrightarrow{ánh\ sáng} CH_3Cl + HCl$ . Sản phẩm chính là chloromethane.

3. Ghi nhớ

Alkane: $C_nH_{2n+2}$ , chỉ chứa liên kết đơn, no và bền về mặt hóa học.
Tính chất đặc trưng: phản ứng thế với halogen, phản ứng cháy, phản ứng tách (cracking, dehydro hóa).
Alkane là thành phần chính của khí thiên nhiên và dầu mỏ, dùng làm nhiên liệu và nguyên liệu hóa học.

1. Kiến thức trọng tâm

Alkane là hydrocarbon no, mạch hở, trong phân tử chỉ có liên kết đơn C–C và C–H. Công thức chung của alkane là

C_nH_{2n+2}

với

n \geq 1

. Dãy đồng đẳng bắt đầu từ methane

CH_4

, ethane

C_2H_6

, propane

C_3H_8

, butane

C_4H_{10}

, pentane

C_5H_{12}

n \geq 4

và đồng phân cấu tạo càng nhiều khi số carbon tăng.

Ở điều kiện thường,

C_1

đến

C_4

là chất khí,

C_5

đến

C_{17}

là chất lỏng, từ

C_{18}

trở lên là chất rắn. Nhiệt độ sôi tăng dần theo số nguyên tử carbon và giảm khi mạch càng phân nhánh. Alkane hầu như không tan trong nước, nhẹ hơn nước, tan tốt trong dung môi hữu cơ.

2. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1. Gọi tên hợp chất có công thức cấu tạo

CH_3-CH(CH_3)-CH_2-CH_3

Giải: Mạch chính dài nhất có 4 carbon (butane). Nhánh methyl ở carbon số 2. Tên gọi: 2-methylbutane.

Ví dụ 2. Viết phương trình đốt cháy hoàn toàn propane.

Giải:

C_3H_8 + 5O_2 \xrightarrow{t^o} 3CO_2 + 4H_2O

. Phản ứng tỏa nhiều nhiệt nên alkane được dùng làm nhiên liệu.

Ví dụ 3. Methane phản ứng với chlorine theo tỉ lệ mol

1:1

dưới ánh sáng cho sản phẩm chính nào?

Giải: Phản ứng thế:

CH_4 + Cl_2 \xrightarrow{ánh\ sáng} CH_3Cl + HCl

. Sản phẩm chính là chloromethane.

3. Ghi nhớ

Alkane:

C_nH_{2n+2}

, chỉ chứa liên kết đơn, no và bền về mặt hóa học.

Tính chất đặc trưng: phản ứng thế với halogen, phản ứng cháy, phản ứng tách (cracking, dehydro hóa).

Alkane là thành phần chính của khí thiên nhiên và dầu mỏ, dùng làm nhiên liệu và nguyên liệu hóa học.