Ankan là hợp chất hữu cơ căn bản mà các em sẽ được học trong chương trình Hóa học 11. Vậy, ankan là gì? Để giúp các em hiểu rõ hơn về hợp chất này, Marathon Education sẽ tổng hợp những nội dung trọng tâm bao gồm định nghĩa, công thức, danh pháp cũng như những tính chất cơ bản của ankan trong bài viết sau.
>>> Xem thêm: Lý Thuyết Ankin: Khái Niệm, Tính Chất Lý Hóa Và Cách Điều Chế Ankin
Ankan là những hydrocacbon no, mạch hở, trong phân tử chỉ có liên kết đơn C-C hoặc C-H. Công thức tổng quát của ankan: CnH2n+2 (n ≥ 1)
Ankan đơn giản nhất là metan (CH4).
>>> Xem thêm: Lý Thuyết Anken: Khái Niệm, Danh Pháp Và Phản Ứng Đặc Trưng Của Anken
CH4 và các chất có công thức phân tử như C2H6, C3H8, C4H10, C5H12,… là dãy đồng đẳng ankan với công thức tổng quát CnH2n+2 (n ≥ 1).
Trong phân tử ankan (trừ C2H6), các nguyên tử cacbon trong không cùng nằm trên một đường thẳng.
Các ankan từ C4H10 trở đi, ứng với mỗi công thức phân tử thì hợp chất sẽ có công thức cấu tạo là mạch cacbon phân nhánh và mạch cacbon không phân nhánh. Đây chính là đồng phân cấu tạo của ankan.
Ví dụ: C5H12 có các đồng phân cấu tạo như sau
Tên gọi của các ankan có mạch cacbon thẳng: tên mạch cacbon + an.
Ví dụ: CH4 – metan, C3H8 – propan, C5H12 – pentan
Danh pháp thay thế của các ankan có mạch nhánh được gọi tên cụ thể như sau:
Ví dụ:
Trong phân tử hidrocacbon no, bậc của nguyên tử C được tính bằng số liên kết của chính nó với các nguyên tử cacbon khác.
>>> Xem thêm: Lý Thuyết Ankadien Hóa 11: Định Nghĩa, Tính Chất Và Điều Chế Ankadien
Phản ứng thế là phản ứng mà một nguyên tố hoạt động hóa học mạnh hơn trong hợp chất sẽ thay thế nguyên tố hoạt động hóa học yếu hơn.
Ví dụ: Khi đốt nóng hỗn hợp Metan và Clo sẽ xảy ra phản ứng thế các nguyên tử Hidro bằng Clo.
CH_4 + Cl_2 \xrightarrow{askt} CH_3Cl + HCl\\
CH_3Cl + Cl_2 \xrightarrow{askt} CH_2Cl_2 + HCl\\
CH_2Cl_2 + Cl_2 \xrightarrow{askt} CHCl_3 + HCl\\
CHCl_3 + Cl_2 \xrightarrow{askt} CCl_4 + HCl
Tương tự, các đồng đẳng của metan cũng tham gia được phản ứng thế tạo thành hỗn hợp chất với tỉ lệ % khác nhau.
CH3-CH2-CH3 + Br2 → CH3-CHBr-CH3 + HBr (sản phẩm chính)
CH3-CH2-CH3 + Br2 → CH3-CH2-CH2-Br + HBr (sản phẩm phụ)
Đới với ankan có mạch cacbon từ 3 C trở lên, clo và brom sẽ ưu tiên thế H ở các cacbon có bậc cao tạo thành sản phẩm chính.
Vì ankan có phản ứng mãnh liệt với flo nên ankan sẽ bị phân hủy thành C và HF:
CnH2n+2 + (n+1)F2 → nC + (2n+2)HF
Iot không phản ứng thế được với ankan.
Vậy khả năng phản ứng của dãy halogen với ankan sẽ giảm theo thứ tự F2 > Cl2 > Br2> I2.
Khi bị tác động bởi nhiệt độ và chất xúc tác, ankan có phân tử khối nhỏ sẽ bị tách H thành các hidrocacbon không no tương ứng với nó. Ngoài ra, các ankan này cũng có thể bị cracking mạch cacbon và tạo thành những phân tử nhỏ hơn.
Ví dụ: Phản ứng cracking H2 hay còn gọi là phản ứng đề Hidro hóa:
CH_3-CH_2-CH_3 \xrightarrow[Fe]{t^o} CH_2=CH-CH_3 + H_2\\
Phương trình tổng quát:
C_nH_{2n+2} \xrightarrow[Fe]{t^o} C_nH_{2n} + H_2
Ở phản ứng cracking H, các em lưu ý:
C_4H_{10} \xrightarrow[Fe]{t^o} CH_3-CH=CH-CH_3 + H_2
Khi bị đốt cháy, các ankan sẽ xảy ra phản ứng cháy và tỏa nhiệt. Trong điều kiện thiếu oxi, các ankan cháy không hoàn toàn, tạo thành sản phẩm gồm CO2, H2O, CO,…
C_nH_{2n+2} + \frac{3n + 1}{2}O_2 \xrightarrow{t^o} nCO_2 + (n + 1)H_2O
Đối với các dạng bài tập về phản ứng cháy của ankan, các em cần lưu ý những điểm sau:
\begin{aligned}
&\small\bull \text{Số mol }CO_2 < \text{số mol } H_2O \text{ hay } \frac{n}{n+1} = \frac{n_{CO_2}}{n_{H_2O}}\\
&\small\bull \text{Số mol }H_2O - \text{ số mol }CO_2 = \text{số mol ankan phản ứng}\\
&\small\bull n_{O_{2\ pứ}} = n_{H_2O} + \frac12n_{CO_2}\\
&\small\bull m_{ankan} = m_C + m_H
\end{aligned}
>>> Xem thêm: Lý Thuyết Về Oxi Và Tính Chất Hóa Học Của Oxi Hóa Lớp 10
Để điều chế Metan người ta thường đun nóng natri axetat khan với hỗn hợp vôi tôi xút:
CH_3COONa + NaOH \xrightarrow[CaO]{t^o} CH_4 + Na_2CO_3
Trong dầu mỏ, khí dầu mỏ, khí thiên nhiên,… có thể tìm thấy ankan. Thông qua phương pháp chưng cất phân đoạn, ở những phân đoạn chưng cất khác nhau có thể thu được các ankan.
Ankan được ứng dụng nhiều trong cuộc sống thường ngày như:
Ngoài ra trong hóa học, Ankan còn được ứng dụng để:
Marathon Education là nền tảng học livestream trực tuyến Toán - Lý - Hóa - Văn - Anh - Sinh uy tín và chất lượng hàng đầu Việt Nam dành cho học sinh từ lớp 6 đến lớp 12. Với nội dung chương trình giảng dạy bám sát chương trình của Bộ Giáo dục và Đào tạo, Marathon Education sẽ giúp các em lấy lại căn bản, bứt phá điểm số và nâng cao thành tích học tập.
Marathon Education cam kết đầu ra 8+ hoặc ít nhất tăng 3 điểm cho học viên. Nếu không đạt điểm số như cam kết, Marathon sẽ hoàn trả các em 100% học phí. Các em hãy nhanh tay đăng ký học livestream trực tuyến Toán – Lý – Hóa – Văn lớp 8 – lớp 12 năm học 2022 – 2023 tại Marathon Education ngay hôm nay để được hưởng mức học phí siêu ưu đãi lên đến 39% giảm từ 699K chỉ còn 399K.
Bài viết trên của Marathon Education đã tổng hợp đầy đủ những kiến thức lý thuyết của ankan. Hy vọng những thông tin này sẽ giúp các em ghi nhớ tốt hơn và giải được các bài tập. Chúc các em học trực tuyến thật tốt và đạt được nhiều thành tích cao!
CÓ THỂ BẠN QUAN TÂM
