Mở Đầu
Ankan là một trong những họ hidrocacbon đơn giản và phổ biến nhất trong hóa học hữu cơ. Chúng ta có thể bắt gặp ankan trong cuộc sống hàng ngày, từ khí gas đun nấu cho đến nhiên liệu cho xe cộ. Vậy ankan là gì? Chúng có những tính chất và ứng dụng như thế nào? Hãy cùng VietYouth tìm hiểu chi tiết trong bài viết dưới đây.
## Ankan là gì? Công thức cấu tạo của ankan
### Định nghĩa Ankan
Ankan, còn được gọi là parafin, là những hidrocacbon no mạch hở. Điều này có nghĩa là chúng chỉ chứa liên kết đơn C-C và C-H trong phân tử. Công thức chung của ankan là CnH2n+2, trong đó n là số nguyên tử cacbon.
Ví dụ về ankan:
- Metan (CH4): thành phần chính của khí thiên nhiên
- Etan (C2H6): cũng có trong khí thiên nhiên
- Propan (C3H8): sử dụng làm nhiên liệu
- Butan (C4H10): có trong khí gas
### Đồng đẳng, công thức cấu tạo của ankan
- Đồng đẳng: Ankan tạo thành một dãy đồng đẳng, trong đó mỗi thành viên hơn kém nhau một hoặc nhiều nhóm CH2.
- Mạch cacbon: Ankan có thể có mạch thẳng hoặc mạch nhánh.
- Liên kết: Trong phân tử ankan, các nguyên tử cacbon liên kết với nhau bằng liên kết đơn và có dạng hình tứ diện đều.
- Công thức cấu tạo: Ankan có công thức tổng quát là CnH2n+2.
### Tên gọi của ankan
- Ankan mạch thẳng: Tên mạch cacbon + an (Metan, Etan, Propan…)
- Ankan mạch nhánh: Số chỉ vị trí nhánh – tên nhánh + tên mạch chính + an.
tên gọi một số ankan
- Tên gọi thường: Một số ankan có tên gọi riêng dựa vào cấu trúc đặc biệt của chúng.
- Iso: Dùng khi có một nhánh CH3 ở nguyên tử C số 2.
- Neo: Dùng khi có 2 nhánh CH3 ở C số 2.
tên gọi thường “iso”
tên gọi thường “neo”
## Đồng phân Ankan
### Đồng phân mạch cacbon
Ankan chỉ có đồng phân mạch cacbon khi mạch có từ 4 nguyên tử C trở lên.
Ví dụ: Đồng phân của C5H12
đồng phân C5H12
### Bậc của Cacbon trong ankan
Bậc của một nguyên tử cacbon trong phân tử ankan bằng số nguyên tử cacbon khác liên kết trực tiếp với nó.
bậc của ankan
## Tính chất vật lý của ankan
- Trạng thái: Ankan tồn tại ở cả ba trạng thái: khí, lỏng, rắn.
- Khí: Từ C1 đến C4
- Lỏng: Từ C5 đến khoảng C18
- Rắn: Từ khoảng C18 trở đi
- Nhiệt độ sôi và nhiệt độ nóng chảy: Tăng dần khi số nguyên tử cacbon trong phân tử tăng.
- Độ tan: Không tan trong nước, tan tốt trong dung môi hữu cơ.
- Màu sắc: Thường không màu.
- Mùi: Các ankan nhẹ nhất không mùi, ankan từ C5 đến C10 có mùi xăng, từ C10 đến C16 có mùi dầu hỏa.
## Tính chất hóa học của ankan
### Phản ứng thế
- Phản ứng với halogen: Ankan phản ứng với halogen (clo, brom) khi có ánh sáng hoặc nhiệt độ, tạo ra dẫn xuất halogen.
- Ví dụ:
CH4 + Cl2 –(ánh sáng)–> CH3Cl + HCl
phản ứng thế của ankan
### Phản ứng tách
- Phản ứng tách hidro: Ở nhiệt độ cao và có xúc tác, ankan có thể tách hidro để tạo thành anken.
- Ví dụ:
C2H6 –(Cr2O3, nhiệt độ)–> C2H4 + H2 - Phản ứng phân cắt mạch cacbon: Ở nhiệt độ cao và có xúc tác, mạch cacbon của ankan có thể bị bẻ gãy tạo thành các phân tử nhỏ hơn.
### Phản ứng oxi hóa
- Phản ứng cháy: Ankan cháy trong oxi tạo ra CO2, H2O và tỏa nhiều nhiệt.
- Ví dụ:
C3H8 + 5O2 –> 3CO2 + 4H2O - Oxi hóa không hoàn toàn: Trong điều kiện thiếu oxi, sản phẩm cháy có thể có CO.
## So sánh Ankan, Anken, Ankin
| Tính chất | Ankan | Anken | Ankin |
|---|---|---|---|
| Công thức chung | CnH2n+2 | CnH2n | CnH2n-2 |
| Liên kết | Đơn | Đôi | Ba |
| Phản ứng đặc trưng | Thế | Cộng | Cộng |
## Điều chế và ứng dụng của ankan
### Điều chế Ankan
- Trong công nghiệp: Tách từ dầu mỏ và khí thiên nhiên.
- Trong phòng thí nghiệm: Nhiệt phân muối natri của axit cacboxylic, cho nhôm cacbua tác dụng với nước, tổng hợp trực tiếp từ C và H2…
### Ứng dụng của Ankan
- Nhiên liệu: Khí gas, xăng, dầu diesel…
- Dung môi: Hexan, heptan…
- Nguyên liệu: Tổng hợp các chất hữu cơ khác như nhựa, cao su…
## Kết luận
Bài viết đã cung cấp cái nhìn tổng quan về ankan – một họ hidrocacbon quan trọng. Hy vọng qua bài viết này, các bạn học sinh đã hiểu rõ hơn về ankan là gì, cấu tạo, tính chất và ứng dụng của chúng trong đời sống. Hãy tiếp tục theo dõi các bài viết tiếp theo của VietYouth để khám phá thêm nhiều điều thú vị về hóa học hữu cơ nhé!
