Lý thuyết Alkane (Kết nối tri thức 2024) Hóa 11

Lý thuyết Hóa 11 Bài 15: Alkane - Kết nối tri thức

A. Lý thuyết Alkane

1. Khái niệm, danh pháp

a. Khái niệm và công thức chung của alkane 

Alkane là các hydrocarbon no mạch hở chỉ chứa liên kết đơn C-H và C-C trong phân tử.

Công thức chung của alkane là: CnH2n+2 (n là số nguyên, n ≥ 1)

b. Danh pháp 

* Alkane không phân nhánh 

Tên theo danh pháp thay thế của alkane mạch không phân nhánh:

* Alkane mạch nhánh 

- Gốc alkyl: Phần còn lại sau khi lấy đi một nguyên tử hydrogen từ phân tử alkane (công thức chung của gốc alkyl là CnH2n+1 

Tên gốc alkyl: 

- Alkane mạch nhánh gồm alkane mạch chính kết hợp với một hay nhiều nhánh. 

Tên theo danh pháp thay thế của alkane mạch phân nhánh:

2. Đặc điểm cấu tạo

Trong phân tử alkane chỉ chứa các liên kết đơn C-C và C-H, các liên kết này là liên kết ở Ϭ bền vững và kém phân cực.

Trong phân tử methane, bốn liên kết C-H giống nhau tạo với nhau một gốc 109,5o và hướng về bốn đỉnh của một từ diện đều.

3. Tính chất vật lý

Ở điều kiện thường, alkane từ C1 đến C4 và neopentane ở trang thái khí, từ C5 đến C17 (trừ neopentane) ở trạng thái lỏng, không màu, alkane từ C18 trở lên là chất rắn màu trắng (còn gọi là sáp parafin). Các alkane mạch nhánh thường có nhiệt độ sôi thấp hơn so với đồng phân alkane mach không phân nhánh. Alkane không tan hoặc tan rất ít trong nước và nhẹ hơn nước, tan tốt hơn trong các dung môi hữu cơ.

4. Tính chất hoá học 

a. Phản ứng thế 

Phản ứng halogen hóa alkane là phản ứng xảy ra khi đặt bình chứa hỗn hợp của alkane với halogen ở nơi có ánh sáng hoặc ở nhiệt độ cao (đun nóng). Sản phẩm của phản ứng halogen hóa là các dẫn xuất halogen. 

Phản ứng thế có thể tiếp tục diễn ra với các nguyên tử hydrogen chloromethane cho hỗn hợp các sản phẩm chloromethane, dichloromethane, trichloromethane và tetrachloromethane.

b. Phản ứng cracking 

Cracking alkane là quá trình phân cắt liên kết C-C (bẻ gẫy mạch carbon) của các alkane mạch dài để tạo thành hỗn hợp các hydrocarbon có mạch carbon ngắn hơn. 

c. Phản ứng reforming 

Reforming alkane là quá trình chuyển các alkane mạch không phân nhánh thành các alkane mạch phân nhánh và các hydrocarbon mạch vòng nhưng không làm thay đổi.

d. Phản ứng oxi hoá

* Phản ứng oxi hoá hoàn toàn (phản ứng cháy) 

Khi tiếp xúc với oxygen và có tin lớn khơi mào, alkane bị đốt cháy trở thành khí carbon dioxide, hai nước và giải phóng năng lượng.

* Phản ứng oxi hoá không hoàn toàn 

Ở nhiệt độ cao, có mặt xúc tác, alkane bị oxi hoá cắt mạch carbon bởi oxygen tạo thành hỗn hợp carboxylic acid.

5. Ứng dụng

- Sử dụng làm nhiên liệu trong sản xuất và đời sống. 

- Sản xuất phân bón urea, hydrogen và ammonia. Các alkane lỏng được sử dụng làm nhiên liệu xăng, diesel và nhiên liệu phản lực.... 

6. Điều chế

a. Phương pháp điều chế alkane 

Sau khi loại bỏ các hợp chất không phải là hydrocarbon (đặc biệt là H2S và CO2), khi được dẫn qua đường ống dẫn đến nơi tiêu thụ hoặc được nên lại ở dạng lỏng để dễ dàng vận chuyển. 

b. Phương pháp điều chế alkane ở thể lỏng, rắn trong công nghiệp 

Khi chưng cất dầu mỏ nhận được hỗn hợp alkane có chiều dài mạch carbon khác nhau ở các phân đoạn sôi khác nhau. Để nhận được các alkane tinh khiết cần phải có các công nghệ tách và tinh chế rất phức tạp.

7. Ô nhiễm không khí do phương tiện giao thông

a. Các chất trong khí thái của phương tiện giao thông gây ô nhiễm không khí

- Quá trình cháy của xăng, dầu diesel trong động cơ các phương tiện giao thông là nguyên nhân chính gây hiệu ứng nhà kính làm Trái Đất nóng lên. 

- Ngoài ra quá trình cháy tạo nhiệt độ cao khiến oxygen và nitrogen trong không khi phản ứng với nhau, tạo thành các loại oxide của nitrogen (NO2). Các chất này gây ô nhiễm môi trường không khí. 

b. Một số biện pháp hạn chế ô nhiễm môi trường do các phương tiện giao thông 

- Sử dụng nhiên liệu cháy sạch. 

- Sử dụng nhiên liệu sinh học như xăng pha thêm ethanol (E5, E10...), blodiesel.

- Sử dụng các phương tiện giao thông tiết kiệm năng lượng và chuyển đổi sang các loại động cơ điện

Sơ đồ tư duy Alkane

B. Trắc nghiệm Alkane

Đang cập nhật ...