hidrocacbon là gì và cách điều chế

Trong kiến thức hóa học lớp 11, Hidrocacbon là một trong những phần kiến thức quan trọng xuất hiện trong kì thi THPT Quốc gia. Vậy Hidrocacbon là gì? Kiến thức về Hidrocacbon no?… Trong nội dung bài viết dưới đây, hãy cùng DINHNGHIA.VN tìm hiểu chi tiết về chuyên đề này nhé!. 

Tìm hiểu Hiđrocacbon là gì?

Định nghĩa Hiđrocacbon

Hiđrocacbon theo định nghĩa chính là một loại hợp chất hữu cơ mà trong phân tử chỉ bao gồm cacbon (C) và hiđro (H).

Phân loại Hiđrocacbon

Hiđrocacbon thường được chia thành 3 loại như sau: 

  • Hiđrocacbon no.
  • Hiđrocacbon không no.
  • Hiđrocacbon thơm.

Kiến thức Hiđrocacbon no

Hiđrocacbon no là gì?

  • Hidrocacbon no là những hiđrocacbon chỉ chứa liên kết đơn trong phân tử. 
  • Hidrocacbon no gồm 2 đại diện điển hình là ankan và xicloankan.

Lý thuyết về Ankan 

  • Định nghĩa Ankan là gì?

Ankan (parafin) là những hiđrocacbon no, mạch hở.

  • Công thức chung Ankan

\(C_{n}H_{2n+2}\, (n \geq 1)\)

  • Tên gọi:
    • Tên thay thế: Số chỉ vị trí nhánh + tên nhánh + tên mạch chính + an
    • Tên thông thường: Nếu chỉ có một nhánh duy nhất \(CH_{3}\) ở nguyên tử C số 2 thì thêm tiền tố iso, nếu có 2 nhánh \(CH_{3}\) ở C số 2 thì thêm tiền tố neo. 
  • Chú ý: 
    • Phân biệt isoankan với isoankyl và neoankan với neoankyl. 
    • Isooctan là 2,2,4 – trimetylpentan.
  • Một số ankan thường gặp

tìm hiểu khái niệm hidrocacbon là gì

  • Tính chất vật lý của Ankan:
    • Ở nhiệt độ thường, các ankan từ C1 đến C4 ở trạng thái khí; từ C5 đến khoảng C18 ở trạng thái lỏng; từ khoảng C18 trở lên ở trạng thái rắn.
    • Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi và khối lượng riêng của ankan nói chung đều tăng theo số nguyên tử C trong phân tử tức là tăng theo phân tử khối. Ankan nhẹ hơn nước.
    • Ankan không tan trong nước và đều là những chất không màu.

Tính chất hóa học của Ankan:

  1. Phản ứng thế bởi halogen:

Clo có thể thay thế lần lượt từng nguyên tử H trong phân tử metan

\(CH_{4} + Cl_{2} \overset{as}{\rightarrow} CH_{3}Cl + HCl\)

\(CH_{3}Cl + Cl_{2} \overset{as}{\rightarrow} CH_{2}Cl_{2} + HCl\)

\(CH_{2}Cl_{2} + Cl_{2} \overset{as}{\rightarrow} CHCl_{3} + HCl\)

\(CHCl_{3} + Cl_{2} \overset{as}{\rightarrow} CCl_{4} + HCl\)

Chú ý: Sản phẩm thế ưu tiên với H ở C bậc cao.

     2. Phản ứng tách

Tách \(H_{2}\) (đề hiđro hóa)

\(CH_{3}-CH_{3} \overset{xt,t^{\circ}}{\rightarrow} CH_{2}=CH_{2} + H_{2}\)

Phản ứng cracking (bẻ gãy mạch cacbon).

định nghĩa hidrocacbon là gì cùng phản ứng tách

      3. Phản ứng oxi hóa hoàn toàn

Phương trình đốt cháy tổng quát

\(C_{n}H_{2n+2} + (\frac{3n+1}{2})O_{2} \overset{t^{\circ}}{\rightarrow}nCO_{2} + (n+1)H_{2}O\)

\(\Rightarrow\) Số mol nước luôn luôn lớn hơn số mol khí cacbonic.

  • Điều chế ankan
  1. Trong phòng thí nghiệm

\(CH_{3}COONa + NaOH \overset{t^{\circ}}{\rightarrow} CH_{4} + Na_{2}CO_{3}\)

\(Al_{4}C_{3} + 12H_{2}O \rightarrow 3CH_{4} + 4Al(OH)_{3}\)

     2. Trong công nghiệp

Trong công nghiệp metan và các đồng đẳng được tách từ khí thiên nhiên và dầu mỏ.

hidrocacbon là gì và cách điều chế

  • Ứng dụng của ankan
    • Từ \(C_{1}\) đến \(C_{20}\) được ứng dụng làm nhiên liệu.
    • Nhiều Ankan được dùng làm dung môi và dầu bôi trơn máy.
    • Điều chế chất sinh hàn.
    • Nhờ tác dụng của nhiệt và các phản ứng oxy hoá không hoàn toàn \(\rightarrow\) HCHO,  rượu metylic , axitaxetic,…

Lý thuyết về Xicloankan

  • Định nghĩa Xicloankan: Xicloankan là những Hidrocacbon no mạch vòng, chỉ chứa liên kết đơn trong phân tử.
  • Công thức tổng quát Xicloankan:  \(C_{n}H_{2n}\, (n\geq 3)\)
  • Tên gọi của Xicloankan: Tên = số chỉ vị trí nhánh + tên nhánh + xiclo + tên mạch chính + an
  • Tính chất hóa học của Xicloankan
  1. Phản ứng thế

Khi chiếu sáng hoặc đun nóng, nguyên tử Hidro trong phân tử xicloankan bị thế bởi nguyên tử halogen.

hidrocacbon và tính chất hóa học của xicloankan

     2. Phản ứng cộng

Xiclopropan, xiclobutan ngoài các phản ứng trên còn có phản ứng cộng mở vòng.

hidrocacbon cùng phản ứng cộng

Riêng xiclopropan còn tác dụng với dd brom hoặc axit.

kiến thức về hidrocacbon là gì

    3. Phản ứng tách

hidrocacbon và hình ảnh phản ứng tách

    4. Phản ứng cháy

    • Xicloankan cháy tỏa nhiệt.
    • Phương trình tổng quát:

\(C_{n}H_{2n} + (\frac{3n}{2})O_{2} \rightarrow nCO_{2} + nH_{2}O\)

\(\Rightarrow n_{CO_{2}} = n_{H_{2}O}\)

  • Điều chế xicloankan

Có thể điều chế xicloankan bằng những cách sau đây:

    • Chưng cất dầu mỏ
    • Tách \(H_{2}\), đóng vòng ankan.

hidrocacbon là gì và điều chế xicloankan

Kiến thức Hiđrocacbon không no

Hiđrocacbon không no là gì?

Hidrocacbon không no theo định nghĩa chính là hiđrocacbon có chứa ít nhất một liên kết đôi trở lên trong cấu trúc phân tử của nó, tuy nhiên không có dạng mạch vòng như hidrocacbon thơm, mà chỉ có dạng mạch thẳng hoặc phân nhánh.

Các loại hiđrocacbon không no

  • Anken có công thức chung là \(C_{n}H_{2n}\) với \(n\geq 2\)
  • Ankadien có công thức chung là\(C_{n}H_{2n-2}\) với \(n\geq 3\), trong phân tử có hai liên kết đôi
  • Ankin có công thức chung là \(C_{n}H_{2n-2}\) với \(n\geq 2\), trong phân tử có một liên kết ba.
  • Dạng hỗn hợp của ba dạng trên. 

Chú ý: Một số hidrocacbon không no có chứa liên kết đôi, tuy nhiên còn có đồng phân cis-trans (đồng phân hình học). Lý do là bởi do hai nhóm ở mỗi một bên của liên kết đôi khác nhau, chính vì vậy mà khi quay quanh mặt phẳng chứa liên kết đôi thì trở thành các dạng khác nhau.

Tính chất hóa học của hiđrocacbon không no

  • Phản ứng với hidro để tạo ra hidrocacbon no (nếu hidro hóa hoàn toàn)

\(H_{2} + C_{3}H_{6} \rightarrow C_{3}H_{8}\)

\(2H_{2} + C_{3}H_{4} \rightarrow C_{3}H_{8}\)

  • Phản ứng với hidro clorua tạo ra các dẫn xuất halogen

\(HCl + C_{3}H_{6} \rightarrow C_{3}H_{7}Cl\)

\(CH\equiv CH + HCl \rightarrow CH_{2}=CHCl\)

  • Phản ứng oxi hoá gồm phản ứng cháy, anđehit hóa, rượu hóa…
  • Phản ứng cháy của anken

\(C_{n}H_{2n} + (\frac{3n}{2})O_{2} \rightarrow nCO_{2}+ nH_{2}O\)

\(\Rightarrow n_{CO_{2}} = n_{H_{2}O} = \frac{2}{3}n_{O_{2}}\)

  • Phản ứng cháy của ankađien và ankin

\(C_{n}H_{2n-2} + (\frac{3n-1}{2})O_{2} \rightarrow nCO_{2} + (n – 1)H_{2}O\)

\(\Rightarrow \left\{\begin{matrix} n_{CO_{2}} > n_{H_{2}O}\\ n_{CO_{2}} – n_{H_{2}O} = n_{ankin} \end{matrix}\right.\)

Kiến thức Hiđrocacbon thơm

Hidrocacbon thơm là gì?

Hidrocacbon thơm là dạng bao gồm benzen và đồng đẳng của nó, hidrocacbon thơm có nhiều nhân, hợp chất thơm không chứa vòng benzen.

Benzen và dãy đồng đẳng của benzen

Benzen \(C_{6}H_{6}\) và các hiđrocacbon thơm khác có công thức phân tử là \(C_7}H_{8}\) (toluen), \(C_{8}H_{10}\), lập thành dãy đổng đẳng có công thức phân tử chung \(C_{n}H_{2n-6}\) (\(n\geq 6\)).

Một số hidrocacbon thơm thường gặp

hidrocacbon là gì và một số hidrocacbon thường gặp

Tính chất hóa học của Hidrocacbon thơm

  • Phản ứng thế nguyên tử H của vòng benzen
    • Phản ứng với halogen.

tính chất hóa học của hidrocacbon

phản ứng thế nguyên tử với benzen

    • Tác dụng với axit nitric.

hidrocacbon tác dụng với axit nitric

  • Phản ứng cộng

hidrocacbon là gì và hidrocacbon thơm

hidrocacbon là gì và ví dụ về hidrocacbon

  • Phản ứng oxi hóa không hoàn toàn

hidrocacbon là gì với phản ứng oxi hóa hoàn toàn

  • Phản ứng cháy

\(C_{n}H_{2n-6} + (\frac{3n-3}{2})O_{2} \overset{t^{\circ}}{\rightarrow} nCO_{2} + (n-3)H_{2}O\)

Ứng dụng của hidrocacbon thơm

  • Benzen và toluen là những nguyên liệu rất quan trọng được sử dụng nhiều trong công nghiệp hoá học. 
  • Nguồn cung cấp benzen, toluen hiện nay chủ yếu vẫn là từ nhựa than đá và từ sản phẩm đề hiđro đóng vòng hexan, heptan tương ứng.

Như vậy DINHNGHIA.VN đã cùng bạn tổng hợp kiến thức về chủ đề hidrocacbon là gì. Mong rằng bài viết trên đã mang đến cho bạn những thông tin hữu ích phục vụ cho quá trình nghiên cứu và tìm hiểu về chuyên đề hidrocacbon là gì. Chúc bạn luôn học tốt!. Nếu có bất cứ câu hỏi hay thắc mắc liên quan đến bài viết hidrocacbon là gì, đừng quên để lại ở nhận xét bên dưới nha!. 

Cùng xem chi tiết qua bài giảng của thầy Tùng nhé:


(Nguồn: www.youtube.com)

Xem thêm:

Please follow and like us:
 

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *