Hidrocacbon no

Liên kết giữa các phân tử ankan chỉ là lực Van der Waals nên trạng thái tập hợp của phân tử, nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi phụ thuộc chủ yếu về KHPT.. Nhiệt độ nóng chảy tăng theo số

II Tính chất vật lý

1 Liên kết giữa các phân tử ankan chỉ là lực Van der Waals nên trạng thái tập hợp của phân tử, nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi phụ thuộc chủ yếu về KHPT

C1 – C4: chất khíC5 – C19: Chất lỏng

Từ C20 trở lên là chất rắn

2 Các ankan đều không tan trong nước nhẹ hơn nước (khối lượng riêng khoảng 0,6 - 0,8 g/ml), dễ tan trong các dung môi hữu cơ, có khả ăng làm dung môi hòa tan chất béo

Nhiệt độ sôi của ankan mạch nhánh thấp hơn nhiệt độ sôi của ankan mach không phân nhánh

3 Nhiệt độ nóng chảy tăng theo số nguyên tử C nhưng từ số nguyên tử chẳn sang nguyên

tử lẻ thì tăng ít hơn so với tăng từ số lẻ lên số chẳn nguyên tử C

c) Khả năng và hướng sản phẩm

Khi thực hiện phản ứng halogen hóa các ankan có thể thu được hốn hợp sản phẩm

monohalogen Tỷ lệ hàm lượng sản phẩm phụ thuộc vào số lượng ni nguyên tử H của nguyên tử C bậc i cùng loại và khả năng phản ứng ri của các nguyên tử H của nguyên tử

C bậc i đó H của nguyên tử C bậc càng cao càng dễ phản ứng Thực nghiệm cho thấy ở

100oC khả năng phản ứng ri của các H như sau:

Tỷ lệ phần trăm ai của sản phẩm thế với ni, ri có quan hệ như sau:

% 100

.

%

i i

i

i i

r n

r

n a





VD: Khi clo hóa propan thu được sản phẩm A chiếm 41%, B là 59% hỗn hợp

Tuy nhiên khi thực hiện phản ứng với Brom hầu như chỉ thu được sản phẩm thế H của cacbon bậc cao

3 Crackinh

Crackinh là quá trình bẻ gãy mạch C để tạo ra hỗn hợp ankan và anken mạch ngắn hơn Đơn thuần có thể chỉ dùng nhiệt 500-700oC gọi là crackinh nhiệt Hoặc dùng xúc tác thì nhiệt độ xảy ra thấp hơn 450-500oC gọi là crakinh xúc tác

Ứng dụng: dùng trong CN dầu mỏ để chuyển dầu mazut , diesel thành xăng

Ngoài ra còn hidrocrackinh và refominh để tăng nhiên liệu lỏng và chất lượng của xăng

4 Phản ứng oxi hóa

a) Oxi hóa hoàn toàn: tỏa nhiệt mạnh được dùng trong CN và đời sống

b) Oxi hóa không hoàn toàn: Ankan được oxi hóa không hoàn toàn theo các điều kiện

khác nhau để thu các sản phẩm dùng trong CN

IV Điều chế, ứng dụng và các hidrocacbon tiêu biểu: Tài liệu tham khảo

a) Thuyết sức căng Baye

1885 Thuyết sức căng Baye: Các nguyên tử C nằm trên cùng một mặt phẳng, do đó góc hóa trị của các nguyên tử C bị lệch đi so với góc lai hóa Độ lệch góc hóa trị càng lớn, sức căng Baye càng lớn thì vòng càng kém bền

Sức căng Baye chỉ đúng cho các hệ vòng nhỏ 3, 4, 5 Vòng xiclohexan bền hơn so với vòng xiclopentan

b) Quan niệm hiện đại về cấu trúc hợp chất vòng

Theo thuyết này độ bền của hợp chất vòng phụ thuộc vào sức căng Baye (sức căng góc liên kết), sức căng Pitze (tác dụng tương hỗ giữa các nhóm cạnh nhau trên vòng), lực Val der Waals của các nhóm kề nhau…

• Xiclopropan góc liên kết chỉ có thể là 60o, các

nguyên tử C không thể hướng các obital lai hóa theo

góc 109,5o do đó sự xen phủ ít hơn, liên kết kém bền

hơn

• Xiclopentan: cấu dạng thuận lợi nhất là dạng nửa ghế và dạng phong bì

• Xiclobutan: để giảm bớt sức căng thì một nguyên tử C nằm ngoài mặt phẳng tạo nên bởi

3 nguyên tử C còn lại

• Xiclohexan: Dạng thuận lợi về NL là dạng ghế và dạng thuyền Ở dạng ghế các góc liên kết được đảm bảo, các nguyên tử H luôn ở vị trí xen kẽ nên dạng ghế bền nhất.

Trong cấu dạng thuyền, phân biệt hai loại liên kết: axial và equatorial

• Axial: liên kết có trục thẳng đứng với trục đối xứng C3 của phân tử

• Equatorial: liên kết có trục xiên góc với trục đối xứng C3 của phân tử

Công thức chiếu Niumen của hệ vòng: nhìn dọc trục liên kết C-C

Đối với dạng ghế, tồn tại cân bằng giữa hai dạng Tuy nhiên, thuận lợi về mặt NL và bền nhất là khi nhóm thế ở vị trí equatorial

Trường hợp vòng có nhiều nhóm thế

Quan trọng là xiclohexan: chất lỏng không mầu, không tan trong nước, được điều chế từ phản ứng đehydro hóa dóng vòng n-hexan, là nguyên liệu quan trọng trong công nghiệp

GIỚI THIỆU HỆ ĐA VÒNG

Hai vòng rời

Lấy vòng lớn làm mạch chính, còn vòng nhỏ làm nhóm thế

Ví dụ:

xiclopentylxiclohexan

(a) (b)

Hai vòng có chung một nguyên tử mắt vòng, kiểu spiro.

Mạch cacbon được đánh số hết vòng nhỏ đến vòng lớn, bắt đầu từ một nguyên tử ở

kề nguyên tử chung

Tên của hiđro kiểu spiro gồm các bộ phận hợp thành theo trình tự sau đây:

spiro + [các số nguyên tử cacbon riêng (từ số lớn đến số nhỏ)] + tên hiđrocacbon mạch hở tương ứng

spiro[4.5]decan

(a) (b)

spiro[2.3]hexan spiro[2.2]pentan

spiro[4.5]decan spiro[2.5]octan

3

45

67

8

9

•Hai vòng có chung cầu nối, kiểu bixiclo

-Mạch cacbon được đánh số bắt đầu từ một nguyên tử chung (ở một đỉnh), đến các nguyên tử của cầu nối dài nhất, tiếp đến các cầu nối ngắn hơn

-Tên của hiđrocacbon kiểu gồm các bộ phận hợp thành theo thứ tự sau:

bixiclo + [số nguyên tử C ở các cầu nối (ghi từ số lớn đến số nhỏ)] + tên của hiđrocacbon mạch hở tương ứng

Ví dụ: