Alkane cấu tạo, danh pháp, tính chất hóa học, tính chất vật lí, điều chế và ứng dụng alkane? Hóa 11 chân trời bài 12

Nội dung về khái niệm alkane là gì, cấu tạo và công thức chung của alkane, danh pháp alkane (cách gọi tên alkane), tính chất vật lí, tính chất hoá học của alkane, cách điều chế và ứng dụng của alkane.

1. Khái niệm về Alkane

1.1. Nguồn alkane trong tự nhiên

• Nguồn alkane trong tự nhiên: Bề mặt những vũng đầm lầy có khí methane (CH₄), khí đồng hành trong các mỏ dầu thành phần chủ yếu như ethane (C₂H₆), propane (C₃H₈) và butane (C₄H₁₀).

1.2. Cấu tạo và công thức chung của alkane trong tự nhiên

• Alkane là những hydrcarbon mạch hở chỉ chứa liên kết đơn trong phân tử và có công thức chung C₂H_2n+2 (n ≥ 1)

* Chú ý: Bậc của một nguyên tử carbon trong phân tử alkane được xác định bằng số nguyên tử carbon liên kết trực tiếp với nguyên tử carbon đó. Bậc của các nguyên tử carbon được kí hiệu bằng số La Mã.

2. Danh pháp Alkane

2.1. Cách gọi tên Alkane theo danh pháp thay thế

• Tên theo danh pháp thay thế của alkane không phân nhánh

Tiền tố ứng với số nguyên tử carbon của alkane + ane

• Tên theo danh pháp thay thế của alkane phân nhánh

Số chỉ vị trí nhánh – Tên nhánh + Tiền tố ứng với số nguyên tử carbon mạch chính + ane.

Tên gọi 10 alkane không phân nhánh đầu tiên và một số tính chất vật lí của chúng

* Chú ý: Tên theo danh pháp thay thế của các alkane phân nhánh được gọi như sau:

- Chọn mạch chính là mạch carbon dài nhất. Đánh số Ả Rập của các nguyên tử carbon trên mạch chính ưu tiên nhánh đầu tiên, rồi đến nhánh thứ hai, thứ ba,… mang số nhỏ nhất.

- Tên nhánh là tên gốc alkyl. Tên gốc alkyl được gọi theo tên alkane nhưng bỏ ane, thêm yl

- Giữa phần số với phần chữ dùng dấu “-”, giữa phần số với phần số dùng dấu “,”

- Khi đọc tên nhánh phải kèm theo số chỉ vị trí của nhánh. Nếu có nhiều nhánh, ưu tiên tên các nhánh theo thứ tự chữ cái đầu tiên của tên nhánh.

- Khi có 2, 3 hoặc 4,… nhánh giống nhau, dùng các tiếp đầu ngữ đi, tri hoặc tetra,…

* Ví dụ:

3. Tính chất vật lí của alkane

• Các alkane đều nhẹ hơn nước, không tan trong nước, nhưng tan trong các dung môi không phân cực.

4. Tính chất hoá học alkane

4.1. Đặc điểm liên kết hóa học trong phân tử alkane

• Đặc điểm liên kết hoá học trong phân tử alkane: Trong phân tử alkane chỉ chứa liên kết σ bền, không phân cực nên alkane tương đối trơ về mặt hoá học.

4.2. Tính chất hóa học của Alkane

4.2.1. Phản ứng thế halogen

- Phản ứng thế halogen là phản ứng đặc trưng của alkane. Nguyên tử hydrogen liên kết với nguyên tử carbon bậc cao dễ bị thế bởi nguyên tử halogen hơn so với nguyên tử hydrogen liên kết với nguyên tử carbon bậc thấp hơn.

* Ví dụ: C₆H₁₄  +  Cl₂  C₆H₁₃Cl  +  HCl

4.2.2. Alkane phản ứng cracking

- Cracking alkane là quá trình “bẻ gãy” các phân tử alkane mạch dài thành các phân tử hydrogen mạch ngắn hơn.

* Ví dụ: C₆H₁₄  +  Cl₂  C₆H₁₃Cl  +  HCl

4.2.3. Alkane Phản ứng reforming

- Reforming là quá trình biến đổi cấu trúc phân tử các  hydrocarbon mạch hở, không phân nhánh, không thơm thành các hydrocarbon có mạch nhánh hoặc mạch vòng.

* Ví dụ:

4.2.4. Alkane Phản ứng oxi hóa

- Alkane dễ cháy, phản ứng toả nhiều nhiệt. Alkane không làm mất màu dung dịch KMnO₄.

- Oxi hoá hoàn toàn: 

CH₄  +  2O₂  CO₂  +  2H₂O

- Oxi hoá không hoàn toàn:

2C₆H₁₂  +  11O₂  10CO  +  12H₂O

5. Ứng dụng của alkane và điều chế Alkane trong công nghiệp

5.1. Ứng dụng của Alkane

- Alkane dùng làm nhiên liệu, dung môi, dầu nhờn,… và là nguyên liệu trong tổng hợp hữu cơ.

5.2. Điều chế Alkane trong công nghiệp

- Trong công nghiệp, alkane được khai thác, chế biến từ khí thiên nhiên, khí đồng hành, dầu mỏ.

5.3. Một số nguyên nhân gây ô nhiễm không khí do các phương tiện giao thông và cách giảm thiểu, hạn chế

- Ô nhiễm không khí do khói thải từ các phương tiện giao thông là một trong các nguyên nhân góp phần làm Trái Đất nóng lên và gây ra sự biến đổi khí hậu toàn cầu.

- Tăng cường hình thức vận tải công cộng, giảm thiểu sự phu thuộc nhiên liệu hoá thạch, bảo vệ rừng,… là những cách giúp hạn chế sự ô nhiễm không khí.