Lý thuyết ankan

1. Khái niệm

- Ankan là hiđrocacbon no mạch hở: C_nH_2n+2 (n ≥1)

- Xicloankan là hiđrocacbon no mạch vòng, CTTQ của monoxicloankan C_nH_2n (n≥3)

2. Đồng đẳng, đồng phân, danh pháp

- Đồng phân cấu tạo: Ankan từ C₄H₁₀ trở đi có công thức đồng phân cấu tạo mạch cacbon (mạch không phân nhánh và phân nhánh)

- Danh pháp ankan có mạch nhánh:

Số chỉ vị trí nhánh- tên nhánh + tên mạch chính + an

Lưu ý:  Mạch chính là mạch cacbon dài nhất, chứa nhiều nhánh hơn.

            Đánh số thứ tự cacbon mạch chính từ C đầu gần nhánh.

            Nếu có nhiều nhánh giống nhau thì dùng tiền tố chỉ độ bội (theo số đếm): đi, tri, tera…Khi có nhiều nhánh thứ tự gọi tên nhánh theo vần chữ cái.

- Gốc hiđrocacbon là phần còn lại của phân tử hidrocacbon sau khi bớt đi một số nguyên tử hiđro nhưng vẫn còn tồn tại  trong phân tử ở trạng thái liên kết và không mang electron tự do như gốc tự do. CTTQ nhóm ankyl: C_nH_2n+1 

- Bậc của một nguyên tử cacbon trong phân tử ankan bằng số nguyên tử cacbon liên kết trực tiếp với nó.

3. Tính chất vật lí:

- Ở điều kiện thường ankan từ C₁ → C₄ ở trạng thái khí, từ C₅ → C₁₇ trở đi ở trạng thái lỏng, từ C₁₈ trở lên ở dạng rắn. Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi và khối lượng riêng của ankan nói chung tăng theo chiều tăng của phân tử khối.

- Ankan là những chất không màu, không tan trong nước, nhẹ hơn nước nhưng tan nhiều trong dung môi hữu cơ.

4. Tính chất hóa học

a) Phản ứng thế:

- Nguyên tử H bị thế bằng halogen tạo dẫn xuất halogen:

C_nH_2n+2  + x Cl₂ → C_nH_2n+2-xCl_x + x HCl (x ≤ 2n+2)

- Đối với ankan phân tử có các nguyên tử C có bậc khác nhau, sản phẩm chính thế H ở C bậc cao hơn.

b) Phản ứng tách:

+ Tách hiđro (đề hiđro hóa): C_nH_2n+2            C_nH_2n+2-2x + xH₂

+ Bẻ gãy các liên kết C-C ( cracking):   C_nH_2n+2            C_mH_2m + C_m’H_2m’+2 (n = m + m’)

c) Phản ứng oxi hóa( đốt cháy): Ankan cháy tạo ra nhiều nhiệt:

C_nH_2n+2  + \(\dfrac{{3n + 1}}{2}\) O₂  → n CO₂ + (n+1) H₂O

5. Điều chế

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

- Trong phòng thí nghiệm, ankan được điều chế bằng cách nung muối natri của axit cacboxylic với vôi tôi xút.