Hệ thống Hiđrocacbon

Nguyễn Thế Hùng Bảng hệ thống phần hợp chất Hyđrô - Các bon C n H 2n + 2 - 2a ( n : Số nguyên tử Các bon , a : Số liên kết hoặc số vòng) Loại H - C no H - C không no H - C thơm ( Aren ) H - C An kan ( Pa ra fin) An ken (Olefin) Ankađien ( đi Olefin) AnKin Đồng đẳng của Benzen Công thức chung a = 0 C n H 2n + 2 ( n 1 ) a = 1 C n H 2n ( n 2 ) a = 2 C n H 2n - 2 ( n 3) a = 2 C n H 2n - 2 ( n 2) a = 4 C n H 2n - 6 ( n 6) Đặc điểm Cấu tạo Liên kết giữa các nguyên tử là những l/k đơn ( ) Trong phân tử có 1 liên kết đôi ( 1 l/k , 1 l/k ) Trong phân tử có 2 liên kết đôi ( 2 l/k ở 2 vị trí khác nhau) Trong phân tử có 1 liên kết 3 ( 1 l/k , 2 l/k . 2 l/k trên cùng 1 vị trí) Mạch vòng 6 cạnh, có l/k đơn xen l/k đôi Cách đọc tên Gọi theo số nguyên tử C + đuôi an Đọc tên các AnKan tơng ứng đổi đuôi an = en (hay ylen) + vị trí nối đôi Đọc tên các AnKan tơng ứng đổi phụ âm n = Đi en + vị trí nối các đôi Đọc tên các AnKan tơng ứng đổi đuôi an = in + vị trí nối ba Vị trí, số và tên gốc Ankyl + bênzen Đồng phân Đồng phân mạch C - Đồng phân mạch C - Đồng phân vị trí nối đôi - Đồng phân mạch C - Đồng phân vị trí nối đôi - Đồng phân mạch C - Đồng phân vị trí nối ba - Vị trí gốc ankyl trên vòng Benzen Hợp chất tiêu biểu Mê tan CH 4 H - C - H H H E tan C 2 H 4 H - C = C - H H H Butađien - 1,4 C 4 H 6 H - C = C - C = C - H H H H H E tin (Axetilen) C 2 H 2 H - C = C - H Ben zen C 6 H 6 Tính chất lý học Số C 1 C 4 : Khí Số C 5 C 16 : lỏng Số C 17 lên : Rắn Số C 2 C 4 : Khí Số C 5 C 16 : lỏng Số C 17 lên : Rắn H 2 C = CH - CH = C H 2 : Khí H 2 C = C - CH = C H 2 CH 3 lỏng Số C 2 C 4 : Khí Số C 5 C 16 : lỏng Số C 17 lên : Rắn Benzen: chất lỏng, không màu, nhẹ hơn nớc, o/ tan trong nớc Tính Chất Hóa Học 1/ PƯ thế Halozen ( ánh sáng) C n H 2n + 2 +X 2 C n H 2n + 1 X+HCl C n H 2n + 1 X+X 2 C n H 2n X 2 +HCl X 2 : Cl 2 hoặc Br 2 khan 2/ P Ư tác dụng bởi nhiệt a - PƯ hủy C và H 2 (900 0 ) C n H 2n + 2 nC + (n + 1)H 2 b - PƯ tách H 2 (Fe , t 0 ) Olefin C n H 2n + 2 C n H 2n + H 2 c - PƯ bẻ mạch C (Crăcking) C n H 2n + 2 C x H 2x + 2 + C y H 2y x + y = n 3/ P Oxy hóa hoàn toàn C n H 2n + 2 + 3n + 1 2 O 2 nCO 2 + (n + 1)H 2 O nH 2 O > nCO 2 nH 2 O - nCO 2 = n H- C xicloankan: Là loại H - C no mạch vòng => CT chung: C n H 2n (n 3 ) Tính chất hóa học tơng tự ankan: Tác dụng với Cl 2 , O 2 . Riêng với xicloankan có số C nhỏ ( nh: C 3 H 6 , C 4 H 8 . ) khi t/d với Cl 2 , Br 2 đun nóng thì xảy ra p cộng hợp phá vòng H 2 C H 2 C CH 2 + Br 2 t 0 Br- CH 2 - CH 2 - CH 2 - Br XicloPropan 1,3- Đi brom etan 1/ PƯ cộng hợp (H 2 ,X 2 ,HX, H 2 O) C n H 2n + H 2 C n H 2n + 2 C n H 2n + X 2 C n H 2n X 2 C n H 2n + HX C n H 2n + 1 X C n H 2n + H 2 O C n H 2n + 1 OH Q.Tắc: mắccốp nhi cốp: Phần tử mang đ.tích âm gắn vào C có số Ng.Tử H ít hơn, phần tử mang đ. tích (+) gắn vào C Ng tử H nhiều hơn CH 3 - CH= CH 2 + HBr CH 3 - CHBr- CH 3 CH 3 - CH 2 - CH 2 Br SP chính SP phụ 2/ PƯ trùng hợp nCH = CH R R ' XT,t 0 P - CH - CH - R R ' n 3/ PƯ Oxyhóa a. PƯ oxyhóa không hoàn toàn - Làm mất màu d 2 KMnO 4 3C n H 2n + 2KMnO 4 + 4H 2 O 3C n H 2n (OH) 2 +2MnO 2 + 2KOH - C 2 H 4 bị oxihóa nhẹ CH 3 CHO 2C 2 H 4 + O 2 CuCl 2 /pdCl 2 2CH 3 CHO b. PƯ oxyhóa hoàn toàn- PƯ cháy C n H 2n + 3n -1 2 O 2 nCO 2 + n H 2 O 1/ PƯ cộng hợp (H 2 ,X 2 ,HX, H 2 O) ( Các PƯ qua 2 giai đoạn) Từ 2 l/k đôi 1 l/k đôi chỉ có l/k đơn C n H 2n - 2 +H 2 Ni,t 0 C n H 2n +H 2 Ni,t 0 C n H 2n + 2 Lu ý: PƯ ở g/đ 1 ( tỉ lệ 1 : 1) CH 2 = CH - CH = CH 2 + Br 2 CH 2 Br - CHBr - CH = CH 2 CH 2 Br - CH = CH - CH 2 Br 1,4 1,2 2/ PƯ trùng hợp nCH 2 = CH - CH = CH 2 Na nc 1,4 (- CH 2 - CH= CH- CH 2 -) n 1,2 (- CH 2 - CH -) n CH = CH 2 Poli butađien 1,4 : Thành phần chính của cao su tổng hợp Buna 3/ PƯ Oxyhóa a. PƯ oxyhóa không hoàn toàn - Làm mất màu d 2 KMnO 4 (Ankađien bị oxihoa rợu no 4 chức) 3CH 2 = CH- CH= CH 2 + 4KMnO 4 + 8H 2 O 3CH 2 OH- CHOH- CHOH- CH 2 OH + 8MnO 2 + 8KOH Ví dụ : b. PƯ oxyhóa hoàn toàn- PƯ cháy C n H 2n - 2 + 3n -1 2 O 2 nCO 2 + (n - 1)H 2 O nCO 2 > nH 2 O 1/ PƯ cộng hợp (H 2 ,X 2 ,HX, H 2 O) ( Các PƯ qua 2 giai đoạn) Từ l/k ba1l/k đôichỉ cól/k đơn C n H 2n - 2 + 2H 2 Ni,t 0 C n H 2n + 2 Cộng hợp với H 2 Khi xt là pd Olefin C n H 2n - 2 + 2X 2 C n H 2n - 2 X 4 Cộng hợp với X 2 Cộng hợp với axit Vis dụ : CH = CH + HCl CH 2 = CHCl CH 2 = CHCl CH 3 - CHCl 2 + HCl Cộng hợp với H 2 O có HgSO 4 , 80 0 c - tạo thành Anđehit hoặc xeton C 2 H 2 + H 2 O CH 3 CHO C 3 H 4 + H 2 O (CH 3 ) 2 CO 2/ PƯ trùng hợp = CH CuCl/NH 4 Cl CH 2 = CH - C = CH2CH = CH 3CH C 6 H 6 C, 600 0 3/ PƯ Oxyhóa- Làm mất màu d 2 thuốc tím - PƯ cháy C n H 2n - 2 + 3n -1 2 O 2 nCO 2 + (n - 1)H 2 O 4/ PƯ thế kim loại Các Ankin nối 3 đầu mạch có k/n t/gia p thế kim loại C 2 H 2 + Ag 2 O NH 3 Ag- C = C- Ag Vàng + H 2 O A. Tính chất của Benzen. 1) T/c H- C no - PƯ thế a. Thế Cl 2 , Br 2 khan C 6 H 6 + Br 2 Fe , t 0 C 6 H 5 Br + HBr b. Thế Nitro - NO 2 C 6 H 6 + HNO 3 C 6 H 5 NO 2 + H 2 O H 2 SO 4 đặc 2)T/c H-C không no- Cộng a. Cộng Cl 2 (as) C 6 H 6 + 3Cl 2 a/s C 6 H 6 Cl 6 b. Cộng H 2 C 6 H 6 + 3H 2 C 6 H 12 Ni , t 0 B. T/c các đồng đẳng 1/ PƯ thé nhân R + Br 2 Fe,t 0 1:1 R - Br Br R + HBr R + 3Br 2 Fe,t 0 1:1 R - Br + 3HBr Br Br trắng 2/ PƯ thế nhánh: Cl 2 ,Br 2 kh - CH 3 a/s - CH 2 Br + HBr + Br 2 Nguyễn Thế Hùng nCO 2 = nH 2 O Ag- C = C- Ag + HCl C 2 H 2 + 2AgCl ứng dụng - Chất đốt - CH 4 điều chế C 2 H 2 và nhiều hợp chất hữu cơ quan trọng khác: CCl 4 , CHCl 3 ,HCHO, CH 3 OH Ví dụ : CH 4 + O 2 No, t 0 H - CHO + H 2 O - Điều chế Các h/c Olefin - Chất đốt - Điều chế các loại chất dẻo: PoliEtilen (PE), PoliPropylen(PP) . Ví dụ: xt,t 0 .p nCH 2 = CH CH 3 ( - CH 2 - CH - ) n CH 3 - Điều các loại rợu, dẫn xuất Halozen, anđehit, axit và là nguyên liệu điều chế nhiều hợp chất Polime khác - ứng dụng quan trọng là điều chế cao su tổng hợp . Ví dụ cao su Bu na (nh phần t/c ) Cao su Buna-S: nCH 2 = CH- CH= CH 2 + nCH 2 = CH C 6 H 5 xt,t 0 .p (- CH 2 - CH= CH- CH 2 - CH 2 - CH- ) n C 6 H 5 Cao su Buna-S Stiren Cao su Buna-N: nCH 2 = CH- CH= CH 2 + nCH 2 = CH- CN xt,t 0 .p (-CH 2 - CH= CH- CH 2 - CH 2 - CH-) n CN Cao su Buna-N Nitrinacrilic Cao su CloPren: nCH 2 = CCl - CH = CH 2 xt,t 0 .p (- CH 2 - CCl = CH- CH -) n Cao su CloPren CloPrren Cao su IsoPren: nCH 2 = CCH 3 - CH = CH 2 xt,t 0 .p (- CH 2 - CCH 3 = CH - CH -) n Cao su IsoPrenIsoPren Và nhiều h/c hữu cơ khác - Điều chế : anđehit axetíc, Xeton, axit hữu cơ, chất đốt, sử lí cây trồng - Điều chế:Vinylaxetilen, benzen, . 3CH = CH 600 0 ,C C 6 H 6 - Đ/chế chất dẻo: PVC, PVA . CH = CH + HCl CH 2 = CHCl nCH 2 = CHCl xt,t 0 ,p (-CH 2 CH-) n Cl VinylClorua PoliVinylClorua Điều chế chất dẻo PVC CH = CH + CH 3 COOH xt,t 0 ,p Điều chế chất dẻo PVA CH 3 COO CH 3 COOCH = CH 2 nCH = CH 2 CH 3 COO - CH- CH 2 - n ( PVA ) Và nhiều h/c hữu cơ khác Điều chế : C 6 H 6 + 3Cl 2 a/s C 6 H 6 Cl 6 HecxaCloXiclohecxan-Thuốc sâu 666: - NitroBenzen: + HNO 3 H 2 SO 4 đ - NO 2 + H 2 O - Thuốc nổ TNT: (2,4,6-TriNitroToluen) CH 3 + 3HNO 3 H 2 SO 4 đ CH 3 - NO 2 O 2 N - NO 2 + 3H 2 O - PoliStiren: C 6 H 6 + C 2 H 2 C 6 H 5 CH = CH 2 nCH 2 = CH C 6 H 5 xt,t 0 ,p CH 2 - CH C 6 H 5 n Và nhiều h/c hữu cơ khác Điều chế + Phơng pháp chung - Cho d 2 kiềm t/d muối KLK của axit cacboxilic R- COONa + NaOH CaO ,t 0 R - H + Na 2 CO 3 CH 3 COONa + NaOH CaO ,t 0 CH 4 + Na 2 CO 3 - Cho Olefin cộng hợp H 2 C n H 2n + H 2 Ni , t 0 C n H 2n + 2 - P 2 nối mạch RX + 2Na + R'X ete khan R - R R - R' R' - R, + 2NaX Ví dụ: CH 3 I + 2Na + C 2 H 5 I CH 3 - CH 3 CH 3 - C 2 H 5 C 2 H 5 - C 2 H 5 + 2NaI ete khan - P 2 Crăcking + Phơng pháp điều chế CH 4 - Al 4 C 3 t/d H 2 O hoặc HCl Al 4 C 3 + 12H 2 O 3CH 4 + Al(OH) 3 Al 4 C 3 + 12HCl 3CH 4 + 4AlCl 3 - Thu CH 4 từ khí thiên nhiên - Tách H 2 từ các ankan C n H 2n + 2 Fe , t 0 C n H 2n + H 2 C 2 H 6 Fe , t 0 C 2 H 4 + H 2 - Tách H 2 O từ rợu no đơn chức C n H 2n + 1 OH H 2 SO 4 đ 170 0 C n H 2n + H 2 O H 2 SO 4 đ 170 0 C 2 H 5 OH C 2 H 4 + H 2 O - Tách HX từ dẫn xuất monoHalozen C n H 2n + 1 X C n H 2n + HX KOH/ROH C 2 H 5 Cl C 2 H 4 + HCl KOH / ROH * Khi tách H 2 O hay tách HX phải tuân theo qui tắc Zaixep - Cho dẫn xuất đi Halozen t/d với Zn C n H 2n X 2 + Zn C n H 2n + ZnX 2 Ví dụ: C 2 H 4 Br 2 + Zn C 2 H 4 + ZnBr 2 - Phơng pháp Crăcking + Phơng pháp chung: Tách H 2 từ các ankan hoặc anken CH 3 - CH 2 - CH 2 - CH 3 t 0 ,xt CH 2 = CH - CH = CH 2 + 2H 2 CH 3 - CH = CH- CH 3 Al 2 O 3 , 650 0 CH 2 = CH - CH = CH 2 + H 2 + Các phơng pháp điều chế Butađien 1,3 - Từ C 2 H 2 2C 2 H 2 CuCl / NH 4 Cl CH 2 = CH - C = CH CH 2 = CH - C = CH + H 2 Pd ,t 0 CH 2 = CH - CH = CH 2 - Từ rợu etilíc 2C 2 H 5 OH MgO/Zn 500 0 CH 2 = CH - CH = CH 2 + 2H 2 O + H 2 - Từ Butanđiol - 2,3 H 2 SO 4 đ CH 3 - CH - CH- CH 3 CH 2 = CH - CH = CH 2 + 2H 2 O OH OH 170 0 + Điều chế C 2 H 2 - Cho đất đèn ( Các bua canxi) t/d H 2 O CaC 2 + 2H 2 O C 2 H 2 + Ca(OH) 2 ( CaO + 3C 2000 0 CaC 2 + CO ) - Nhiệt phân CH 4 2CH 4 1500 0 ít K 2 C 2 H 2 + 3H 2 - Tổng hợp trực tiép: 2C + H 2 3000 0 c C 2 H 2 - Từ các h/c của axetilen C 2 H 2 Br 4 + 2Zn C 2 H 2 + 2ZnBr 2 - Điều chế đồng đẳng của Axetilen 2CH = CH CH = C - R + NaX CH = C- Na + 2Na 2CH = C - Na + H 2 + R-X -Tách H 2 từ ankan hoặc Xicloankan Ví dụ: C 6 H 14 pt, t 0 C 6 H 6 + 4H 2 C 6 H 12 pt, t 0 C 6 H 6 + 3H 2 hoặc CH 3 pd,t 0 CH 3 + 3H 2 - Trùng hợp Ankin 3CH = CH 3CH = C - CH 3 C , 600 0 CH 3 CH 3 CH 3 C , 600 0 - Phơng pháp nối mạch C 6 H 6 + R - X AlCl 3 khan AlCl 3 khan C 6 H 5 - R + HX C 6 H 6 + CH = CH 2 R R C 6 H 5 - CH - CH 3 Hoặc: C 6 H 5 - COONa + NaOH CaO t 0 C 6 H 6 + Na 2 CO 3 . Nguyễn Thế Hùng Bảng hệ thống phần hợp chất Hyđrô - Các bon C n H 2n + 2 - 2a ( n : Số nguyên tử Các