01 LY THUYET HUU CO

Nguyên tử cacbon không những có thể liên kết với nguyên tử các nguyên tố khác, mà còn có thể liên kết với nhau tạo thành mạch cacbon... e Phản ứng cracking: Crăcking crack

H

H C

H C

Hợp chất hữu cơ là hợp chất của cacbon (trừ CO, CO2, H2CO3, muối cacbonat, xianua –CN, cacbua…)

II PHÂN LOẠI: Có hai loại:

1 Hiđrocacbon: là những hợp chất hữu cơ chỉ chứa 2 nguyên tố C và H Ví dụ: CH4, C2H4, C2H2, C6H6…

2 Dẫn xuất của hiđrocacbon: là những hợp chất hữu cơ ngoài 2 nguyên tố C và H còn có các nguyên tố khác

như O, N, S, halogen (F, Cl, Br, I)…Ví du: C2H6O, C2H4O2, CH3Cl, C2H4Br2… Dẫn xuất của hiđrocacbon gồm:

- Dẫn xuất Halogen R-X (trong đó R là gốc hiđrocacbon, X là halogen) Ví du: C2H4Br2; C2H5Cl;…

- Hợp chất hữu cơ có nhóm chức: R-OH; R-COOH;…Ví dụ: C2H5-OH; CH3-COOH;…

 Nhóm chức là nguyên tử hay nhóm nguyên tử xuất hiện trong các hợp chất hữu cơ, quyết định tính chất hóa

học đặc trưng của hợp chất hữu cơ đó

Ví du: -OH (hiđroxyl, nhóm chức rượu); -COOH (cacboxyl, nhóm chức axit); -CHO (cacbanđêhit, nhóm chức

anđêhit); R-COO-R': nhóm chức este ; R-O-R: nhóm chức ete; …

III ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO HỢP CHẤT HỮU CƠ:

1 Hóa trị và liên kết giữa các nguyên tư:

- Trong các hợp chất hữu cơ, C luôn có hóa trị IV; H hóa trị I; O hóa trị II; Cl, Br hóa trị I…

- Các nguyên tử liên kết nhau theo đúng hóa trị của chúng Mỗi liên kết được biểu diễn bằng một nét gạch nối (–)giữa hai nguyên tử H

Ví du: Mêtan CH4: H – C – H

H

2 Mạch cacbon:

- Trong phân tử hợp chất hữu cơ, các nguyên tử C có thể liên kết trực tiếp với nhau tạo thành mạch cacbon.

- Có 3 loại mạch cacbon: mạch thẳng (không phân nhánh); mạch nhánh, và mạch vòng Mạch thẳng và

mạch nhánh gọi chung là mạch hơ Mạch vòng còn gọi là mạch kín.

Ví du:

Mạch thẳng (C 4 H 10 : butan) Mạch nhánh (C 4 H 10 : isobutan) Mạch vòng (C 4 H 8 : xiclobutan)

3 Trật tự liên kết giữa các nguyên tư trong phân tư:

- Mỗi hợp chất hữu cơ có một trật tự liên kết xác định giữa các nguyên tử trong phân tử

Ví du: cùng CTPT là C2H6O nhưng lại có hai chất khác nhau là rượu etylic (chất lỏng) và đimêtyl ete (chất

khí) là do trật tự liên kết giữa các nguyên tử của chúng khác nhau

1 Trong phân tử hợp chất hữu cơ, các nguyên tử liên kết với nhau theo đúng hóa trị và theo một trật tự nhất đinh Thứ tự liên kết đó được gọi là cấu tạo hóa học Sự thay đổi thứ tự liên kết đó, tức là thay đổi cấu tạo hóa học, sẽ tạo ra hợpchất khác.

2 Trong phân tử hợpchất hữu cơ, cacbon có hóa tị IV Nguyên tử cacbon không những có thể liên kết với nguyên tử các nguyên tố khác, mà còn có thể liên kết với nhau tạo thành mạch cacbon.

3 Tính chất của các chất phu thuộc vào thành phần phân tử (bản chất, số lượng nguyên tử) và cấu tạo hóa học (thứ tự liên kết các nguyên tử).

4 Công thức phân tư và công thức cấu tạo:

a) Công thức phân tử và công thức đơn giản nhất:

- Công thức phân tử: cho biết thành phần định tính (chất gồm những nguyên tố nào) và thành phần định lượng (số lượng nguyên tử của mỗi nguyên tố trong 1 phân tử của chất) Ví dụ: C6H12O6 là CTPT của glucozơ

- Công thức đơn giản nhất: cho biết tỉ lệ số nguyên tử của các nguyên tố có trong phân tử (biểu diễn bằng tỉ lê

tối giản các số nguyên) Ví dụ: CH2O

- Công thức tổng quát: Ví dụ CxHyOz (CTTQ có thể trùng hoặc là bội số của công thức đơn giản nhất CaHbOc).

CxHyOz = (CaHbOc)n n có thể là 1, 2, 3…

Trong đó: C xHyOz là CT tổng quát; CaHbOc là CT đơn giản nhất; (C aHbOc ) n là CT nguyên hay CT thực nghiệm

H H

H CC

H C

H C

Ví du: Cx H y = (CH 2)n = 28 ⇒ n = 2; ⇒ CTPT là C 2 H 4 → → CH2 = CH2

↓ ↓

CT tởng quát CT nguyên (CH 2: CT đơn giản nhất) CT phân tử CT cấu tạo CTCT thu gọn

b) Cơng thức cấu tạo: biểu diễn thứ tự và cách thức liên kết của các nguyên tử trong phân tử.

5 Hiện tượng đờng đẳng và đờng phân:

a) Đờng đẳng: là hiên tượng các hợp chất hữu cơ cĩ cấu tạo và tính chất tương tự nhau, nhưng thành phần phân tử khác nhau mợt hay nhiều nhĩm metylen –CH2 – , những chất đó gọi là những chất đờng đẳng, chúng hợp

thành dãy đờng đẳng

Ví du: CH4, C2H6, C3H8…là những chất đờng đẳng với nhau.

b) Đờng phân: là hiên tượng các hợp chất hữu cơ cĩ cùng CTPT nhưng cĩ cấu tạo khác nhau, do đó tính chất của chúng khác nhau, những chất đó được gọi là những chất đờng phân.

Ví du: C4H10 có hai đờng phân là CH3-CH2-CH2-CH3 và CH3-CH-CH3

6 Các loại liên kết trong phân tư hợp chất hữu cơ: CH3

- Liên kết đơn (–) : được biểu diễn bởi 1 gạch nới giữa hai nguyên tử Liên kết đơn thuợc loại liên kết sigma

(xích-ma) σ , là loại liên kết bền

- Liên kết đơi ( = ): được biểu diễn bởi 2 gạch nới giữa hai nguyên tử Liên kết đơi gờm 1 liên kết sigma σ (bền )và 1 liên kết pi π (kém bền)

- Liên kết ba ( ≡ ): được biểu diễn bằng 3 gạch nới giữa hai nguyên tử Liên kết ba gờm 1 liên kết sigma σ (bền)và hai liên kết pi π (kém bền)

- Liên kết bợi: Liên kết đơi và liên kết ba gọi chung là liên kết bợi.

7 Phân loại phản ứng hữu cơ:

a) Phản ứng thế: là pư trong đó mợt nguyên tử hoặc hoặc mợt nhóm nguyên tử trong phân tử hợp chất hữu cơ

được thay thế bởi mợt nguyên tử hoặc mợt nhóm nguyên tử khác

Ví du: CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl (1 nguyên tử H trong phân tử CH4 được thay thế bơi 1 nguyên tử Cl)

b) Phản ứng cợng: là pư trong đó phân tử hợp chất hữu cơ kết hợp thêm với các nguyên tử hoặc phân tử khác.

Ví du: C2H4 + Br2 → C2H4Br2

c) Phản ứng tách: là pư trong đó mợt vài nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử bị tách ra khỏi nguyên tử.

Ví du: C2H5OH → C2H4 + H2O

d) Phản ứng trùng hợp: Trùng hợp là quá trình cợng hợp liên tiếp nhiều phân tử nhỏ giớng nhau hay tương tự

nhau tạo thành phân tử lớn hay cao phân tử (polime) Mỡi phân tử nhỏ gọi là monome hay mợt mắc xích.

Ví du: nCH2 = CH2 trùnghợp→(– CH2 – CH2 – )n (PoliEtilen: chất dẻo PE.) n gọi là hê sớ trùng hợp.

e) Phản ứng cracking: Crăcking (cracking) là quá trình bẻ gãy phân tử hiđrocacbon mạch dài thành các phân tử

hiđrocacbon mạch ngắn hơn nhờ tác dụng của nhiêt (crackinh nhiệt) hoặc của xúc tác và nhiêt (crackinh xúc tác)

IV PHÂN TÍCH NGUYÊN TƠ:

1 Phân tích định tính nguyên tơ:

a) Xác định Cacbon và hiđro:

- Nhận C: đớt cháy hợp chất hữu cơ: C + O 2→ CO2 →+ Ca(OH) 2 CaCO3↓(làm đuc nước vơi trong)

- Nhận H: đớt cháy hợp chất hữu cơ: 2H+ O 2→H2O + CuSO khan(trắng) 4

Hoặc có thể dùng chất hút nước mạnh như: H2SO4 đặc; CaCl2 khan; P2O5

b) Xác định Nitơ và oxi:

- Nhận N: + Đớt cháy hợp chất hữu cơ, nếu có mùi khét thì hợp chất hữu cơ có chứa nitơ.

+ Đun hợp chất hữu cơ với H2SO4 đặc →+ NaOHđặc NH3 (khai) ⇒ chứa Nitơ

- Nhận O: khó phân tích trực tiếp, thường xác định được nhờ định lượng.

c) Xác định halogen (chủ yếu là clo):

Khi đớt, hợp chất hữu cơ bị phân hủy, clo tách ra dưới dạng HCl và được nhận biết bằng AgNO3

2 Phân tích định lượng nguyên tơ:

a) Định lượng C và H: đớt cháy hoàn toàn hợp chất hữu cơ:

- Định lượng C: C → CO2 , dẫn CO2 qua bình chứa oxit bazơ hoặc dd kiềm NaOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2 để hấpthụ khí CO2 Đợ tăng khới lượng của bình hay khới lượng kết tủa CaCO3 giúp ta tính được khới lượng cacbon (mC):

CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3↓ + H2O ; m C = (

b) Định lượng O: định lượng gián tiếp và sau cùng: mO = mhchc - Σm các nguyên tớ khác

 Chú y: Khi đớt cháy hợp chất hữu cơ bằng CuO thì khới lượng CuO giảm chính là khới lượng oxi đã phản ứng.

-

2 CƠNG THỨC CẤU TẠO:

3 TÍNH CHẤT HÓA HỌC:

a) Phản ứng oxi hĩa:

- Phản ứng cháy: (oxi hóa hoàn toàn, oxi hóa vơ hạn):

Khí mêtan cháy trong oxi hoặc trong khơng khí với ngọn lửa màu xanh, tạo thành khí CO2 và hơi nước, phảnứng tỏa nhiều nhiêt

CH4 + 2O2 →t o CO2 + 2H2O Hỡn hợp gờm 1 thể tích CH4 và 2 thể tích oxi là hỡn hợp nở mạnh

* Phản ứng cháy của ankan: Cn H 2n+2 + (3n 1+

2 )O 2 →to nCO 2 + (n+1)H 2 O

ankan n mol (n+1) mol

- Phản ứng oxi hóa hữu hạn: (oxi hóa khơng hoàn toàn):

Thí nghiệm: Đưa bình đựng hỡn hợp khí mêtan và clo ra ngoài ánh sáng khuếch tán Sau mợt thời gian, cho

mợt ít nước vào bình, lắc nhẹ rời cho vào mợt mẩu giấy quì tím

Hiện tượng: Màu vàng lục của khí clo biến mất, giấy quì tím chuyển sang màu đỏ, chứng tỏ có pư xảy ra.

CH4 + Cl2 →askt CH3Cl + HCl CH3Cl + Cl2 →askt CH2Cl2 + HCl

Metyl clorua (clometan) Metylen clorua (đilcometan)

C

H2Cl2 + Cl2 →askt CHCl3 + HCl CHCl3 + Cl2 →askt CCl4 + HCl

Clorofom (triclometan) Cacbon tetraclorua (tetraclometan)

* Phản ứng thế của ankan:

+ Các chất đờng đẳng của metan cũng có phản ứng thế với clo hoặc brom.

+ Phản ứng thế là pư đặc trưng cho hiđrocacbon no (là hiđrocacbon chỉ cĩ liên kết đơn trong phân tử).

c) Phản ứng phân hủy:

* Phân hủy bởi nhiêt: CH4

1000

o

o C

→

C + 4HCl T.quát: Cn H2n+2 + 2(n+1) Cl 2

o

t C tia cực tím

→

nC + (n+1)HCl

d) Phản ứng tách H2 (đề hiđro hóa): 2CH4 →làmlạnhnhanh1500 Co C2H2 + 3H2↑ (điều chế C 2 H 2 từ metan)

H

f) Phản ứng với H 2O (điều chế H2 trong CN): CH 4 + 2H 2 O t , xt o →CO 2 + 4H 2

4 DÃY ĐỜNG ĐẲNG CỦA METAN:

Dãy đờng đẳng của metan có tên là Ankan (hoặc parafin) có cơng thức chung là CnH2n+2 (với n ≥ 1)

CH4 : Metan (khí) C2H6 : Etan (khí) C3H8 : Propan (khí)

C4H10 : Butan (khí-gaz) C5H12 : Pentan (xăng lỏng) C6H14 : Hexan (xăng lỏng)

 Cách nhớ: Mẹ Em Phải Bón Phân Hóa Học Ở Ngồi Đờng hoặc: Mê Em Phải Bao Phen Hời Hợp Ơi Người Đẹp

 Cách gọi tên gớc hiđrocacbon: thay -an thành -yl

CH4 : Metan ⇒ – CH3 : Metyl; C2H6: Etan ⇒ – C2 H 5 : Etyl ; C3H8: Propan ⇒ – C3H7: Propyl

Chú y:

• Ở điều kiện thường, các ankan từ: C 1→ C 4 : ơ trạng thái khí; C 5→ C 17 : lỏng; C 18 trơ lên: rắn Metan và những đờng đẳng của metan là những hiđro cacbon no.

• Ankan khơng tan trong nước và đều là những chất khơng màu

• Các ankan từ C 1→ C 4 là những chất khơng mùi; từ C 5→ C 10 có mùi xăng; từ C 10→ C 16 có mùi dầu hỏa Các ankan rắn hầu như khơng màu

5 ĐỜNG PHÂN:

Từ Butan C4H10 trở đi mới có hiên tượng đờng phân về mạch cacbon

Ví du: Butan C4H10 có 2 đờng phân: CH3-CH2-CH2-CH3 và CH3-CH-CH3; Pentan C5H12 có 3 đờng phân…

- Điều chế bợt than, điều chế CH3Cl (chất lỏng khơng màu, dùng làm chất làm lạnh, CH2Cl2 (chất lỏng khơng màu,

làm dung mơi), CHCl3 (chất lỏng khơng màu, thuớc gây mê), CCl4 (chất lỏng khơng màu, làm dung mơi hữu cơ)…

a) Trong cơng nghiệp: khí metan (CH4) được lấy từ:

- Khí thiên nhiên (95% metan; phần còn lại là C2H6, C3H8, C4H10

- Khí mỏ dầu (khí đờng hành); Khí cracking dầu mỏ; Khí lò cớc, Khí sinh vật (Biogas)

b) Trong phịng thí nghiệm:

•Phương pháp Đuma: Cho Natri axêtat tác dụng với vơi tơi xút: ( hỡn hợp NaOH + CaO, tỉ lệ 2:3 về khới lượng) CH3COONa + NaOH CaO, to→ Na2CO3 + CH4 ↑; CH2(COONa)2 + 2NaOH CaO, to→ 2Na2CO3 +CH4 ↑

•Phản ứng thủy phân: Cho Cacbua nhơm tác dụng với nước hoặc với d dịch HCl:

Al4C3 + 12H2O → 3CH4↑ + 4Al(OH)3↓Al4C3 + 12HCl → 3CH4↑ + 4AlCl3

Al4C3 + 6H2SO4 → 3CH4↑ + 2Al2(SO4)3

•Phương pháp cracking: Cn H 2n+2 →cracking C m H 2m + C (n-m) H 2(n-m)+2 (m ≥2, n >m)

C3H8→cracking CH4 + C2H4; C4H10→cracking CH4 + C3H6 (CN)

•Tởng hợp từ C (hoặc CO) và hiđro: C + 2H2 →500 CNio CH 4; CO + 3H2 →t o CH 4↑ + H2O

•Hiđro hóa anken, ankin, ankađien tương ứng: Cn H 2n + H 2

C2H4 + H2→Ni, to C2H6; C2H2 + 2H2→Ni, to C2H6; C3H6 + H2→Ni, to C3H8; C4H6 + 2H2→Ni, to C4H10

•Phương pháp tởng hợp (Vuyêc): 2C n H 2n+1 X + Na ete, khan→(C n H 2n+2 ) 2 + 2NaX (hay: 2RX + 2Na -> RR + 2NaX)

2CH3Cl + Na ete, khan→C2H6 + 2NaCl; 2C2H5Cl + Na ete, khan→C4H10 + 2NaCl

•Đi từ ancol no, đơn chức: C n H 2n+1 OH + 2HI →200 Co C n H 2n+2 + H 2 O + I 2

CH3OH + 2HI →200 Co CH4 + H2O + I2 C2H5OH + 2HI →200 Co C2H6 + H2O + I2

7.1 Điều chế các sản phẩm của Metan:

 CH4 + Cl2 á skt→ CH 3 Cl + HCl  CH3Cl + Cl2 á skt→ CH 2 Cl 2 + HCl

Metyl clorua hay clometan Metylen clorua hay điclo metan

 CH2Cl2 + Cl2á skt→ CHCl 3 + HCl  CHCl3 + Cl2 á skt→ CCl 4 + HCl

clorofom hay triclo metan Cacbon tetraclorua

7.2 Điều chế cao su Buna (Poli Butađien) (C4H6)n

Pd t

→C4H6 (đivinyl, butađien) nCH2=CH–CH=CH2→Na,t ,po (–CH 2 –CH=CH–CH 2 –) n

-o0o -II ETILEN (C2H4 = 28)

Dãy đồng đẳng Anken (Olefin): CnH2n (n ≥ 2)

*****

1 TÍNH CHẤT VẬT LY: Etilen là chất khí không màu, không mùi, ít tan trong nước

2 CÔNG THỨC CẤU TẠO: H H

C = C hay viết gọn: CH2 = CH2

H H

Giữa hai nguyên tử C có một liên kết đôi C = C gồm một liên kết bền (liên kết sigma σ) và một liên kết kém bền

(liên kết pi π) dễ bị đứt ra trong các phản ứng hóa học để tạo ra liên kết đơn

3 TÍNH CHẤT HÓA HỌC:

a) Phản ứng oxi hóa:

• Phản ứng cháy (oxi hóa hoàn toàn; oxi hóa vô hạn): tương tự như metan, nhưng tỏa nhiều nhiêt hơn metan vì

hàm lượng C trong etilen nhiều hơn: C2H4 + 3O2 →t o 2CO2 + 2H2O

• Phản ứng oxi hóa hữu hạn (oxi hóa không hoàn toàn):

CH2=CH2 + ½ O2 xt,t→o CH3CHO (anđehit axetic)

 Các anken làm mất màu dung dịch thuốc tím ơ nhiệt độ thường (nhận biết nối đôi của aken).

3C2H4 + 2KMnO4 + 4H2O → 3C2H4(OH)2 + 2MnO2 + 2KOH

( Etilen glycol)

Hay: 3CH2 = CH2 + 2KMnO4 + 4H2O → 3CH2 – CH2 + 2MnO2 + 2KOH

| |

OH OH

TQ: C n H 2n + 2KMnO 4 + 4H 2 O → 3C n H 2n (OH) 2 + 2MnO 2 + 2KOH

(rượu đa chức)

b) Phản ứng cộng (pư đặc trưng cho liên kết đôi):

• Cộng hiđro (phản ứng hiđro hóa): khi có mặt chất xúc tác Ni, Pt, Pd, nung nóng, etilen và đồng đẳng của

eitlen dễ cộng hiđro vào liên kết đôi tạo thành etan Phản ứng đặc trưng nhất của anken là phản ứng cộng vào

• Cộng Halogen (F, Cl, Br, I)(phản ứng halogen hóa): Khí etilen và đồng đẳng của etilen làm mất màu dung

dịch nước brom (hoặc dung dịch iot), đây là pư dùng để nhận biết anken hoặc các hợp chất có liên kết đôi.

+ Cộng Brom (Iot): CH2=CH2 + Br2 CCl→4 BrCH2–CH2Br hay: C2H4 + Br2(dd)→C2H4Br2 (đibrometan)

CH2=CH2 + I2 CCl→4 ICH2–CH2I hay: C2H4 + I2(dd)→C2H4I2 (điiotetan) + Cộng Clo: CH2=CH2 + Cl2 xt,t o→ CH2Cl–CH2Cl (điclo etan) hay: C 2 H 4 + Cl 2 xt,to→C 2 H 4 Cl 2

TQ: C n H 2n + X 2(dd) CCl 4→ C n H 2n X 2

• Cộng axit HX (HCl, HBr…):

C2H4 + HCl →askt C2H5Cl (etyl clorua) hay: CH2=CH2 + HCl →askt CH3-CH2-Cl

• Cộng H 2 O: C2H4 + H2O→H SO (l ) 2 4 , to C2H5OH hay CH2=CH2 + HOH →H ,t+ o CH3CH2OH (đ/c rượu etylic trong CN)

d) Phản ứng trùng hợp: Phản ứng trùng hợp là quá trình liên kết nhiều phân tử nhỏ giớng nhau hoặc tương tự

nhau tạo thành phân tử rất lớn gọi là polime (cao phân tử) Mỡi phân tử nhỏ gọi là monome hay mợt mắc xích Sớ lượng mắc xích (monome) trong mợt phân tử polime gọi là hệ số trùng hợp (kí hiêu n)

nCH2 = CH2 →t ,xt,po (– CH2 – CH2 – )n (PoliEtilen: chất dẻo PE.) n gọi là hê sớ trùng hợp.

e) Phản ứng cracking: (khơng có)

4 DÃY ĐỜNG ĐẲNG CỦA ÊTILEN:

- Dãy đờng đẳng của etylen có tên là Anken (hoặc Olefin), cơng thức chung là Cn H 2n (n ≥ 2)

C2H4 (CH2=CH2): Etilen (Eten); C3H6 (CH2=CH-CH3): Propilen (Propen); C4H8 (CH2=CH-CH2CH3): Butilen (Buten)

…

- Nhóm CH 2=CH- được gọi là vinyl; CH 2 =CH- CH 2- được gọi là alyl

- Anken là những hiđrocacbon mạch hơ, cĩ 1 liên kết đơi trong phân tử Chúng là những hiđrocacbon khơng no.

5 ĐỜNG PHÂN:

Từ Butilen (Buten) C4H8 trở đi mới xuất hiên hiên tượng đờng phân về vị trí của liên kết đơi và đờng phân về mạch

cacbon Ví du: Butilen C4 H 8 có 5 đờng phân, gờm 3 đờng phân mạch hở và 2 đờng phân mạch vòng:

- 3 đờng phân mạch hở: CH2= CH-CH2-CH3

CH3-CH= CH-CH3CH2= C-CH3 : Đờng phân về mạch cacbon |

- Kích thích quả mau chín do etilen có tác dụng kích thích sự hoạt đợng các men làm trái cây mau chín

- Tởng hợp các hợp chất polime (cao phân tử) như: nhựa PE (Poli Etilen), PVC (PoliVinyl Clorua), PP (Poli Propilen)…

- Tởng hợp các hợp chất hữu cơ như: rượu etylic, axit axetic, đicloetan (C2H4Cl2)…

7 ĐIỀU CHẾ KHÍ ÊTYLEN C2H4 VÀ CÁC SẢN PHẨM CỦA ETYLEN:

 ĐIỀU CHẾ ETYLEN:

a) Tách nước khỏi rượu (đehiđrat hóa): C n H 2n+1 OH H SO đặc 2 4

+ +

→

C 2H4Br2 )

f) Tách HX khỏi dẫn xuất: C2H5Cl + KOH→rượu, t o C2H4↑ + KCl + H2O

(Clometan, Etyl clorua)

* TỔNG QUÁT (ĐIỀU CHẾ ANKEN):

+ Đề hiđro ankan tương ứng: C n H 2n+2

+ Loại X 2 ra khỏi dẫn xuất: C n H 2n X 2 + Zn → C n H 2n + ZnX 2

C2H4Br2 + Zn → C2H4+ ZnBr2; C3H6Br2 + Zn → C3H6 + ZnBr2

 ĐIỀU CHẾ CÁC SẢN PHẨM CỦA ETYLEN:

a) Điều chế rượu êtylic C2 H 5OH, anđehit axetic CH 3 CHO, axit axetic CH3-COOH, etyl axetat CH3 COOC 2 H 5, đietyl

ete C2 H 5 -O-C 2 H 5:

C2H4 + H2O H SO (loãng), t 2 4 o→ C 2 H 5 OH hoặc C2H4 + H2O →H , t+ o C2H5OH

CH3-CH2-OH + CuO → to CH 3 CHO + Cu + H2O; CH3CHO + ½ O2 → Mn2− CH 3 -COOH;

CH3-COOH + CH3-CH2-OH 2 4

o

H SO (đặc) t

ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ†

‡ ˆ ˆ ˆ ˆˆ CH 3 COOC 2 H 5 + H2O 2C2H5OH H SO đặc 2 4

140 C

→ C 2 H 5 -O-C 2 H 5 + H2O.

b) Điều chế etilen glycol C 2H4(OH)2 (rượu no nhị chức mạch hơ)

C 2 H 4 + Br 2 → C 2 H 4 Br 2 ; C 2 H 4 Br 2 + 2NaOH → C 2H4(OH)2 + 2NaBr

hoặc: 3C2H4 + 2KMnO4 + 4H2O → 3C 2 H 4 (OH) 2 + 2MnO2 + 2KOH

c) Điều chế etan C2 H 6 , đibrom etan C2 H 4 Br 2 hoặc điclo etan C2 H 4 Cl 2:

•C2H4 + H2 Ni, t o→ C2H6 (etan) hoặc: C2H2+ H2Ni, t o→ C2H6 (etan)

•C2H4 + Br2(dd) CCl 4

 → C2H4Br2 (đibrom etan)

•C2H4 + Cl2 CCl 4

 → C2H4Cl2 (điclo etan)

d) Điều chế chất dẻo PE (Poly Etylen); Chất dẻo PVC (Poli Vinyl Clorua):

• Điều chế PE: nCH2 = CH2 →t ,xt,po (- CH2 – CH2 -)n (Chất dẻo PE.)

• Điều chế PVC: theo các sơ đờ:

e) Điều chế cao su Buna: có thể điều chế cao su Buna từ C 2 H 4 theo sơ đồ:

III AXETILEN (C2H2 = 26)

Dãy đồng đẳng Akin CnH2n-2 ( n ≥ 2 )

(Hiđrocacbon không no)

*****

1 TÍNH CHẤT VẬT LY:

Axetilen là chất khí (khí đất đèn),không màu Khí axetilen khi điều chế từ CaC2 thường có mùi khó ngửi vì có lẫn một số khí khác như H2S, NH3, PH3…

Trong phân tử axetilen, giữa hai nguyên tử C có 1 liên kết ba C ≡ C, trong đó có 1 liên kết bền (liên kết sigma

σ) và 2 liên kết kém bền (liên kết pi π) dễ bị đứt ra trong phản ứng hóa học để tạo ra liên kết đôi hoặc liên kết đơn.

3 TÍNH CHẤT HÓA HỌC:

a) Phản ứng oxi hóa:

• Phản ứng cháy (oxi hóa hoàn toàn; oxi hóa vô hạn): Axetilen cháy với ngọn lửa sáng hơn metan và etilen vì tỉ

lê C: H trong phân tử cao hơn: C2H2 + 5/2O2 →t o 2CO2 + 2H2O

3C2H2 + 8KMnO4 + 4H2O → 3C2H2O4 + 8MnO2↓ + 8KOH [C 2 H 2 O 4 có thể viết dưới dạng (COOH) 2 ]

(axit oxalic) (nâu đen)

Hay: 3C2H2 + 8KMnO4 + 4H2O → 3H – O – C – C – OH + 8MnO2 + 8KOH

|| ||

b) Phản ứng cộng: (Phản ứng đặc trưng)

• Cộng Halogen (cộng Brom, Clo hay cộng X 2 ): Phản ứng cộng xảy qua 2 giai đoạn (2 nấc) Muốn dừng lại ơ nấc 1 thì cần thực hiện ơ nhiệt độ thấp CnH2n-2 + X 2→ CnH2n-2X2 +X2→ CnH2n-2X4

- Cộng với dung dịch nước brom: (làm mất màu dung dịch nước brom)

Tương tự etilen, axetilen pư với dung dịch Clo và dung dịch nước brom Axetilen cũng làm mất màu dungdịch nước brom hoặc dung dịch iot

C2H2 + Br2(dd) →C2H2Br2 (đibrom etilen) hoặc: CH ≡ CH + Br2 → BrCH = CHBr (nấc 1)

C2H2Br2 + Br2(dd) →C2H2Br4 (tetrabrom etan) hoặc: BrCH=CHBr + Br2 → Br2CH – CHBr2 (nấc 2)

TQ: C nH2n-2 + 2Br2 → CnH2n-2Br4

 Các ankin đều làm mất màu dung dịch brom (nhận biết)

 Phản ứng cộng của axetilen với dung dịch nước brom chậm hơn etilen tới 5 lần và thường dừng lại ơ nấc 1

- Cộng với dung dịch Clo:

C2H2 + Cl2 → C2H2Cl2 (điclo etilen) và C2H2Cl2 + Cl2 → C2H2Cl4 (têtraclo etan)

• Cộng với H2:

- Khi có mặt chất xúc tác Ni, ankin tác dụng với H2 sinh ra anken, sau đó tạo ra ankan:

C2H2 + H2Ni,t o→C2H4 (etilen) và : C2H4 + H2 Ni,t o→ C2H6 (etan)

Hoặc: CH ≡ CH + H2Ni,t o→CH2 = CH2 và : CH2 = CH2 + H2Ni,t o→CH3 – CH3

 Nếu dùng chất xúc tác là Palađi (Pd) hoặc hỗn hợp (Pd/PbCO3 ) thay cho Niken (Ni) thì pư cộng dừng lại ơ giai đoạn tạo thành anken:

C2H2 + H2Pd,t o→C2H4 hay CH ≡ CH + H2Pd,t o→CH2= CH2 (điều chế êtilen từ axetilen)

Đặc tính này được dùng để điều chế anken từ ankin:

* Đặc điểm phản ứng cộng với Br 2:

- Chỉ hiđrocacbon không no mới tham gia phản ứng cộng với Br 2 , do đó khối lượng tăng lên của bình đựng dung dịch brom chính là khối lượng của hiđrocacbon không no phản ứng.

- Dựa vào tỉ lệ mol n Br2 : n H-C không no = k mà suy ra H-C không no thuộc dãy đồng đẳng nào,

Ví du: k = 1 ⇒ anken ; k = 2 ⇒ ankin hay ankađien (H-C có 2 liên kết đôi).

 →CH2=CH(OCOCH3) (vinyl axetat)

Axetilen(Ankin) tác dung với HX qua 2 giai đoạn liên tiếp:

• Cộng H2O (hiđrat hóa):

+ Axetilen + HOH → andehit axetic:

CH≡ CH + H-OH 2 4 o

4

H SO ,80 C [HgSO ]

 →[CH2=CH-OH] (không bền) → CH3CHO (anđehit axetic)

+ Các ankin khác + HOH → Xeton (là HCHC có CTTQ: R-CO-R’)

 Nếu một hiđrocacbon tác dụng với nước tạo ra anđehit axetic thì H-C đó là axetilen

c) Phản ứng thế bởi kim loại : Ankin còn tham gia pư thế nguyên tử H ở liên kết ba bằng nguyên tử kim loại:

• Phản ứng thế bơi kim loại kiềm, kiềm thổ: C2H2 + Na →150 C o C2HNa + ½ H2↑

HC≡CH + Na →150 C o HC≡Na + ½ H2↑

• Phản ứng thế bơi kim loại hóa trị I (Ag+ , Cu + ):

Chỉ có axetilen và các ankin có liên kết ba đầu mạch) mới tác dụng được với dung dịch AgNO3/NH3 cho kết tủavàng, tác dụng với dung dịch CuCl/NH3 cho kết tủa màu đỏ

- Khi cho ankin sục vào AgNO3/NH3 (hoặc Ag2O/NH3) (dung dịch AgNO3 hoặc Ag2O trong amoniac, sẽ tạo ra kếttủa vàng Ag2C2): C2H2 + Ag2O→NH 3 Ag2C2↓(vàng)+ H2O hay:HC≡CH + Ag2O→NH 3 AgC≡CAg↓(bạc axetilua) +H2O

hoặc: HC≡CH + 2AgNO3 + 2NH3 →NH 3 AgC≡CAg↓ + 2NH4NO3

- Tương tự, khi cho khí C2H2 sục vào dung dịch CuCl2 trong amoniac sẽ tạo kết tủa Cu2C2 màu đỏ gạch

C2H2 + Cu2O→NH 3 Cu2C2↓(đỏ gạch) + H2O hay HC≡CH + Cu2O →NH 3 CuC≡CCu↓( đồng axetilua) + H2O

hoặc: HC≡CH + 2CuCl + 2NH3 →NH 3 CuC≡CCu↓ + 2NH4Cl

d) Phản ứng trùng hợp:

- Nhị hợp(đime): 2CH≡ CH→CuCl, NH Cl, t 4 o CH≡CH-CH=CH2 hay: 2C2H2 t o

4 DÃY ĐỒNG ĐẲNG CỦA AXETILEN:

- Dãy đồng đẳng của axetilen có tên là Ankin Ankin là những hiđrocacbon mạch hơ có một liên kết ba C ≡ C

trong phân tử Chúng là những hiđrocacbon không no CT chung của ankin là C2 H 2n-2 ( n≥ 2, với 1 liên kết ba )

- Một số hiđrocacbon trong dãy đồng đẳng của axetilen:

C 2 H 2 (HC≡CH): axetilen (Etin); C 3 H 4 (CH3-C≡CH): Propin; C 4 H 6 (CH≡C-CH2-CH3): Butin; C5 H 8:

Pentin…

5 ĐỒNG PHÂN:

- Axetilen C2H2; Propin C3H4: không có đồng phân

- Từ Butin C4H6 trở đi mới xuất hiên hiên tượng đồng phân về vị trí của liên kết ba và đồng phân về mạch cacbon.

Ví du: Butin C4 H 6 có 2 đồng phân về vị trí của liên kết ba trong mạch:

CH ≡ C – CH2 – CH3 ; CH3 – C ≡ C – CH3 Pentin C 5 H 8 có 3 đồng phân: (2 đồng phân về mạch cacbon + 1 đồng phân về nhóm chức)

- Làm nhiên liêu cho đèn xì oxi – axetilen (dùng hàn hoặc cắt kim loại), thắp sáng

- Tổng hợp các chất hữu cơ: chất dẻo PVC, axit axetic…

7 ĐIỀU CHẾ KHÍ AXETILEN VÀ CÁC SẢN PHẨM CỦA AXETILEN:

 Điều chế Axetilen:

a) Từ metan: 2CH4→làmlạnhnhanh1500 Co C2H2 + 3H2 (pp.hiện đại đ/c axetilen hiện nay)

b) Từ canxicacbua CaC 2 : CaC2 + 2H2O → C2H2↑ + Ca(OH)2 (PTN)

hay CaC2 + 2HCl → C2H2 ↑+ CaCl2 ; CaC2+ H2SO4 → C2H2 ↑+ CaSO4

* Điều chế CaC 2 (Canxi cacbua, đất đèn) : Nung vơi sớng với than đá trong lò điên ở nhiêt đợ trên 2000oC: CaO + 3C →t> 2000o C CaC2 + CO↑ (CN); hoặc cho Ca tác dung với C: Ca + 2C →to CaC 2

* Từ than đá, đá vơi → CaC 2 (đất đèn) →+ H O 2 C2H2

Than đá →500 C o than cớc (C); CaCO3

o

1000 C

→ CaO + CO2; CaO + 3C →2000o C CaC2 + CO↑; CaC2 + 2H2O → C2H2↑ + Ca(OH)2

c) Từ dẫn xuất halogen: C2H2Br4 + 2Zn → C2H2↑ + 2ZnBr2

C2H4Br2 + 2KOH rượu→ C2H2↑ + 2KBr + 2H2O

d) Từ bạc axetilua: Ag2C2 + 2HCl → C2H2↑ + 2AgCl↓ (tái tạo C 2 H 2 : C 2 H 2

3 3

AgNO / NH HCl

+ +

→

Ag 2 C 2 ) Hoặc từ đờng axêtilua Cu2C2 + 2HCl → C2H2↑ + 2CuCl↓

e) Tởng hợp trực tiếp: 2C + H2 →[hồquangđiện]3000 Co C2H2

 Điều chế đờng đẳng axetilen: Đề hiđro hóa ankan tương ứng: CnH2n+2

 Điều chế các sản phẩm của Axetilen:

a) Điều chế các sản phẩm từ phản ứng cợng của axetilen:

 C2H2 + Br2(dd) →C2H2Br2 (đibrom etilen);  C2H2Br2 + Br2(dd) →C2H2Br4 (tetrabrom etan)

c) Điều chế Vinyl Clorua CH 2 = CHCl (hay C2 H 3 Cl):

d) Điều chế chất dẻo PVC ( Poli Vinyl Clorua ):

- Từ C 2H2 theo sơ đờ: C2 H 2 o

→CH=CH(OCO-CH3)→t , xt, p o PVA

CH3COOH + C2H2 → CH3COOCH=CH2 hay:

CH ≡ CH + CH3COOH →txto CH=CH(OCO-CH3) hay: CH ≡ CH + CH3COOH →txto CH=CH

nCH2 = CH – CH = CH2 →áNa,tpsuấto (– CH2 – CH = CH – CH2 –)n : cao su Buna

g) Điều chế Vinyl axetilen: 2C2H2 →txto C 4 H 4 (nhị hợp hay đime)

h) Điều chế Benzen C 6H6: 3C2H2 →Choạttính600 Co C 6 H 6 (tam hợp hay trime)