HĨA HỌC CỦA CÁC HYDROCACBON
Nguyên tắc : Dựa vào sự so sánh về đặc điểm cấu tạo các chất rồi suy ra tính chất
hĩa học của các chất đĩ. Bài tập ví dụ : Bài 1 :
So sánh về mặt CT và hĩa tính của các hợp chất sau, viết phương trình phản ứng minh họa.
b) hexan, hexen, benzen
c) butin-1, butin-2 và butadien-1,3
GIẢI :
a) Etan, Etilen, Axetilen : * Giống nhau :
- Thành phần cấu tạo chỉ gồm C và H * Khác nhau :
Phân tử C2H6 C2H4 C2H2
Cấu tạo Trong phân tử chỉ tồn tại các liên kết đơn (σ ) bền giữa C và C, giữa C và H Trong phân tử cĩ một liên kết đơi gồm một kiên kết ( σ ) bền và một liên kết (π) linh động kém bền. Trong phân tử cĩ một liên kết ba gồm một liên kết (σ) bền và hai liên kết ( π) linh động kém bền. Đặc điểm liên kết Liên kết đơn (σ )
rất bền vững rất khĩ bị đứt khi tham gia phản ứng hĩa học
Liên kết (π) linh động kém bền rất dễ bị
đứt khi tham gia phản ứng hĩa học.
Tính chất hĩa học Tính chất hĩa học đặc trưng là phản ứng thế, khĩ bị oxi hĩa. Ngồi ra cịn cĩ phản ứng đề hydro hĩa ở nhiệt độ thích hợp và xúc tác thích hợp. Tính chất hĩa học đặc trưng là phản ứng cộng. Riêng với axetilen thì khi tham gia phản ứng hĩa học tùy điều kiện xúc tác mà một hay cả hai liên kết (π) sẽ bị đứt.
Ngồi ra cịn cĩ phản ứng trùng hợp, oxihĩa.
Phương trình
phản ứng Xem I.2.4/14 Xem I.2.4/15
Riêng axetilen cĩ hai nguyên tử H linh động nên nĩ cịn cĩ khả năng tham gia phản ứng thế với ion kim loại. Điều này được giải thích như sau : do liên kết ba rất ngắn nên hai nhân C rất gần nhau, điện tích tập trung nhiều về 2 C này nên các H gắn trực tiếp với C của nối ba trở nên rất linh động.
b) n-hexan, n-hexen, benzen. * Giống nhau :
- Thành phần cấu tạo gồm C và H * Khác nhau :
- n-hexan và n- hexen so sánh cấu tạo và tính chất hĩa học tương tự câu trên. Riêng n- hexan cịn cĩ phản ứng bẽ gãy mạch C khi cĩ xúc tác ở nhiệt độ cao.
Ankan xt, →tocao ankan + anken CnH2n+2 xt, →tocao CmH2m + 2 + CxH2x
m ≥ 1, x ≥2, n = m + x. - Benzen :
Đặc điểm cấu tạo : trong phân tử cĩ một vịng kín và 3 liên kết π ⇒ benzen cĩ phản ứng đặc trưng là phản ứng cộng. nhưng 3 liên kết π này lại liên hợp với nhau tạo thành một
hệ thơm bền vững làm cho khả năng đứt liên kết π để tham gia phản ứng hĩa học bị hạn chế ⇒ benzen khĩ tham gia phản ứng cộng, chỉ cĩ cộng với H2, dễ tham gia phản ứng thế và bền với tác nhân oxihĩa.
Phương trình phản ứng : xem phần hĩa tính (I.2.4/14). c) So sánh đặc điểm cấu tạo của butin-1, butin-2, divinyl Tương tự câu a.
Nhưng khả năng tham gia phản ứng cộng của liên kết đơi (Divinyl) hơi dễ hơn so với liên kết ba vì : liên kết 3 ngắn, hai nhân C gần nhau nên liên kết 3 hơi bền hơn so với liên kết đơi.
Bài 2 : C7H8 là đồng đẳng của benzen. Khi cho C6H6 và C7H8 tác dụng với Brom khan (cĩ bột Fe làm xúc tác) thì phản ứng nào xảy ra dễ hơn? Giải thích (viết phương trình phản ứng theo tỉ lệ 1:1 về số mol)
GIẢI :
C7H8 tham gia phản ứng thế ở nhân dễ hơn so với benzen vì nhĩm –CH3 đẩy electron về nhân làm nhân giàu electron hơn.
* C6H6 cho 1 sản phẩm : + Br2 Fe Br + HBr * C6H5CH3 cho hỗn hợp hai sản phẩm. + HBr CH3 Fe + Br2 CH3 Br CH3 Fe + HBr CH3 + Br2 Bài 3 : So sánh phản ứng trùng hợp và phản ứng cộng. GIẢI :
* Khác nhau :
Phản ứng cộng : Chỉ đơn thuần cộng 2 phân tử nhỏ (monome) thành một phân tử mới cũng là monome. Chỉ cần một trong hai monome ban đầu cĩ ít nhất một liên kết π trong phân tử.
Phản ứng trùng hợp : khơng chỉ cộng hai mà cộng nhiều phân tử giống nhau hoặc tương tự nhau thành một phân tử mới cĩ khối lượng và kích thước rất lớn gọi là những polime. Các monome tham gia phản ứng trùng hợp nhất thiết phải cĩ ít nhất một liên kết π trong
phân tử.
Bài 4 : So sánh độ dài liên kết dC-C trong ankan (C – C), anken (C=C), ankin (C≡C). Giải thích khả năng tham gia phản ứng của ankan kém anken nhưng ankin kém anken.? Mặc dù phân tử ankin cĩ nhiều liên kết π hơn anken?
GIẢI :
Thực nghiệm cho biết dC-C trong etan (C-C) là : 1,54Ao
Etilen(C=C) : 1,34Ao
Axetilen (C≡C):1,2 Ao
* Cĩ thể giải thích như sau :
Khi hình thành liên kết σ C-C trong phân tử ankan thì 2C xảy ra sự xen phủ trục liên
nhân làm cho khoảng cách 2 nhân xa nhau nên dC-C lớn.
Khi hình thành liên kết C=C trong phân tử anken thì liên kết σ được hình thành như
cách trên, cịn liên kết π được hình thành do sự xen phủ bên làm cho khoảng cách giữa 2
nhân C gần nhau hơn.
Tương tự với ankin cĩ 2 liên kết π nên xảy ra 2 sự xen phủ bên làm cho khoảng cách
giữa hai nhân càng gần nhau hơn. Do đĩ dC-C C –C > C=C > C≡C.
* Giải thích về khả năng tham gia phản ứng :
- Sự xen phủ trục xảy ra với mật độ lớn làm cho liên kết σ bền vững.
- Sự xen phủ bên xảy ra với mật độ nhỏ nên liên kết π kém bền vững dễ bị đứt khi cĩ tác
nhân tấn cơng ⇒ khả năng tham gia phản ứng của ankan< anken, ankin.
- Ở đây do liên kết 3 làm cho khoảng cách 2 nhân C rất gần nhau nên liên kết 3 hơi bền hơn liên kết đơi nên khả năng tham gia phản ứng của ankin hơi kém hơn anken.
- Và cũng do khoảng cách giữa hai nhân C bé mà mật độ điện tích tập trung hầu hết ở nhân nên các ankin-1 cĩ H linh động tham gia được phản ứng thế với ion kim loại
Bài tập tương tự :