BÀI THỰC HÀNH SỐ 1 : PHẢN ỨNG OXI HĨ A– KHỬ
5. CÂU HỎI THẢO LUẬN
2.1. Đặc điểm cấu tạo của anken – ankin
2.2. Tính chất hĩa học
Trong anken, liên kết của nối đơi C = C kém bền vững nên dễ bị cắt đứt tạo thành liên kết với các nguyên tử khác. Do đĩ, liên kết đơi C = C là trung tâm gây ra các phản ứng hĩa học đặc trưng của anken: phản ứng cộng, phản ứng oxi hĩa, phản ứng trùng hợp.
Trong ankin cũng cĩ liên kết kém bền tương tự như anken, vì thế phản ứng nào cĩ thể xảy ra đối với anken thì cũng cĩ thể xảy ra đối với ankin. Tuy nhiên, khác với anken, phản ứng cộng của ankin xảy ra theo hai giai đoạn.
2.2.1. Phản ứng cộng hidro
Khi đun nĩng và cĩ mặt xúc tác Pt/ Ni hoặc Pd. Anken:
C C + H – H Pd/ Ni/ Ptto
Anken
- Là những hidrocacbon mạch hở cĩ một nối đơi trong phân tử
C C
- Hai nguyên tử C mang nối đơi ở trạng thái lai hĩa sp2 .
- Liên kết đơi C = C gồm một liên kết
bền vững và một liên kết linh động.
Ankin
- Là những hidrocacbon mạch hở cĩ một nối ba trong phân tử
- Hai nguyên tử C mang nối ba ở trạng thái lai hĩa sp .
- Liên kết ba gồm một liên kết bền vững và hai liên kết linh động.
CH CH CH CH (2) (1) CH2 CH2 Br Br CH2 CH2 Br Br CH3 CH CH2 HCl CH 3 CH Cl CH2 H Ankin:
Nếu dùng xúc tác Pd phản ứng chỉ dừng lại ở giai đoạn (1)
Ví dụ: + H2 Ni,to CH3 - CH3 + H2 Pd,to CH2 = CH2
2.2.2. Phản ứng cộng halogen
Halogen là tác nhân đối xứng dễ thực hiện phản ứng với anken, ankin. Tuy nhiên khơng phải tất cả các halogen đều tham gia phản ứng như nhau. Khả năng tham gia phản ứng biến đổi theo thứ tự: Flo >> Brom ~ Clo >> Iot. Do vậy, phản ứng cộng halogen chỉ xét phản ứng của brom hoặc clo mà thơi.
Ví dụ:
Phản ứng làm mất màu của dung dịch brom. Do đĩ, dung dịch brom hay Br2/CCl4 dùng làm thuốc thử để nhận biết anken, ankin.
2.2.3. Phản ứng cộng hiđracid
Trong phản ứng cộng HX (HCl, HBr), H là chất thân điện tác kích vào vị trí C của liên kết đơi cacbon – cacbon mang mật độ điện tử lớn nhất tạo ra ion cacbonium và làm thế nào để các ion cacbonium bền nhất, sau đĩ X gắn vào C. Kết quả, ta cĩ được sản phẩm là halogenua ankyl, trong đĩ halogen gắn vào cacbon mang nhiều nhĩm thế nhất (qui tắc MAKOVNIKOV). Tuy nhiên, qui tắc này cĩ nhiều trường hợp ngoại lệ, nhưng cơ bản nhất là H luơn tác kích tại vị trí C của liên kết đơi cĩ mật độ điện tử lớn nhất.
2.2.4. Phản ứng cộng nước (hiđrat hĩa)
C C + H H Ni,to CH CH o Ni,t H H + CH CH CH2 CH2 CH CH Br2 CH CH Br Br Br Br 2
C CH CH3 H2O HgSO4 , 800C CH3 C CH3 O H2SO4 + 2KMnO4 + 4 H2O CH2 CH2 OH OH + 2 MnO2 + 2KOH 3C2H4 3
Anken: tác dụng trực tiếp với nước nhờ chất xúc tác axit mạnh cho sản phẩm là ancol.
Chất xúc tác thường sử dụng là H2SO4 vì sản phẩm phụ là ankyl sunfat sinh ra cũng bị thủy giải cho cùng một sản phẩm là ancol, cịn nếu dùng HX làm xúc tác thì HX cũng cĩ thể cộng vào anken cho sản phẩm phụ là RX.
Cho anken tác dụng với H2SO4 đặc rồi thủy phân este vơ cơ thu được: CH2 = CH2 + HOSO3H to CH3 – CH2 – OSO3H
CH3 – CH2 – OSO3H + H2O to CH3CH2OH + H2SO4 Cho anken tác dụng trực tiếp với nước nhờ chất xúc tác axit mạnh.
Ankin: cĩ thể bị hiđrat hĩa với sự hiện diện của H2SO4 và muối Hg2 cho anđehit hoặc xeton.
2.2.5. Phản ứng trùng hợp
Trong những điều kiện nhiệt độ, áp suất, xúc tác thích hợp, các anken đầu dãy cĩ tham gia phản ứng cộng nhiều phân tử với nhau thành phân tử rất lớn.
CH2 CH2 peoxit, 100-3000C 100atm n CH2 CH2 n CH CH CuCl, NH4Cl, t0 2 CH C CH CH2 800oC CH CH 3 2.2.6. Phản ứng oxi hĩa 2.2.6.1. Phản ứng oxi hĩa hồn tồn
Anken và ankin khi cháy đều tỏa nhiệt mạnh và cho ngọn lửa sáng. CH2 CH2 3O2 to 2CO2 2H O2 H 1423KJ CH CH 5O2 to 2CO2 H O2 H 1320KJ
2
2.2.6.2. Phản ứng oxi hĩa khơng hồn tồn
Anken và ankin đều bị KMnO4 oxi hĩa và làm mất màu dung dịch KMnO4.
32 3 2 HC CH 2 Ag NH OH Ag C C Ag 4NH 2H O 0 2 4 đ H SO ,170 C 3 2 2 2 2 CH CH OH CH CH H O
Ankin: Khi bị KMnO4 oxi hĩa ở liên kết ba tạo ra các sản phẩm phức tạp cịn KMnO4 bị khử thành MnO2.
Ví dụ:
3C H2 2 8KMnO4 3KOOC COOK 8MnO2 2KOH 2H O 2
2.2.7. Phản ứng thế bằng ion kim loại (Phản ứng đặc trưng của ankin cĩ nối ba ở đầu mạch). đầu mạch).
Do tính linh động của H ở C mang liên kết ba hơn hẳn H ở C mang liên kết đơi, liên kết đơn nên nĩ cĩ thể bị thay thế bằng nguyên tử kim loại.
R C CH Ag NH 32OH R C CAg 2NH3 H O2
vàng
2.3. Điều chế
2.3.1. Trong cơng nghiệp
- Etylen, propylen và butylen được đều chế bằng phản ứng tách hidro từ ankan tương ứng hoặc bằng phản ứng crackinh.
- Axetylen được điều chế theo hai cách:
2CH4làm lạnh nhanh1500 C0 CH CH 3H2 CaC2 H O2 Ca OH 2 CH CH
2.3.2. Trong phịng thí nghiệm
- Điều chế etylen: tiến hành đun nĩng hỗn hợp rượu etylic với axit H2SO4 đặc.
- Điều chế axetylen: cho canxi cacbua CaC2 tác dụng với H2O. CaC2 H O2 Ca OH 2 CH CH
3. DỤNG CỤ VÀ HĨA CHẤT 3.1. Dụng cụ
Ống nghiệm Ống dẫn khí
Giá để ống nghiệm Đèn cồn
Kẹp hĩa chất Ống thủy tinh đầu vuốt nhọn
Nút cao su Ống hút nhỏ giọt
3.2. Hĩa chất
C2H5OH khan Dung dịch KMnO4 lỗng
Dung dịch H2SO4 đặc Mẩu CaC2
Dung dịch NaOH Nước cất
Dung dịch AgNO3 Dung dịch NH3
4. THỰC HÀNH