Câu hỏi của Nguyễn Bình Minh

Question

Phân biệt cấu trúc và tính chất hóa học cơ bản của Ankan và Anken. Trong hai loại này, loại nào có khả năng tham gia phản ứng cộng và tại sao?

Nguyễn Thị Yến Nhi · Accepted Answer

1. Cấu trúc:

Ankan:
- Công thức tổng quát: $C_{n} H_{2 n + 2}$ (với $n \geq 1$).
- Liên kết: Chỉ chứa các liên kết đơn $\sigma$ giữa các nguyên tử carbon với nhau (C-C) và giữa nguyên tử carbon với nguyên tử hydro (C-H). Các liên kết này đều là liên kết cộng hóa trị bền vững.
- Lai hóa: Các nguyên tử carbon đều ở trạng thái lai hóa $s p^{3}$, có hình học tứ diện quanh mỗi nguyên tử carbon.
- Độ no: Là các hiđrocacbon no (bão hòa).
Anken:
- Công thức tổng quát: $C_{n} H_{2 n}$ (với $n \geq 2$, chỉ xét anken có một liên kết đôi).
- Liên kết: Chứa ít nhất một liên kết đôi C=C. Liên kết đôi này bao gồm một liên kết $\sigma$ bền vững và một liên kết $\pi$ kém bền hơn. Các nguyên tử carbon còn lại (nếu có) có thể chỉ liên kết đơn.
- Lai hóa: Các nguyên tử carbon tham gia liên kết đôi có trạng thái lai hóa $s p^{2}$, có hình học tam giác phẳng. Các nguyên tử carbon khác (nếu có) có thể lai hóa $s p^{3}$.
- Độ no: Là các hiđrocacbon không no (chưa bão hòa).

2. Tính chất hóa học cơ bản:

Ankan:
- Tính trơ: Do chỉ chứa các liên kết $\sigma$ bền và không phân cực hoặc ít phân cực, ankan tương đối kém hoạt động hóa học ở điều kiện thường.
- Phản ứng đặc trưng:
- - Phản ứng cháy (oxi hóa hoàn toàn): Cháy trong không khí sinh ra $C O_{2}$ và $H_{2} O$.$C_{n} H_{2 n + 2} + \frac{3 n + 1}{2} O_{2} \overset{t^{\circ}}{\rightarrow} n C O_{2} + \left(\right. n + 1 \left.\right) H_{2} O$
  - Phản ứng thế (thế halogen): Xảy ra khi chiếu sáng hoặc đun nóng, thay thế nguyên tử hydro bằng nguyên tử halogen (thường là Cl, Br). Phản ứng này có thể tạo ra nhiều sản phẩm thế khác nhau. Ví dụ: $C H_{4} + C l_{2} \overset{a s}{\rightarrow} C H_{3} C l + H C l$
Anken:
- Tính hoạt động cao hơn: Do sự có mặt của liên kết đôi C=C, anken hoạt động hóa học mạnh hơn ankan. Liên kết $\pi$ kém bền dễ dàng bị phá vỡ, tạo điều kiện cho các phản ứng cộng.
- Phản ứng đặc trưng:
- - Phản ứng cháy (oxi hóa hoàn toàn): Tương tự ankan, sinh ra $C O_{2}$ và $H_{2} O$. Tỉ lệ $C O_{2} / H_{2} O$ khác ankan.$C_{n} H_{2 n} + \frac{3 n}{2} O_{2} \overset{t^{\circ}}{\rightarrow} n C O_{2} + n H_{2} O$
  - Phản ứng cộng: Đây là phản ứng đặc trưng nhất của anken.
  - - Cộng halogen (ví dụ $B r_{2}$): Làm mất màu dung dịch brom.$C H_{2} = C H_{2} + B r_{2} \rightarrow C H_{2} B r - C H_{2} B r$
    - Cộng hiđro halogenua (ví dụ HCl): Theo quy tắc Markovnikov (nguyên tử H cộng vào nguyên tử C mang nhiều H hơn).$C H_{2} = C H - C H_{3} + H C l \rightarrow C H_{3} - C H C l - C H_{3}$
    - Cộng hiđro (hiđro hóa): Với xúc tác $N i , P t , P d$.$C H_{2} = C H_{2} + H_{2} \overset{N i , t^{\circ}}{\rightarrow} C H_{3} - C H_{3}$
    - Cộng nước (hiđrat hóa): Với xúc tác axit.$C H_{2} = C H_{2} + H_{2} O \overset{H^{+} , t^{\circ}}{\rightarrow} C H_{3} - C H_{2} O H$
  - Phản ứng trùng hợp: Nhiều phân tử anken nhỏ kết hợp với nhau tạo thành polymer có phân tử khối lớn. Ví dụ: $n C H_{2} = C H_{2} \overset{t^{\circ} , p , x t}{\rightarrow} \left[\right. - C H_{2} - C H_{2} - \left]\right._{n}$ (Polietilen)

3. Loại nào có khả năng tham gia phản ứng cộng và tại sao?

Anken có khả năng tham gia phản ứng cộng mạnh mẽ hơn Ankan.
Lý do: Sự có mặt của liên kết đôi C=C trong phân tử anken là yếu tố quyết định. Liên kết đôi này bao gồm một liên kết $\sigma$ bền và một liên kết $\pi$ kém bền hơn, nằm ở hai bên của trục liên kết $\sigma$. Đám mây electron của liên kết $\pi$ này nằm phía trên và phía dưới mặt phẳng chứa liên kết $\sigma$, tạo thành một vùng giàu electron. Vùng giàu electron này dễ dàng bị tấn công bởi các tác nhân dương (electrophile - tác nhân ưa điện) hoặc các phân tử phân cực. Khi anken tham gia phản ứng cộng, liên kết $\pi$ này bị phá vỡ, sau đó các nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử từ phân tử phản ứng sẽ cộng vào hai nguyên tử carbon của liên kết đôi ban đầu, tạo thành các liên kết $\sigma$ mới. Quá trình này làm thay đổi trạng thái không no thành trạng thái no. Ngược lại, ankan chỉ có các liên kết đơn $\sigma$ rất bền và kém phân cực, nên chúng rất khó tham gia phản ứng cộng. Phản ứng đặc trưng của ankan là phản ứng thế, đòi hỏi điều kiện phản ứng khắc nghiệt hơn (như chiếu sáng UV hoặc nhiệt độ cao).

Câu trả lời:

1. Cấu trúc:

Ankan:
- Công thức tổng quát: $C_{n} H_{2 n + 2}$ (với $n \geq 1$).
- Liên kết: Chỉ chứa các liên kết đơn $\sigma$ giữa các nguyên tử carbon với nhau (C-C) và giữa nguyên tử carbon với nguyên tử hydro (C-H). Các liên kết này đều là liên kết cộng hóa trị bền vững.
- Lai hóa: Các nguyên tử carbon đều ở trạng thái lai hóa $s p^{3}$, có hình học tứ diện quanh mỗi nguyên tử carbon.
- Độ no: Là các hiđrocacbon no (bão hòa).
Anken:
- Công thức tổng quát: $C_{n} H_{2 n}$ (với $n \geq 2$, chỉ xét anken có một liên kết đôi).
- Liên kết: Chứa ít nhất một liên kết đôi C=C. Liên kết đôi này bao gồm một liên kết $\sigma$ bền vững và một liên kết $\pi$ kém bền hơn. Các nguyên tử carbon còn lại (nếu có) có thể chỉ liên kết đơn.
- Lai hóa: Các nguyên tử carbon tham gia liên kết đôi có trạng thái lai hóa $s p^{2}$, có hình học tam giác phẳng. Các nguyên tử carbon khác (nếu có) có thể lai hóa $s p^{3}$.
- Độ no: Là các hiđrocacbon không no (chưa bão hòa).

2. Tính chất hóa học cơ bản:

Ankan:
- Tính trơ: Do chỉ chứa các liên kết $\sigma$ bền và không phân cực hoặc ít phân cực, ankan tương đối kém hoạt động hóa học ở điều kiện thường.
- Phản ứng đặc trưng:
- - Phản ứng cháy (oxi hóa hoàn toàn): Cháy trong không khí sinh ra $C O_{2}$ và $H_{2} O$.$C_{n} H_{2 n + 2} + \frac{3 n + 1}{2} O_{2} \overset{t^{\circ}}{\rightarrow} n C O_{2} + \left(\right. n + 1 \left.\right) H_{2} O$
  - Phản ứng thế (thế halogen): Xảy ra khi chiếu sáng hoặc đun nóng, thay thế nguyên tử hydro bằng nguyên tử halogen (thường là Cl, Br). Phản ứng này có thể tạo ra nhiều sản phẩm thế khác nhau. Ví dụ: $C H_{4} + C l_{2} \overset{a s}{\rightarrow} C H_{3} C l + H C l$
Anken:
- Tính hoạt động cao hơn: Do sự có mặt của liên kết đôi C=C, anken hoạt động hóa học mạnh hơn ankan. Liên kết $\pi$ kém bền dễ dàng bị phá vỡ, tạo điều kiện cho các phản ứng cộng.
- Phản ứng đặc trưng:
- - Phản ứng cháy (oxi hóa hoàn toàn): Tương tự ankan, sinh ra $C O_{2}$ và $H_{2} O$. Tỉ lệ $C O_{2} / H_{2} O$ khác ankan.$C_{n} H_{2 n} + \frac{3 n}{2} O_{2} \overset{t^{\circ}}{\rightarrow} n C O_{2} + n H_{2} O$
  - Phản ứng cộng: Đây là phản ứng đặc trưng nhất của anken.
  - - Cộng halogen (ví dụ $B r_{2}$): Làm mất màu dung dịch brom.$C H_{2} = C H_{2} + B r_{2} \rightarrow C H_{2} B r - C H_{2} B r$
    - Cộng hiđro halogenua (ví dụ HCl): Theo quy tắc Markovnikov (nguyên tử H cộng vào nguyên tử C mang nhiều H hơn).$C H_{2} = C H - C H_{3} + H C l \rightarrow C H_{3} - C H C l - C H_{3}$
    - Cộng hiđro (hiđro hóa): Với xúc tác $N i , P t , P d$.$C H_{2} = C H_{2} + H_{2} \overset{N i , t^{\circ}}{\rightarrow} C H_{3} - C H_{3}$
    - Cộng nước (hiđrat hóa): Với xúc tác axit.$C H_{2} = C H_{2} + H_{2} O \overset{H^{+} , t^{\circ}}{\rightarrow} C H_{3} - C H_{2} O H$
  - Phản ứng trùng hợp: Nhiều phân tử anken nhỏ kết hợp với nhau tạo thành polymer có phân tử khối lớn. Ví dụ: $n C H_{2} = C H_{2} \overset{t^{\circ} , p , x t}{\rightarrow} \left[\right. - C H_{2} - C H_{2} - \left]\right._{n}$ (Polietilen)

3. Loại nào có khả năng tham gia phản ứng cộng và tại sao?

Anken có khả năng tham gia phản ứng cộng mạnh mẽ hơn Ankan.
Lý do: Sự có mặt của liên kết đôi C=C trong phân tử anken là yếu tố quyết định. Liên kết đôi này bao gồm một liên kết $\sigma$ bền và một liên kết $\pi$ kém bền hơn, nằm ở hai bên của trục liên kết $\sigma$. Đám mây electron của liên kết $\pi$ này nằm phía trên và phía dưới mặt phẳng chứa liên kết $\sigma$, tạo thành một vùng giàu electron. Vùng giàu electron này dễ dàng bị tấn công bởi các tác nhân dương (electrophile - tác nhân ưa điện) hoặc các phân tử phân cực. Khi anken tham gia phản ứng cộng, liên kết $\pi$ này bị phá vỡ, sau đó các nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử từ phân tử phản ứng sẽ cộng vào hai nguyên tử carbon của liên kết đôi ban đầu, tạo thành các liên kết $\sigma$ mới. Quá trình này làm thay đổi trạng thái không no thành trạng thái no. Ngược lại, ankan chỉ có các liên kết đơn $\sigma$ rất bền và kém phân cực, nên chúng rất khó tham gia phản ứng cộng. Phản ứng đặc trưng của ankan là phản ứng thế, đòi hỏi điều kiện phản ứng khắc nghiệt hơn (như chiếu sáng UV hoặc nhiệt độ cao).

Chúng tôi đề xuất

Tài nguyên

Ứng dụng mobile

Bảng xếp hạng

Các khóa học có thể bạn quan tâm

Yêu cầu VIP