Hidrocacbon là gì? Tổng hợp kiến thức về hidrocacbon

Theo định nghĩa, hidrocacbon là một tập hợp các hợp chất hữu cơ mà các phân tử của chúng chỉ chứa carbon (C) và hydrogen (H).

Phân loại Hiđrocacbon

Các loại hiđrocacbon thường được phân chia thành ba nhóm sau:

• Hiđrocacbon no: Là các hiđrocacbon mà tất cả các liên kết carbon-carbon đều là liên kết đơn. Chúng thường là các hợp chất bão hòa với số lượng hydrogen đủ để làm cho các nguyên tử carbon đạt tới số oxi hóa tối thiểu.
• Hiđrocacbon không no: Là các hiđrocacbon chứa ít nhất một liên kết carbon-carbon đôi hoặc ba. Chúng có thể là không bão hòa và thường có tính chất hóa học khác nhau so với hiđrocacbon no.
• Hiđrocacbon thơm: Là các hiđrocacbon có cấu trúc vòng hoặc hệ thống liên kết đôi đặc biệt, thường có mùi thơm đặc trưng. Các ví dụ phổ biến bao gồm benzen và các dẫn xuất của nó.

Đây là cách phân loại thông thường cho hiđrocacbon dựa trên cấu trúc và tính chất hóa học của chúng.

Kiến thức Hiđrocacbon no

Hiđrocacbon no là gì?

Hidrocacbon no là loại hiđrocacbon mà các phân tử của chúng chỉ chứa liên kết đơn giữa các nguyên tử carbon. Hai ví dụ tiêu biểu cho hidrocacbon no là ankan và xicloankan.

Lý thuyết về Ankan 

• Định nghĩa Ankan là gì?

Ankan (parafin) là những hiđrocacbon no, mạch hở.

• Công thức chung Ankan

CnH2n+2(n≥1)

• Tên gọi:
• Cách đặt tên thay thế cho một hợp chất hữu cơ thường bao gồm số chỉ vị trí nhánh, tên của các nhánh, tên của mạch chính, và tiền tố “an”.
• Trong trường hợp tên thông thường, nếu chỉ có một nhánh CH3 được gắn vào nguyên tử C số 2, thì sẽ sử dụng tiền tố “iso”. Nếu có 2 nhánh CH3 được gắn vào C số 2, thì sẽ sử dụng tiền tố “neo”.

• Chú ý: 

• Phân biệt isoankan với isoankyl và neoankan với neoankyl.
• Isooctan là 2,2,4 – trimetylpentan.

• Một số ankan thường gặp

• Tính chất vật lý của Ankan:
• Ở điều kiện nhiệt độ phòng, các hydrocarbon alkan từ C1 đến C4 thường ở dạng khí; từ C5 đến khoảng C18 ở trạng thái lỏng; và từ khoảng C18 trở lên, chúng thường xuất hiện ở dạng rắn.
• Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi và khối lượng riêng của các hydrocarbon alkan thường tăng theo số nguyên tử carbon trong phân tử, tức là tăng theo khối lượng phân tử. Tổng cộng, các hydrocarbon alkan thường nhẹ hơn nước.
• Các hydrocarbon alkan không hòa tan trong nước và thường có tính chất không màu.

Tính chất hóa học của Ankan:

1. Phản ứng thế bởi halogen:

Chất clo (Cl2) có khả năng thay thế từng nguyên tử hydro (H) trong phân tử metan theo các bước sau:

• CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl
• CH3Cl + Cl2 → CH2Cl2 + HCl
• CH2Cl2 + Cl2 → CHCl3 + HCl
• CHCl3 + Cl2 → CCl4 + HCl

Lưu ý rằng ưu tiên sẽ được ưu ái cho việc thay thế nguyên tử hydro ở các nguyên tử carbon bậc cao (bậc cao nhất).

2. Phản ứng tách

Phản ứng tách H2 (hiđro hóa) và phản ứng bẻ gãy mạch cacbon (cracking) được mô tả như sau:

Tách H2 (hiđro hóa): CH3-CH3 → CH2=CH2 + H2

Phản ứng cracking (bẻ gãy mạch cacbon).

3. Phản ứng oxi hóa hoàn toàn

Phương trình tổng quát của phản ứng đốt cháy hydrocarbon là:

CnH2n+2 + (3n + 12)O2 → nCO2 + (n + 1)H2O

Từ phương trình này, ta có thể thấy rằng số mol của nước (H2O) luôn luôn lớn hơn số mol của khí carbonic (CO2) trong quá trình đốt cháy hydrocarbon.

• Điều chế ankan

1. Trong phòng thí nghiệm

CH3COONa+NaOH→t∘CH4+Na2CO3

Al4C3+12H2O→3CH4+4Al(OH)3

2. Trong công nghiệp

Trong công nghiệp metan và các đồng đẳng được tách từ khí thiên nhiên và dầu mỏ.

• Ứng dụng của ankan

Các hydrocarbon từ C1 đến C20 có nhiều ứng dụng quan trọng trong công nghiệp và cuộc sống hàng ngày. Chúng có thể được sử dụng làm nhiên liệu, dung môi hóa học, và dầu bôi trơn cho máy móc.

Ngoài ra, chúng cũng có thể được sử dụng trong quá trình điều chế các chất hữu cơ khác, bằng cách sử dụng nhiệt độ và phản ứng oxy hóa không hoàn toàn. Các sản phẩm có thể bao gồm formaldehyde (HCHO), rượu metylic, axit axetic và nhiều hợp chất hữu cơ khác.

Lý thuyết về Xicloankan

• Định nghĩa Xicloankan: Xicloankan là những Hidrocacbon no mạch vòng, chỉ chứa liên kết đơn trong phân tử.

• Công thức tổng quát Xicloankan:  CnH2n(n≥3)

• Tên gọi của Xicloankan: Tên = số chỉ vị trí nhánh + tên nhánh + xiclo + tên mạch chính + an

• Tính chất hóa học của Xicloankan

1. Phản ứng thế