Hidrocacbon là gì? Tổng hợp kiến thức về hidrocacbon
Trong lĩnh vực hóa học 11, Hidrocacbon đóng một vai trò quan trọng trong chương trình học và có thể xuất hiện trong đề thi THPT Quốc gia. Vậy, bạn đã biết Hidrocacbon là gì chưa? Bạn đã hiểu đầy đủ về Hidrocacbon bão hòa chưa? Chúng ta sẽ khám phá sâu hơn về chủ đề này trong bài viết dưới đây, cùng tìm hiểu cùng với chúng tôi tại giasuhanoi.edu.vn nhé!

Tìm hiểu Hiđrocacbon là gì?
Định nghĩa Hiđrocacbon
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:
- 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
- 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
- Phản ứng thế
Khi tiếp xúc với ánh sáng hoặc đun nóng, nguyên tử hydrogen trong phân tử xicloankan có thể bị thay thế bằng nguyên tử halogen.
2. Phản ứng cộng
Xiclopropan, xiclobutan ngoài các phản ứng trên còn có phản ứng cộng mở vòng.
Riêng xiclopropan còn tác dụng với dd brom hoặc axit.
3. Phản ứng tách
4. Phản ứng cháy
- Xicloankan cháy tỏa nhiệt.
- Phương trình tổng quát:
CnH2n+(3n2)O2→nCO2+nH2O
⇒nCO2=nH2O
- Điều chế xicloankan
Có thể điều chế xicloankan bằng những cách sau đây:
- Chưng cất dầu mỏ
- Tách H2, đóng vòng ankan.
Kiến thức Hiđrocacbon không no
Hiđrocacbon không no là gì?
Theo định nghĩa, hidrocacbon không no là loại hidrocacbon có ít nhất một liên kết đôi hoặc liên kết ba trong cấu trúc phân tử của chúng. Khác với hidrocacbon thơm, chúng không có cấu trúc vòng, mà thường có dạng mạch thẳng hoặc phân nhánh.
Các loại hiđrocacbon không no
Các dạng hidrocacbon không no bao gồm:
- Anken: Có công thức chung là CnH2n với n ≥ 2. Đây là các hidrocacbon không no có ít nhất một liên kết đôi trong cấu trúc phân tử.
- Ankadien: Có công thức chung là CnH2n-2 với n ≥ 3 và có hai liên kết đôi trong phân tử.
- Ankin: Có công thức chung là CnH2n-2 với n ≥ 2 và có một liên kết ba trong cấu trúc phân tử.
Có thể tồn tại các dạng hỗn hợp của ba loại hidrocacbon trên. Đáng lưu ý, một số hidrocacbon không no có chứa liên kết đôi có thể có các đồng phân cis-trans (đồng phân hình học) do sự khác biệt trong sắp xếp hai nhóm ở mỗi bên của liên kết đôi. Điều này làm cho chúng có các dạng cấu trúc khác nhau khi quay quanh mặt phẳng chứa liên kết đôi.
Tính chất hóa học của hiđrocacbon không no
- Phản ứng với hidro để tạo ra hidrocacbon no (nếu hidro hóa hoàn toàn)
H2+C3H6→C3H8
2H2+C3H4→C3H8
- Phản ứng với hidro clorua tạo ra các dẫn xuất halogen
HCl+C3H6→C3H7Cl
CH≡CH+HCl→CH2=CHCl
- Phản ứng oxi hoá gồm phản ứng cháy, anđehit hóa, rượu hóa…
- Phản ứng cháy của anken
CnH2n+(3n2)O2→nCO2+nH2O
⇒nCO2=nH2O=23nO2
- Phản ứng cháy của ankađien và ankin
CnH2n−2+(3n−12)O2→nCO2+(n–1)H2O
⇒{nCO2>nH2OnCO2–nH2O=nankin
Kiến thức Hiđrocacbon thơm
Hidrocacbon thơm là gì?
Hidrocacbon thơm là một loại hidrocacbon bao gồm benzen và các hợp chất tương tự với cấu trúc vòng benzen hoặc đồng đẳng của nó. Điều đặc biệt về hidrocacbon thơm là chúng có một hoặc nhiều nhân (nhân benzen) trong cấu trúc phân tử. Hidrocacbon thơm có thể bao gồm nhiều hợp chất khác nhau không chứa vòng benzen, nhưng vẫn thể hiện tính chất thơm.
Benzen và dãy đồng đẳng của benzen
Benzen (C6H6) và các hidrocacbon thơm khác, chẳng hạn như toluen (C7H8), lập thành một dãy các đồng đẳng có công thức phân tử chung là CnH2n−6 (với n ≥ 6).
Một số hidrocacbon thơm thường gặp
Tính chất hóa học của Hidrocacbon thơm
- Phản ứng thế nguyên tử H của vòng benzen
-
- Phản ứng với halogen.
-
- Tác dụng với axit nitric.
- Phản ứng cộng
- Phản ứng oxi hóa không hoàn toàn
- Phản ứng cháy
CnH2n−6+(3n−32)O2→t∘nCO2+(n−3)H2O
Ứng dụng của hidrocacbon thơm
Benzen và toluen là hai tài nguyên quan trọng sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp hóa học. Hiện nay, nguồn cung cấp chính cho benzen và toluen vẫn phụ thuộc vào nguồn gốc từ than đá và sản phẩm đề hiđro hóa hexan và heptan tương ứng.
Video hướng dẫn chi tiết về nguồn hidrocacbo
Kết luận
Như vậy, giasuhanoi.edu.vn đã hỗ trợ bạn tổng hợp kiến thức về chủ đề “hidrocacbon là gì.” Hy vọng rằng bài viết đã cung cấp cho bạn thông tin hữu ích để hỗ trợ quá trình nghiên cứu và tìm hiểu về chuyên đề hidrocacbon. Chúc bạn luôn học tốt! Nếu bạn có bất kỳ câu hỏi hoặc thắc mắc nào liên quan đến bài viết về hidrocacbon là gì, xin đừng ngần ngại để lại nhận xét của bạn dưới đây.