Bài 32: Ankin

Tóm tắt lý thuyết

1.1. Đồng đẳng, đồng phân, danh pháp

Ankin: là những hidrocacbon mạch hở có 1 liên kết 3 (C≡C) trong phân tử.

1.1.1. Dãy đồng đẳng của ankin

  • Dãy đồng đẳng của ankin: C2H2, C3H4, … CnH2n-2 (n ≥2)
  • Công thức electron:
  • Công thức cấu tạo: \(H – C \equiv C – H\)

Mô hình phân tử axetilen

Hình 1: Mô hình phân tử axetilen dạng đặc và dạng rỗng

1.1.2. Đồng phân

  • Hai chất đầu dãy C2, C3 không có đồng phân ankin.
  • Các ankin từ C4 trở lên có đồng phân vị trí liên kết ba
  • Từ C5 còn có đồng phân mạch Cacbon (tương tự anken)

Ví dụ: Đồng phân C4H6

CH≡C−CH2−CH3: but-1-in (Etyl axetilen)

CH3−C≡C−CH3: but-2-in (Đimetyl axetilen)

Ví dụ: Đồng phân C5H8

CH≡C−CH2−CH2−CH3: pent-1-in (Propyl axetilen)

: 3-metyl but-1-in (isopropyl axetilen)

CH3−C≡C−CH2−CH3: pent-2-in (Etyl metyl axetilen)

1.1.3. Danh pháp

a) Tên thông thường

b) Tên thay thế:

Số chỉ vị trí-tên nhánh|tên mạch chính|-số chỉ vị trí-in

Các ankin có liên kết ba đầu mạch (dạng \(R – C \equiv CH\))

1.2. Tính chất vật lí

  • Ankin có nhiệt độ sôi tăng dần theo chiều tăng của phân tử khối.
  • Ankin có nhiệt độ sôi cao hơn và khối lượng riêng lớn hơn các anken tương ứng.
  • Các ankin không tan trong nước và nhẹ hơn nước.

1.3. Tính chất hóa học

  • Nguyên tử C của liên kết 3 ở trạng thái lai hoá sp (lai hoá phẳng) → (HCC) = 1800.
  • Liên kết 3 C≡C gồm 1 liên kết \(\sigma\) và 2 liên kết \(\pi\)

1.3.1. Phản ứng cộng

a. Cộng Hidro

Dùng Pb/PdCO3 hoặc Pd/BaSO4. Ankin chỉ cộng một phân tử hidro tạo anken.

CH≡CH + H2 CH2 ═ CH2

CH≡CH + 2H2 CH3 ─ CH3

b. Cộng Br2:

c. Cộng HCl

CH≡CH + HCl CHCl═CH2

CHCl═CH2 +HCl CHCl2─CH3

d. Cộng nước (hiđrat hoá)

CH≡CH + H2O [CH2═CH─OH] (không bền) → CH3CHO (anđehit axetic)

Lưu ý: Phản ứng cộng HX, H2O vào các ankin trong dãy đồng đẳng của axetilen cũng tuân theo quy tắc Maccopnhicop như anken.

e. Phản ứng đimehoá, trimehoá.

2 CH≡CH CH2 ═ CH─C≡CH

3 CH≡CH C6H6

1.3.2. Phản ứng thế bằng ion kim loại

C2H2+AgNO3+NH3

Hình 2: Phản ứng thế nguyên tử Hidro của C2H2 bằng ion bạc

a) trước khi sục khí C2H2

b) Sau khi sục khí C2H2

CH≡CH + 2AgNO3 + 2 NH3 → AgC≡CAg ↓vàng + 2 NH4NO3

  • Nguyên tử H đính với C mang liên kết 3 linh động hơn rất nhiều so với C liên kết đôi, đơn => nó có thế bởi ion KL.
  • Phản ứng này dùng để nhận biết các ankin 1 (có liên kết 3 ở đầu mạch)

RC≡CH + 2 AgNO3 + 2 NH3→ RC≡CAg + 2 NH4NO3

1.3.3. Phản ứng oxi hoá

a. Phản ứng oxi hoá hoàn toàn

2CnH2n-2 + (3n -1)O2 → 2n CO2 + 2(n-1) H2O

b. Phản ứng oxi hoá không hoàn toàn

Mất màu KMnO4

Axetilen làm mất màu dd thuốc tím

Hình 3: Axetilen làm mất màu dd thuốc tím

1.4. Điều chế

1.4.1. Phòng thí nghiệm

CaC2 + H2O → Ca(OH)2 + C2H2

1.4.2. Công nghiệp

  • Đi từ dầu mỏ:

2 CH4 → C2H2 + 3 H2 (ĐK: 1500oC)

  • Đi từ đá vôi:

CaCO3 → CaO → CaC2 → C2H2

1.5. Ứng dụng

  • Dùng trong CN hàn cắt KL
  • Nguyên liệu tổng hợp chất hữu cơ cơ bản.

ứng dụng của axetilen

Hình 4: ứng dụng của axetilen

Đất đèn làm trái cây mau chín

Hình 5: Đất đèn làm trái cây mau chín

Bài tập minh họa



Bài 1:

Khi điều chế axetilen bằng phương pháp nhiệt phân nhanh CH4 thu được hỗn hợp A gồm axetilen, hydro và một phần metan chưa phản ứng. Tỷ khối hơi cuả A so với hydro bằng 5. Hiệu suất chuyển hóa metan thành axetilen là:

Hướng dẫn:

Xét 1 mol CH4
2CH4 → C2H2 + 3H2
x → 0,5x → 1,5x mol
⇒ Sau phản ứng: nhh = 1 + x (mol)
Bảo toàn khối lượng: mtrước = msau
⇒ 16.1 = 5.2.(1 + x)
⇒ x = 0,6 mol
⇒ H% = 60%

Bài 2:

Một hidrocacbon X mạch thẳng có CTPT C6H6. Khi cho X tác dụng với dung dịch AgNO3/NH3 dư thu được hợp chất hữu cơ Y có MY – MX = 214 đvc. Xác định CTCT của X?

Hướng dẫn:

Vì X phản ứng với AgNO3/NH3 ⇒ X có nhóm -C ≡ CH đầu mạch
Công thức tổng quát: CxHy(C ≡ CH)n
CxHy(C ≡ CH)n → CxHy(C ≡ CAg)n
⇒ MY – MX = 107x = 214 ⇒ n = 2
Vì X mạch thẳng ⇒ X là CH ≡ C – CH2 – CH2 – C ≡ CH

Bài 3:

Nung nóng bình kín chứa 0,5 mol H2 và 0,3 mol ankin X (có bột Ni xúc tác), sau một thời gian thu được hỗn hợp Y. Tỉ khối của Y so với H2 bằng 16,25. Hỗn hợp Y phản ứng tối đa với 32 gam Br2 trong dung dịch. Công thức phân tử của X là:

Hướng dẫn:

\(n_{Br_{2}} = n_{pi(Y)}= 0,2 mol; \ n_{pi}\) (hh đầu) \(= 2n_{ankin} = 0,6 \ mol\)
⇒ \(n_{H_{2}}\) pứ \(=n_{pi}\) (hh đầu) \(- \ n_{pi(Y)} = 0,4 \ mol\)
⇒ sau phản ứng \(n_{Y} = n_{X} – n\) \(- n_{H_{2}}\) pứ \(= 0,5 + 0,3 – 0,4 = 0,4 \ mol\)
\(m_{X} = m_{Y} = M_{Y} \times n_{Y} = 16,25 \times 2 \times 0,4 = 13 \ g\)
⇒ \(m_{X}= 13 = 0,5 \times 2 + 0,3 \times M_{X}\)
⇒ \(M_{X} = 40 (C_{3}H_{4})\)