Khi học về anken, việc xác định và viết các đồng phân là một phần quan trọng. Đặc biệt, trong các bài tập trắc nghiệm, việc áp dụng Công Thức Tính đồng Phân Anken một cách nhanh chóng sẽ giúp học sinh tiết kiệm thời gian và đạt hiệu quả cao hơn. Bài viết này sẽ cung cấp công thức và cách tính số đồng phân anken một cách chi tiết và dễ hiểu nhất.
Công Thức Tính Nhanh Số Đồng Phân Anken
Anken là những hydrocarbon không no, mạch hở, có chứa một liên kết đôi (C=C) trong phân tử.
- Công thức tổng quát của anken: CnH2n (với n ≥ 2).
Anken có các loại đồng phân sau:
- Đồng phân mạch cacbon
- Đồng phân vị trí liên kết đôi
- Đồng phân hình học (cis-trans)
Mẹo Tính Nhanh Đồng Phân Anken:
Để đơn giản hóa, ta xét 2 nguyên tử cacbon mang liên kết đôi. Mỗi nguyên tử cacbon này sẽ liên kết với 2 nhóm thế, có thể giống hoặc khác nhau.
Ví dụ, xét anken C4H8:
Trừ 2C của liên kết đôi, ta còn lại 2C và các nguyên tử hydro (H) để làm nhóm thế. Các trường hợp có thể xảy ra:
| 2 nhóm thế gắn vào C mang liên kết đôi | Nhóm thế còn lại | Số đồng phân | Ghi chú |
|---|---|---|---|
| 2C, H, H | H | 1 đồng phân | But-1-en |
| 1C, 1C | H, H | 1 đồng phân | But-2-en |
| 1C, H | 1C, H | 1 đồng phân cấu tạo, 2 đồng phân hình học | But-2-en (cis và trans) |
Vậy, nếu đề bài yêu cầu tính số đồng phân cấu tạo của C4H8, đáp án là 1 + 1 + 1 = 3. Nếu yêu cầu tính tổng số đồng phân (bao gồm cả đồng phân hình học), đáp án sẽ là 1 + 1 + 2 = 4.
Lưu ý quan trọng:
- Đồng phân hình học: Điều kiện để một anken có đồng phân hình học là mỗi nguyên tử cacbon của liên kết đôi phải liên kết với hai nhóm thế khác nhau.
Alt text: Hình ảnh công thức cấu tạo của But-2-en, minh họa đồng phân cis và trans.
Những Điều Cần Biết Về Anken
- Anken còn có tên gọi khác là olefin.
- Eten (etylen) và propen (propilen) không có đồng phân anken (vì số lượng cacbon quá ít).
- Đồng phân cis có mạch chính nằm cùng một phía so với liên kết đôi, còn đồng phân trans có mạch chính nằm ở hai phía khác nhau của liên kết đôi.
Bài Tập Vận Dụng Công Thức Tính Đồng Phân Anken
Câu 1: Ứng với công thức phân tử C5H10, có bao nhiêu đồng phân cấu tạo anken?
A. 4
B. 5
C. 10
D. 7
Hướng dẫn giải:
Liệt kê các khả năng nhóm thế gắn vào 2C mang nối đôi:
| 2 nhóm thế gắn vào C | Nhóm thế còn lại | Số đồng phân | Ghi chú |
|---|---|---|---|
| 1C, 1C | 1C, H | 1 đồng phân | Pent-2-en |
| 1C, H | 1C, 1C | 1 đồng phân cấu tạo, 2 đồng phân hình học | Pent-2-en (cis và trans) |
| 2C, H | 1C, H, H | 1 đồng phân | Pent-1-en |
| 3C, H | H, H, H | 1 đồng phân | Mạch nhánh |
| 1C, CH3 | H, H | 1 đồng phân | 2-methylbut-2-en |
Vậy có tổng cộng 5 đồng phân cấu tạo.
Đáp án B
Câu 2: Số đồng phân anken ứng với công thức C5H10 là:
A. 2
B. 3
C. 5
D. 6
Hướng dẫn giải:
Tương tự câu 1, nhưng cần tính cả đồng phân hình học.
| 2 nhóm thế gắn vào C | Nhóm thế còn lại | Số đồng phân | Ghi chú |
|---|---|---|---|
| 1C, 1C | 1C, H | 1 đồng phân | Pent-2-en |
| 1C, H | 1C, 1C | 3 đồng phân (1 cấu tạo, 2 hình học) | Pent-2-en (cis và trans) |
| 2C, H | 1C, H, H | 1 đồng phân | Pent-1-en |
| 3C, H | H, H, H | 1 đồng phân | Mạch nhánh |
| 1C, CH3 | H, H | 1 đồng phân | 2-methylbut-2-en |
Tổng cộng có 6 đồng phân.
Đáp án D
Câu 3: Số đồng phân cấu tạo của anken ứng với công thức C6H12 là:
A. 12
B. 13
C. 11
D. 14
Hướng dẫn giải:
Bài này phức tạp hơn, cần liệt kê cẩn thận:
- Mạch thẳng: hex-1-en, hex-2-en, hex-3-en (trong đó hex-2-en và hex-3-en có đồng phân hình học)
- Mạch nhánh tại C2: 2-methylpent-1-en, 2-methylpent-2-en
- Mạch nhánh tại C3: 3-methylpent-1-en, 3-methylpent-2-en
- Mạch nhánh tại C4: 4-methylpent-1-en, 4-methylpent-2-en
- Mạch 2 nhánh: 2,3-dimethylbut-1-en, 2,3-dimethylbut-2-en
Alt text: Hình ảnh minh họa các đồng phân cấu tạo khác nhau của anken C6H12, bao gồm mạch thẳng và mạch nhánh.
Liệt kê đầy đủ ta có 13 đồng phân cấu tạo.
Đáp án B
Hy vọng với các công thức và bài tập minh họa trên, bạn có thể dễ dàng áp dụng công thức tính đồng phân anken và giải quyết các bài tập liên quan một cách nhanh chóng và chính xác.
