Anken là một loại hiđrocacbon không no, mạch hở, chứa một liên kết đôi (C=C) trong phân tử. Các liên kết còn lại trong phân tử anken đều là liên kết đơn. Anken còn được gọi với tên khác là olefin. Hợp chất đơn giản nhất trong dãy đồng đẳng anken là etilen (CH₂=CH₂).
Công Thức Tổng Quát Của Anken
Công Thức Phân Tử Chung Của Anken Là CₙH₂ₙ, với n ≥ 2. Trong đó, n là số nguyên tử cacbon trong phân tử. Công thức này cho thấy rằng số lượng nguyên tử hiđro luôn gấp đôi số lượng nguyên tử cacbon trong phân tử anken.
Ví dụ:
- Eten (etylen): C₂H₄
- Propen: C₃H₆
- Buten: C₄H₈
Cách Gọi Tên Anken
Có hai cách gọi tên anken phổ biến: tên thông thường và tên thay thế (tên IUPAC).
Tên Thông Thường
Tên thông thường của anken được hình thành bằng cách thay đổi đuôi “-an” của ankan tương ứng (có cùng số nguyên tử cacbon) thành đuôi “-ilen”.
Ví dụ:
- CH₂=CH₂: Etan → Etilen
- CH₃-CH=CH₂: Propan → Propilen
Tên Thay Thế (IUPAC)
Tên thay thế của anken được hình thành theo quy tắc sau:
Số chỉ vị trí nhánh – Tên nhánh – Số chỉ vị trí liên kết đôi – Tên anken tương ứng
Ví dụ:
- CH₂=CH-CH₂-CH₃: But-1-en (Liên kết đôi nằm ở vị trí số 1)
- CH₃-CH=CH-CH₃: But-2-en (Liên kết đôi nằm ở vị trí số 2)
Tính Chất Vật Lý Của Anken
- Trạng thái: Các anken từ C₂ đến C₄ tồn tại ở trạng thái khí ở điều kiện thường. Từ C₅ trở đi, anken là chất lỏng hoặc chất rắn.
- Nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy và khối lượng riêng: Khi phân tử khối tăng lên, nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy và khối lượng riêng của anken cũng tăng theo.
- Độ tan: Anken nhẹ hơn nước và ít tan trong nước. Tuy nhiên, chúng tan tốt trong các dung môi hữu cơ như rượu, ete,…
- Màu sắc: Anken không có màu.
Tính Chất Hóa Học Đặc Trưng Của Anken
Do có liên kết đôi (C=C) trong phân tử, anken có tính chất hóa học đặc trưng là phản ứng cộng. Ngoài ra, anken còn tham gia phản ứng trùng hợp và phản ứng oxi hóa.
Phản Ứng Cộng
- Cộng hiđro (Hidro hóa): Anken cộng với hiđro (H₂) tạo thành ankan tương ứng.
CₙH₂ₙ + H₂ → CₙH₂ₙ₊₂ (xúc tác Ni, Pt hoặc Pd, nhiệt độ) - Cộng halogen (Halogen hóa): Anken cộng với halogen (Cl₂, Br₂) tạo thành dẫn xuất đihalogen. Phản ứng này làm mất màu dung dịch brom, được dùng để nhận biết anken.
CH₂=CH₂ + Br₂ → Br-CH₂-CH₂-Br
- Cộng hiđro halogenua (HX): Anken cộng với hiđro halogenua (HCl, HBr, HI) tạo thành dẫn xuất halogen. Phản ứng này tuân theo quy tắc Markovnikov: Nguyên tử hiđro (H) ưu tiên cộng vào nguyên tử cacbon (C) mang nhiều hiđro hơn, còn nguyên tử halogen (X) cộng vào nguyên tử cacbon mang ít hiđro hơn.
- Cộng nước (Hiđrat hóa): Anken cộng với nước (H₂O) tạo thành ancol. Phản ứng này cần xúc tác axit (H⁺) và nhiệt độ.
Phản Ứng Trùng Hợp
Nhiều phân tử anken có thể kết hợp với nhau tạo thành một phân tử lớn (polime) thông qua phản ứng trùng hợp. Phản ứng này cần xúc tác, nhiệt độ và áp suất thích hợp.
n CH₂=CH₂ → (-CH₂-CH₂-)ₙ (Polietilen, PE)
Phản Ứng Oxi Hóa
- Oxi hóa hoàn toàn (Đốt cháy): Anken cháy hoàn toàn tạo ra CO₂ và H₂O. Số mol CO₂ bằng số mol H₂O.
CₙH₂ₙ + (3n/2) O₂ → n CO₂ + n H₂O - Oxi hóa không hoàn toàn: Anken có thể làm mất màu dung dịch thuốc tím (KMnO₄).
Điều Chế Anken
Trong Phòng Thí Nghiệm
-
Tách nước từ ancol: Đun nóng ancol với xúc tác axit sulfuric đặc (H₂SO₄) ở nhiệt độ thích hợp (≥170°C) để tạo ra anken.
C₂H₅OH → CH₂=CH₂ + H₂OTrong Công Nghiệp
-
Cracking ankan: Ankan mạch dài bị cracking (bẻ gãy mạch) ở nhiệt độ cao tạo ra anken và ankan mạch ngắn hơn.
-
Dehydrogen hóa ankan: Loại bỏ hiđro (H₂) từ ankan để tạo ra anken.
Nắm vững công thức phân tử chung CₙH₂ₙ và các tính chất hóa học đặc trưng sẽ giúp bạn dễ dàng nhận biết và giải quyết các bài tập liên quan đến anken.