Anken là một phần quan trọng trong chương trình Hóa học, đặc biệt là Hóa hữu cơ. Việc nắm vững Công Thức Tổng Quát Anken và các tính chất liên quan sẽ giúp bạn dễ dàng giải quyết các bài tập và hiểu sâu hơn về loại hợp chất này.
1. Anken là gì?
Anken, còn gọi là olefin, là các hidrocacbon không no, mạch hở, chứa một liên kết đôi C=C trong phân tử. Các liên kết còn lại là liên kết đơn. Anken đơn giản nhất là etilen (CH2=CH2).
2. Công thức cấu tạo và cách gọi tên Anken
2.1. Công thức tổng quát
Công thức tổng quát anken: CnH2n (n ≥ 2)
2.2. Cách gọi tên Anken
Có hai cách gọi tên anken phổ biến: tên thông thường và tên thay thế (tên IUPAC).
2.2.1. Tên thông thường
Tên thông thường được hình thành bằng cách thay đổi đuôi “-an” của ankan tương ứng (cùng số nguyên tử cacbon) thành đuôi “-ilen”.
Ví dụ:
- CH2=CH2: Etilen (từ etan)
2.2.2. Tên thay thế (tên IUPAC)
Tên thay thế được xây dựng theo cấu trúc: Số chỉ vị trí nhánh – Tên nhánh – Tên mạch chính – Số chỉ vị trí liên kết đôi – en.
Ví dụ:
- CH2=CH-CH2-CH3: But-1-en (Buten-1)
- CH3-CH=CH-CH3: But-2-en (Buten-2)
3. Tính chất vật lý của Anken
- Trạng thái:
- C2 đến C4: chất khí (ở điều kiện thường).
- C5 trở lên: chất lỏng hoặc rắn (ở điều kiện thường).
- Nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy, khối lượng riêng tăng dần khi phân tử khối tăng.
- Nhẹ hơn nước và ít tan trong nước.
- Tan tốt trong dung môi hữu cơ (rượu, ete,…).
- Không màu.
4. Tính chất hóa học của Anken
Anken có tính chất hóa học đặc trưng là phản ứng cộng vào liên kết đôi C=C.
4.1. Phản ứng cộng hidro (Hidro hóa)
Phương trình tổng quát:
CnH2n + H2 $xrightarrow{Ni,t^{o}}$ CnH2n+2
Ví dụ:
CH2=CH2 + H2 $xrightarrow{Ni,t^{o}}$ CH3-CH3 (Etan)
4.2. Phản ứng cộng halogen (Halogen hóa)
Anken phản ứng nhanh chóng với halogen (Cl2, Br2) làm mất màu dung dịch halogen. Phản ứng này được dùng để nhận biết anken.
- Phản ứng với Brom:
CH2=CH2 + Br2 → Br-CH2-CH2-Br (1,2-đibromoetan)
- Phản ứng với Clo:
CH2=CH2 + Cl2 → Cl-CH2-CH2-Cl (1,2-đicloroetan)
4.3. Phản ứng cộng hidro halogenua (HX)
Phản ứng cộng HX (HCl, HBr, HI) vào anken bất đối xứng tuân theo quy tắc Markovnikov: “Nguyên tử H ưu tiên cộng vào nguyên tử C có nhiều H hơn, còn nguyên tử X ưu tiên cộng vào nguyên tử C có ít H hơn.”
Ví dụ:
CH3-CH=CH2 + HBr → CH3-CHBr-CH3 (sản phẩm chính, 2-bromopropan) + CH3-CH2-CH2Br (sản phẩm phụ, 1-bromopropan)
4.4. Phản ứng cộng nước (Hydrat hóa)
Anken cộng nước (H2O) khi đun nóng với xúc tác axit (H+).
- Etilen cộng nước tạo thành etanol:
CH2=CH2 + H2O $xrightarrow{H^{+},t^{o}}$ CH3-CH2-OH
- Các anken khác bất đối xứng cộng nước tuân theo quy tắc Markovnikov:
CH3-CH=CH2 + H2O $xrightarrow{H^{+},t^{o}}$ CH3-CH(OH)-CH3 (sản phẩm chính, propan-2-ol) + CH3-CH2-CH2-OH (sản phẩm phụ, propan-1-ol)
4.5. Phản ứng trùng hợp
Nhiều phân tử anken kết hợp với nhau tạo thành phân tử lớn (polime) nhờ xúc tác, nhiệt độ và áp suất thích hợp.
nCH2=CH2 $xrightarrow{p,xt,t^{o}}$ (-CH2-CH2-)n (polietilen, PE)
4.6. Phản ứng oxi hóa
- Oxi hóa không hoàn toàn: Anken làm mất màu dung dịch thuốc tím (KMnO4).
3CnH2n + 2KMnO4 + 4H2O → 3CnH2n(OH)2 + 2KOH + 2MnO2↓
- Oxi hóa hoàn toàn (Đốt cháy):
CnH2n + $frac{3n}{2}$O2 → nCO2 + nH2O
Đặc điểm: nCO2 = nH2O
5. Điều chế Anken
5.1. Trong phòng thí nghiệm
- Tách nước từ ancol (dehidrat hóa):
CnH2n+1OH $xrightarrow{H{2}SO{4}đặc, geq170^{o}C}$ CnH2n + H2O
Ví dụ:
C2H5OH $xrightarrow{H{2}SO{4}đặc, geq170^{o}C}$ C2H4 + H2O
5.2. Trong công nghiệp
- Cracking ankan (phản ứng bẻ gãy mạch ankan lớn thành anken và ankan nhỏ hơn).
- Tách hidro từ ankan (dehidro hóa):
CnH2n+2$xrightarrow{xt,t^{o}}$ CnH2n + H2
6. Bài tập ví dụ
Câu 1: Đốt cháy hoàn toàn 4.2 gam anken X thu được 13.2 gam CO2. Công thức phân tử của X là:
A. C2H4
B. C3H6
C. C4H8
D. C5H10
Giải:
nCO2 = 13.2/44 = 0.3 mol
CnH2n + $frac{3n}{2}$O2 → nCO2 + nH2O
Ta có: nAnken = nCO2/n = 0.3/n
=> M Anken = 4.2/(0.3/n) = 14n
=> 14n = 4.2/(0.3/n) => n = 3
Vậy công thức phân tử của X là C3H6. Đáp án B.
Câu 2: Cho 2.8 gam anken X tác dụng vừa đủ với 8 gam brom. Xác định công thức phân tử của anken.
Giải:
nBr2 = 8/160 = 0.05 mol
CnH2n + Br2 → CnH2nBr2
Ta có: nAnken = nBr2 = 0.05 mol
=> M Anken = 2.8/0.05 = 56
=> 14n = 56 => n = 4
Vậy công thức phân tử của X là C4H8.
Nắm vững công thức tổng quát anken và các tính chất hóa học cơ bản là chìa khóa để giải quyết các bài tập hóa hữu cơ liên quan đến anken. Chúc các bạn học tốt!
