Anken, hay còn gọi là olefin, là một nhóm hydrocacbon không no, mạch hở, đặc trưng bởi sự hiện diện của một liên kết đôi C=C trong phân tử. Bài viết này sẽ đi sâu vào Cttq Của Anken, cách gọi tên, tính chất và ứng dụng quan trọng của chúng.
CTTQ của Anken
Công thức tổng quát (CTTQ) của anken là CnH2n, trong đó n là số nguyên tử cacbon trong phân tử (n ≥ 2). Công thức này cho biết tỉ lệ giữa số nguyên tử cacbon và hydro trong anken luôn là 1:2.
Cách gọi tên Anken
Có hai phương pháp chính để gọi tên anken: tên thông thường và tên thay thế (tên IUPAC).
Tên thông thường
Tên thông thường 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
Tên thay thế (IUPAC)
Tên thay thế được xây dựng theo cấu trúc: số chỉ vị trí nhánh – tên nhánh – số chỉ vị trí liên kết đôi – en. Cần chú ý chọn mạch chính là mạch chứa liên kết đôi và đánh số sao cho vị trí liên kết đôi là nhỏ nhất.
Ví dụ:
- CH2=CH-CH2-CH3: But-1-en
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, chúng có thể là chất lỏng hoặc chất rắn.
- Nhiệt độ sôi, nóng chảy và khối lượng riêng: Các yếu tố này tăng dần khi phân tử khối tăng.
- Độ tan: Anken nhẹ hơn nước và ít tan trong nước. Tuy nhiên, chúng tan tốt trong các dung môi hữu cơ như rượu và ete.
- Màu sắc: Anken không có màu.
Tính chất hóa học của Anken
Liên kết đôi C=C trong anken là trung tâm phản ứng, quyết định các tính chất hóa học đặc trưng của chúng.
Phản ứng cộng
-
Cộng hydro (Hydro hóa): Anken tác dụng với hydro (H2) khi có xúc tác Ni, Pt hoặc Pd và nhiệt độ để tạo thành ankan tương ứng.
- Phương trình tổng quát: CnH2n + H2 → CnH2n+2
-
Cộng halogen (Halogen hóa): Anken phản ứng với halogen (Cl2, Br2) để tạo thành dẫn xuất đihalogen. Phản ứng với brom (Br2) làm mất màu dung dịch brom, được dùng để nhận biết anken.
- Ví dụ: CH2=CH2 + Br2 → CH2Br-CH2Br
-
Cộng hydro halogenua (HX): Anken phản ứng với hydro halogenua (HCl, HBr, HI) tạo thành dẫn xuất halogen. Phản ứng này tuân theo quy tắc Markovnikov: nguyên tử hydro (H) ưu tiên cộng vào nguyên tử cacbon mang nhiều hydro hơn, còn nguyên tử halogen (X) ưu tiên cộng vào nguyên tử cacbon mang ít hydro hơn.
- Ví dụ: CH3-CH=CH2 + HCl → CH3-CHCl-CH3 (sản phẩm chính) + CH3-CH2-CH2-Cl (sản phẩm phụ)
-
Cộng nước (Hydrat hóa): Anken cộng hợp với nước (H2O) khi có xúc tác axit (H+) và nhiệt độ để tạo thành ancol. Phản ứng này cũng tuân theo quy tắc Markovnikov.
- Ví dụ: CH2=CH2 + H2O → CH3-CH2-OH
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, cần xúc tác, nhiệt độ và áp suất thích hợp.
- Ví dụ: n CH2=CH2 → (-CH2-CH2-)n (Polietilen – PE)
Phản ứng oxi hóa
-
Oxi hóa không hoàn toàn: Anken có thể bị oxi hóa không hoàn toàn bởi dung dịch KMnO4 (thuốc tím), làm mất màu dung dịch và tạo thành ancol đa chức (diol) hoặc các sản phẩm khác.
-
Oxi hóa hoàn toàn (Đốt cháy): Anken cháy trong oxi tạo ra CO2 và H2O.
- Phương trình tổng quát: CnH2n + (3n/2) O2 → n CO2 + n H2O
Điều chế Anken
Có nhiều phương pháp điều chế anken trong phòng thí nghiệm và trong công nghiệp.
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 tách nước tạo thành anken.
- Ví dụ: C2H5OH → C2H4 + H2O
-
Dehydrohalogen hóa dẫn xuất halogen: Đun nóng dẫn xuất halogen với dung dịch kiềm mạnh trong ancol.
Trong công nghiệp
- Cracking dầu mỏ: Quá trình bẻ gãy các ankan mạch dài thành các anken và ankan mạch ngắn hơn.
- Dehydrogen hóa ankan: Tách hydro từ ankan để tạo thành anken, thường dùng xúc tác kim loại như Fe hoặc Pt.
Bài tập trắc nghiệm về Anken
Câu 1: Anken X có công thức phân tử C5H10 có bao nhiêu đồng phân cấu tạo (không tính đồng phân hình học)?
A. 4
B. 5
C. 6
D. 7
Đáp án: B. Các đồng phân là: pent-1-ene, pent-2-ene, 2-methylbut-1-ene, 3-methylbut-1-ene, 2-methylbut-2-ene.
Câu 2: Cho 4,48 lít etilen (đktc) tác dụng hoàn toàn với dung dịch brom dư. Khối lượng sản phẩm thu được là:
A. 21,6 gam
B. 43,2 gam
C. 10,8 gam
D. 17,2 gam
Đáp án: B. n(etilen) = 4,48/22,4 = 0,2 mol. CH2=CH2 + Br2 → CH2Br-CH2Br. n(CH2Br-CH2Br) = 0,2 mol. m(CH2Br-CH2Br) = 0,2 * 216 = 43,2 gam.
Bài viết đã trình bày chi tiết về CTTQ của anken, cách gọi tên, tính chất vật lý, tính chất hóa học và các phương pháp điều chế anken. Hy vọng những kiến thức này sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về anken và ứng dụng của chúng trong hóa học hữu cơ.
