Sơ Đồ Tư Duy Ankan: Nắm Vững Kiến Thức Hóa Học

Ankan là một trong những hợp chất hữu cơ quan trọng, việc hiểu rõ cấu trúc, tính chất và ứng dụng của chúng là nền tảng cho việc học tập và nghiên cứu hóa học. Sơ đồ Tư Duy Ankan là một công cụ hữu ích giúp hệ thống hóa kiến thức về ankan một cách trực quan và dễ dàng ghi nhớ.

I. Cấu Trúc và Danh Pháp Ankan

Ankan là các hydrocacbon no mạch hở, chỉ chứa liên kết đơn (σ). Công thức tổng quát của ankan là CnH2n+2 (n ≥ 1).

• Đồng đẳng: Các ankan kế tiếp nhau một hay nhiều nhóm CH2.
• Đồng phân: Ankan có đồng phân mạch carbon khi số nguyên tử carbon lớn hơn hoặc bằng 4 (n ≥ 4).

• Danh pháp:
  • Mạch chính: Mạch carbon dài nhất, chứa nhiều nhánh nhất.
  • Đánh số: Bắt đầu từ đầu mạch gần nhánh hơn.
  • Tên gọi: Số chỉ vị trí nhánh – tên nhánh + tên mạch chính (tên ankan tương ứng số C).

Lưu ý:

• Tên thường: iso- (một nhánh CH3 ở C số 2), neo- (hai nhánh CH3 ở C số 2).

• Gốc ankyl: CnH2n+1 (mất một H).

• Bậc của carbon: Số nguyên tử carbon liên kết trực tiếp với nó.

II. Tính Chất Vật Lý của Ankan

• Trạng thái: C1-C4 (khí), C5-C17 (lỏng), C18 trở lên (rắn) ở điều kiện thường.
• Nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy, khối lượng riêng: Tăng theo chiều tăng của phân tử khối.
• Độ tan: Không màu, không tan trong nước, nhẹ hơn nước, tan trong dung môi hữu cơ.

III. Tính Chất Hóa Học của Ankan

Ankan tương đối trơ về mặt hóa học, nhưng vẫn tham gia một số phản ứng quan trọng:

• Phản ứng thế (halogen hóa): Thế H bằng halogen, ưu tiên thế ở C bậc cao.

CnH2n+2 + xCl2 → CnH2n+2-xClx + xHCl (x ≤ 2n+2)

• Phản ứng tách:

  • Dehydrogen hóa (tách H2): Tạo anken hoặc ankin.
    CnH2n+2 → CnH2n+2-2x + xH2
  • Cracking (bẻ gãy mạch carbon): Tạo ankan và anken nhỏ hơn.
    CnH2n+2 → CmH2m + Cm’H2m’+2 (n = m + m’)

• Phản ứng oxi hóa (đốt cháy): Tỏa nhiều nhiệt.
  CnH2n+2 + ((3n+1)/2)O2 → nCO2 + (n+1)H2O

  Nhận xét:

  • Đốt ankan: nCO2 < nH2O
  • Nếu đốt hydrocacbon mà nCO2 < nH2O → hydrocacbon đó là ankan (CnH2n+2).

IV. Điều Chế Ankan

• Trong công nghiệp: Từ khí thiên nhiên, khí mỏ dầu, dầu mỏ.

• Trong phòng thí nghiệm:

  • Decarboxyl hóa: Nung muối natri của axit cacboxylic với vôi tôi xút.

V. Ứng Dụng của Ankan

• Nhiên liệu: Đốt cháy, hàn cắt kim loại.
• Dung môi, dầu bôi trơn.
• Nguyên liệu tổng hợp hữu cơ: CH3Cl, CH2Cl2, CCl4, CF2Cl2,…
• Từ CH4: Điều chế CO + H2, NH3, C2H2, CH3OH, HCHO,…

VI. Sơ Đồ Tư Duy Tổng Quát về Ankan

Sơ đồ tư duy dưới đây tóm tắt những kiến thức quan trọng nhất về ankan, giúp bạn dễ dàng ôn tập và ghi nhớ: