Trong lĩnh vực hóa học hữu cơ, anken là một khái niệm cơ bản, đại diện cho loại hidrocacbon không no. Việc hiểu rõ về tính chất vật lý và tính chất hóa học của anken sẽ giúp bạn nắm vững cơ bản và dễ dàng khám phá thế giới hóa hữu cơ. Hôm nay, chúng ta hãy cùng nhau khám phá về anken là gì, các phản ứng đặc trưng của anken, cấu tạo hóa học và cách điều chế anken thông qua bài viết dưới đây.
Anken là gì? Cấu tạo hóa học của anken
Đầu tiên, hãy tìm hiểu về khái niệm anken và cấu tạo hóa học cũng như danh pháp của nó.
Anken là gì?
Anken, còn được gọi là Olefin/Vinyl, là một loại hidrocacbon không no thuộc lĩnh vực hóa học hữu cơ, bao gồm hai nguyên tố H và C trong phân tử.
Cấu tạo hóa học của anken
Về mặt cấu tạo, anken có những đặc điểm khác biệt so với các hidrocacbon không no khác. Phân tử anken chứa các liên kết đơn, một liên kết đôi C=C và có dạng mạch hở.
Công thức chung: CnH2n (n ≥ 2)
Công thức đơn giản nhất của anken là etilen (CH2 = CH2)
Danh pháp của anken
Mỗi loại anken có cấu tạo hóa học khác nhau, vì vậy có tên gọi khác nhau. Dưới đây là một số cách đọc tên của các loại anken:
- Cách 1: Tên thông thường = Tên “Ankan” – thay đổi đuôi “an” thành “ilen”
Ví dụ: CH2 = CH2 được gọi là Etilen; CH2 = CH-CH3 được gọi là Propilen
- Cách 2: Tên thay thế = số chỉ vị trí nhánh – tên nhánh – tên mạch chính – số chỉ vị trí liên kết đôi – en
*Lưu ý: Chọn mạch chính là mạch C dài nhất có chứa liên kết đôi
Đánh số mạch chính từ vị trí gần liên kết đôi nhất*
Ví dụ: CH2 = CH2 được gọi là Eten; CH3 – CH = CH – CH3 được gọi là But-2-en
Đồng phân
Anken có các loại đồng phân sau đây:
-
Đồng phân xicloanken (n≥3)
-
Đồng phân vị trí liên kết đôi (n≥4)
-
Đồng phân mạch Cacbon chính
-
Đồng phân hình học, gồm đồng phân cis và đồng phân trans.
- Đồng phân cis: mạch C chính cùng một phía của mặt phẳng chứa liên kết pi
- Đồng phân trans: mạch C chính ở phía khác của mặt phẳng chứa liên kết pi
Các tính chất hóa học của anken
Liên kết π trong liên kết đôi của anken không bền, dễ bị đứt để tạo ra liên kết σ với các nguyên tử khác, gây ra các phản ứng hóa học đặc trưng của anken, bao gồm phản ứng cộng, phản ứng trùng hợp, phản ứng oxi hóa và phản ứng thế Clo.
Phản ứng cộng
Phản ứng cộng là phản ứng đặc trưng nhất của anken. Trong phản ứng này, các phân tử hợp chất hữu cơ kết hợp với nhau để tạo ra các phân tử hợp chất mới. Có nhiều loại phản ứng cộng như cộng hidro, cộng brom, cộng dung dịch halogen,…
- Cộng hidro: Phản ứng tổng quát
CnH2n + H2 → CnH2n+2 (Ni, t0)
Đặc điểm của phản ứng cộng hidro vào anken:
-
Tỉ khối của hỗn hợp khí sau phản ứng tăng (do số mol khí giảm, không làm thay đổi khối lượng).
-
Số mol khí giảm sau phản ứng bằng số mol H2 đã tham gia phản ứng, tuân theo nguyên tắc bảo toàn khối lượng, H và C.
-
Cộng dung dịch Br2: Đây cũng là cách để nhận biết anken.
CnH2n + Br2 → CnH2nBr2
(nâu đỏ) (không màu)
- Phản ứng cộng HX (H2O/H+, HCl, HBr,…)
CnH2n + HX → CnH2n+1X
Chú ý: Phản ứng cộng HX vào anken tạo ra hỗn hợp 2 sản phẩm.
Sản phẩm chính của phản ứng cộng được xác định theo quy tắc cộng Markovnikov: Nguyên tử H sẽ gắn với nguyên tử cacbon ở liên kết đôi có nhiều H hơn, X gắn với C ít H hơn.
Phản ứng trùng hợp
Phản ứng trùng hợp là quá trình kết hợp liên tiếp nhiều phân tử nhỏ có cấu trúc giống nhau để tạo ra một phân tử lớn hơn gọi là polyme. Phản ứng trùng hợp diễn ra như sau:
nA → (B)n (t0, xt, p)
Tên B = polime + tên monome (nếu tên monome gồm nhiều từ thì đặt trong ngoặc)
Ví dụ:
- nCH2 = CH2 → (-CH2-CH2-)n (Polietylen hay PE)
- nCH2 = CH-CH3 → (-CH2-CH(CH3)-)n (Polipropilen hay PP)
Phản ứng oxi hóa
- Oxi hóa hoàn toàn
Phản ứng tổng quát:
CnH2n + 3n/2O2 → nCO2 + nH2O
Đặc điểm phản ứng đốt cháy anken: nCO2 = nH2O
- Oxi hóa không hoàn toàn
3CnH2n + 2KMnO4 + 4H2O → 3CnH2n(OH)2 + 2KOH + 2MnO2
Riêng CH2 = CH2 còn có phản ứng oxi hóa không hoàn toàn tạo CH3CHO.
CH2 = CH2 + 1/2O2 → CH3CHO (PdCl2, CuCl2, t0)
Trong một số trường hợp, phản ứng oxi hóa không hoàn toàn có thể làm mất màu thuốc tím, đây cũng là cách để nhận biết anken.
Phản ứng thế Clo
Các phản ứng thế Cl vào anken diễn ra ở nhiệt độ cao (từ 450 – 550°C).
Sản phẩm chính ưu tiên của phản ứng thế là thế vào H của C no gắn với C không no (vị trí nhóm chiến).
CH2 = CH2 + Cl2 → CH2 = CHCl + HCl
CH2 = CH-CH3 + Cl2 → CH2 = CH-CH2Cl + HCl
Phản ứng đặc trưng của anken là gì?
Phản ứng đặc trưng của anken là phản ứng cộng. Liên kết đôi π trong phân tử anken không bền hơn liên kết đơn σ. Do đó, anken có khả năng tham gia các phản ứng trùng hợp và phản ứng oxi hóa.
Những đồng đẳng của anken
Etilen (CH2 = C2H4) và các chất có công thức phân tử C3H6, C4H8, C5H10,… có tính chất tương tự etilen tạo thành dãy đồng đẳng có công thức phân tử chung CnH2n (n > 2), được gọi là anken hoặc olefin.
Phương pháp điều chế anken
Có nhiều cách để điều chế anken trong phòng thí nghiệm và trong công nghiệp hàng ngày như sau:
- Trong phòng thí nghiệm: Anken hoặc đồng phân có thể được tách từ các hợp chất ancol. Sử dụng xúc tác và axit H2SO4 đặc trên 170°C.
- Trong công nghiệp: C2H2n có thể được thu thập từ khí sinh ra trong quá trình chế biến dầu mỏ hoặc được tách từ các hợp chất ankan hoặc ancol để tiết kiệm chi phí và tạo ra nhiều sản phẩm hơn.
Kết luận
Tên gọi anken có vẻ xa lạ, nhưng chúng ta thường gặp nó hàng ngày, phổ biến nhất là etilen, còn được gọi là rượu và nhiều ứng dụng khác trong việc chế tạo nhựa, giấm, axit hữu cơ,… Hi vọng rằng, với những chia sẻ trên đây của chúng tôi, các bạn có thể nắm vững kiến thức cơ bản về anken, các phản ứng đặc trưng của anken, cấu tạo hóa học của anken,…
Xem thêm:
- Hiện tượng thủy triều đỏ là gì? Nguyên nhân và tác hại của hiện tượng thủy triều đỏ
- Hiện tượng phản xạ ánh sáng là gì? Phân loại và định luật của hiện tượng phản xạ ánh sáng
- Lạm phát là gì? Hiện tượng lạm phát xảy ra khi nào? Nguyên nhân và cách kiểm soát tình trạng lạm phát
- Tiền tệ là gì? Tiền tệ xuất hiện khi nào? Bản chất, chức năng và lịch sử ra đời của tiền tệ
- Quầng mặt trời là gì? Hiện tượng vòng tròn quanh mặt trời có mang đến điềm xấu hay không?
