Bài 32: Ankin I. Đồng đẳng, đồng phân, danh pháp
1. Dãy đồng đẳng ankin
- Axetilen (CH ≡ CH) và các chất tiếp theo có công thức phân tử C3H4,C4H6,... có tính chất tương tự axetilen lập thành dãy đồng đẳng của axetilen được gọi là ankin.
- Công thức phân tử chung của ankin là CnH2n−2 (n ≥ 2) - Cấu tạo của phân tử axetilen: H − C ≡ C − H
Hình 1: Mô hình phân tử axetilen dạng rỗng (a) và dạng đặc (b).
2. Đồng phân
- Hai chất đầu dãy (C2H2, C3H4) không có đồng phân ankin. Các ankin từ C4H6 trở lên có đồng phân vị trí của liên kết ba, từ C5H8 còn có đồng phân mạch cacbon (tương tự anken).
Thí dụ: Ứng với công thức phân tử C5H8 có số đồng phân ankin là:
3. Danh pháp
a) Tên thông thường
Tên ankin = Tên gốc ankyl liên kết với nguyên tử C của liên kết ba + axetilen Thí dụ:
CH ≡ CH: axetilen
CH ≡ C – CH2 – CH3: etylaxetilen CH3 – C ≡ C – CH3: đimetylaxetilen
Lưu ý: Các gốc ankyl được gọi theo thứ tự chữ cái đầu tên gọi của chúng.
b) Tên thay thế
Tên ankin = Số chỉ vị trí nhánh – tên nhánh – tên mạch chính – số chỉ vị trí liên kết ba - in
Thí dụ:
CH3 – CH2 – CH2 – C ≡ CH: pent-1-in CH3 – CH(CH3) – C ≡ CH: 3-metyl but-1-in
- Các ankin có liên kết ba ở đầu mạch (dạng R − C ≡ CH) được gọi là các ank-1-in.
II. TÍNH CHẤT VẬT LÍ
- Ankin có nhiệt độ sôi tăng dần theo chiều tăng của phân tử khối.
- Các ankin có nhiệt độ sôi cao hơn và khối lượng riêng lớn hơn các anken tương ứng.
- Các ankin cũng không tan trong nước và nhẹ hơn nước.
III. TÍNH CHẤT HOÁ HỌC 1. Phản ứng cộng
a) Cộng hiđro
- Khi có niken (hoặc platin hoặc palađi) làm xúc tác, ankin cộng hiđro tạo thành anken, sau đó tạo thành ankan.
Thí dụ:
CH ≡ CH + H2
Ni, to
CH2 = CH2
CH2 = CH2 + H2 Ni, to
CH3 – CH3
- Lưu ý: Khi dùng xúc tác là hỗn hợp Pd/PbCO3 hoặc Pd/BaSO4, ankin chỉ cộng một phân tử hiđro tạo thành anken.
CH ≡ CH + H2 3 , o
Pd/Pb OC t
CH2 = CH2
⇒ Đặc tính này được dùng để điều chế anken từ ankin.
b) Cộng brom, clo
- Brom và clo cũng tác dụng với ankin theo hai giai đoạn liên tiếp.
Thí dụ:
CH ≡ CH + Br2 → CHBr = CHBr CHBr = CHBr + Br2 → CHBr2 – CHBr2
c) Cộng HX (X là OH, Cl, Br, CH3COO...)
- Ankin tác dụng với HX theo hai giai đoạn liên tiếp.
Thí dụ:
CH ≡ CH + HCl t , xto CH2 = CHCl CH2 = CHCl + HCl t , xto CH3 – CHCl2
- Khi có xúc tác thích hợp, ankin tác dụng với HCl sinh ra dẫn xuất monoclo của anken.
Thí dụ:
CH ≡ CH + HCl 2o
HgCl 150 200 C
CH2 = CHCl
- Phản ứng cộng HX của các ankin cũng tuân theo quy tắc Mac-côp-nhi-côp.
- Phản ứng cộng H2O của các ankin chỉ xảy ra theo tỉ lệ số mol 1:1.
Thí dụ:
CH ≡ CH + H2O HgSO , H SO4 2 4 CH3 – CH = O (anehit axetic) d) Phản ứng đime và trime hoá
2CH ≡ CH t , xto CH ≡ C – CH = CH2 (vinylaxetilen) 3CH ≡ CH 600 Cbôt Co C6H6 (benzen)
2. Phản ứng thế bằng ion kim loại
- Sục khí axetilen vào dung dịch bạc nitrat trong amoniac, thấy có kết tủa vàng nhạt.
CH ≡ CH + 2AgNO3 + 2NH3 → Ag – C ≡ C – Ag↓ + 2NH4NO3
Hình 2: Phản ứng thế nguyên tử hidro của C2H2 bằng ion bạc a) Trước khi sục khí C2H2.
b) Sau khi sục khí C2H2. Kết luận:
- Nguyên tử hiđro liên kết trực tiếp với nguyên tử cacbon liên kết ba đầu mạch có tính linh động cao hơn các nguyên tử hiđro khác nên có thể bị thay thế bằng ion kim loại.
- Các ank-1-in khác như propin, but-1-in, ... cũng có phản ứng tương tự axetilen.
⇒ Tính chất này được dùng để phân biệt ank-1-in với anken và các ankin khác.
3. Phản ứng oxi hoá
a) Phản ứng oxi hoá hoàn toàn (cháy)
Các ankin cháy toả nhiều nhiệt:
2CnH2n – 2 + (3n – 1)O2 to
2nCO2 + 2(n – 1)H2O b) Phản ứng oxi hoá không hoàn toàn
- Tương tự anken và ankađien, ankin cũng có khả năng làm mất màu dung dịch thuốc tím.
Hình 3: Axetilen làm mất màu dung dịch thuốc tím IV. ĐIỀU CHẾ
- Trong phòng thí nghiệm và trước đây cả trong công nghiệp, axetilen được điều chế bằng cách cho canxi cacbua CaC2 tác dụng với nước:
CaC2 + 2H2O → C2H2↑ + Ca(OH)2
- Ngày nay trong công nghiệp, axetilen được sản xuất chủ yếu từ metan:
2CH4
1500 Co
C2H2 + 3H2
V. ỨNG DỤNG
- Axetilen là anken quan trọng và có nhiều ứng dụng.
Hình 4: Một số ứng dụng của axetilen
