Ankan: Định nghĩa và tính chất của hydrocacbon no

Ankan là những hydrocacbon no, mạch hở, trong phân tử chỉ có liên kết đơn C-C hoặc C-H. Công thức tổng quát của ankan là CnH2n+2 (n ≥ 1). Ankan đơn giản nhất là metan (CH4).

Công thức hóa học, đồng đẳng và đồng phân của ankan

ankan tính chất vật lý tính chất hóa học ankan

Đồng đẳng CH4 và các chất có công thức phân tử như C2H6, C3H8, C4H10, C5H12,… là dãy đồng đẳng ankan với công thức tổng quát CnH2n+2 (n ≥ 1). Trong phân tử ankan (trừ C2H6), các nguyên tử cacbon không cùng nằm trên một đường thẳng.

Đồng phân cấu tạo của ankan bao gồm mạch cacbon phân nhánh và mạch cacbon không phân nhánh. Ví dụ: C5H12 có các đồng phân cấu tạo như sau:

Danh pháp của ankan có mạch cacbon thẳng: tên mạch cacbon + an. Ví dụ: CH4 – metan, C3H8 – propan, C5H12 – pentan.

Danh pháp thay thế của ankan có mạch nhánh được gọi tên cụ thể như sau: mạch cacbon dài nhất và nhiều nhánh nhất được chọn làm mạch chính. Các nguyên tử cacbon mạch chính được đánh số thứ tự từ phía gần nhánh hơn. Mạch nhánh (nhóm ankyl) được gọi tên theo thứ tự vần chữ cái cùng số chỉ vị trí của nó, sau đó đến tên ankan tương ứng với mạch chính.

Tính chất vật lý của ankan

Ở điều kiện thường, 4 ankan đầu trong dãy đồng đẳng từ CH4 đến C4H10 có dạng khí. Các ankan tiếp theo ở dạng lỏng, từ C18H38 trở đi là ở dạng rắn. Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi cũng như khối lượng riêng của các ankan tăng dần (xét theo chiều tăng của phân tử khối). Khối lượng riêng của ankan nhẹ hơn nước. Đa số các ankan không tan trong nước mà chỉ tan trong dung môi hữu cơ. Ankan là dung môi không phân cực tan được trong các chất không phân cực như benzen, dầu mỡ,…

Tính chất hóa học của ankan

Phản ứng thế là phản ứng mà một nguyên tố hoạt động hóa học mạnh hơn trong hợp chất sẽ thay thế nguyên tố hoạt động hóa học yếu hơn. Ví dụ: Khi đốt nóng hỗn hợp Metan và Clo sẽ xảy ra phản ứng thế các nguyên tử Hidro bằng Clo.

Phản ứng tách (cracking ankan) là phản ứng mà ankan có phân tử khối nhỏ sẽ bị tách H thành các hidrocacbon không no tương ứng với nó. Ngoài ra, các ankan này cũng có thể bị cracking mạch cacbon và tạo thành những phân tử nhỏ hơn. Ví dụ: Phản ứng cracking H2 hay còn gọi là phản ứng đề Hidro hóa.

Khi bị đốt cháy, các ankan sẽ xảy ra phản ứng cháy và tỏa nhiệt. Trong điều kiện thiếu oxi, các ankan cháy không hoàn toàn, tạo thành sản phẩm gồm CO2, H2O, CO,

Ứng dụng của Ankan

Ankan có nhiều ứng dụng quan trọng trong cuộc sống và công nghiệp. Dưới đây là một số ứng dụng phổ biến của ankan:

1. Nhiên liệu

Ankan, đặc biệt là metan (CH4), được sử dụng làm nhiên liệu cho hệ thống nấu nướng gia đình, nhà hàng và ngành công nghiệp. Metan cũng là thành phần chính của khí tự nhiên và khí mỏ, được sử dụng để sản xuất năng lượng điện và nhiệt.

2. Hóa chất

Các ankan có thể được sử dụng làm chất hoá học trong quá trình sản xuất các hợp chất hữu cơ khác, như làm chất trung gian trong tổng hợp hợp chất hữu cơ, sản xuất nhựa, cao su và dược phẩm.

3. Dung môi

Ankan như hexan (C6H14) và heptan (C7H16) được sử dụng làm dung môi trong công nghiệp, hóa chất và phân tích hóa học. Chúng có khả năng tan các chất không phân cực và được sử dụng trong quá trình chiết xuất, làm sạch và tẩy rửa.

4. Nhiên liệu động cơ

Chất nhiên liệu ankan như etan (C2H6), propan (C3H8) và butan (C4H10) được sử dụng làm nhiên liệu cho các động cơ trong ô tô, máy móc và thiết bị gia đình. Chúng cung cấp năng lượng và tạo điều kiện để các thiết bị hoạt động.

5. Hóa mỹ phẩm

Một số ankan được sử dụng trong công thức mỹ phẩm và sản phẩm chăm sóc cá nhân. Chúng có thể được sử dụng như chất làm mềm, chất nhũ hóa và chất tạo màng trong sản xuất mỹ phẩm và chăm sóc da.

6. Công nghiệp hóa chất

Ankan có vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp hóa chất, như sản xuất các chất phụ gia, dẫn xuất và hợp chất hữu cơ khác. Chúng được sử dụng trong quá trình tổng hợp và sản xuất các sản phẩm hóa chất đa dạng.