Xicloankan: Cấu tạo phân tử, tính chất, ứng dụng và cách điều chế

Bạn đang xem: Xicloankan: Cấu tạo phân tử, tính chất, ứng dụng và cách điều chế tại lasting.edu.vn

Trong hóa học hữu cơ, xicloankan là các hiđrocacbon no (đơn hoặc nhiều) mạch vòng. Trong bài viết này, Monkey sẽ giúp các bạn có những kiến ​​thức đầy đủ nhất về Xicloankan như cấu tạo phân tử, tính chất, ứng dụng và điều chế.

Định nghĩa về xicloankan và cấu trúc phân tử

Xicloankan là hiđrocacbon no mạch vòng. Thông thường chúng ta chỉ nghiên cứu trường hợp các xicloankan đơn vòng.

Dưới đây là bảng công thức cấu tạo và tên một số xicloankan đơn giản và thông dụng nhất mà các em cần biết:

Các xicloankan đơn vòng không phân nhánh được gọi bằng cách thêm từ xiclo vào tên của các ankan không phân nhánh có cùng số cacbon.

Số chi nhánh (nếu có nhiều chi nhánh) + tên chi nhánh + xích lô + tên chuỗi chính + an

Ví dụ: Viết các đồng phân có công thức C6H12, ta có:

• Đồng phân: Đồng phân của xicloankan gồm 5 loại: Đồng phân anken; đồng phân kích thước vòng (n ≥ 4), đồng phân vị trí nhánh trên vòng (n ≥ 5), đồng phân cấu tạo nhánh (n ≥ 6) và dạng hình học vòng lượng giác.

Tính chất vật lý của xicloankan

Cycloalkan tương tự như ankan về tính chất vật lý nói chung, nhưng chúng có điểm sôi, điểm nóng chảy và mật độ cao hơn so với ankan.

Ở điều kiện thường xiclopropan và xiclobutan tồn tại ở thể khí; xiclopentan và xiclohexan tồn tại ở thể lỏng. Xicloankan nhẹ hơn nước, không tan trong nước nhưng tan trong dung môi hữu cơ. Chúng có khả năng hòa tan nhiều chất hữu cơ khác.

Tính chất vật lý của một số xicloankan điển hình được thể hiện trong bảng dưới đây:

ankan	Công thức hóa học	Điểm sôi [°C]	độ nóng chảy [°C]	mật độ chất lỏng [g·cm−3] (ở 20°C)
Xyclopropan	C3H6	−33	−128
xiclobutan	C4H8	44693	−91	0,720
xiclopentan	C5H10	49.2	−93,9	0,751
Xyclohexan	C6H12	80,7	44687	0,778
xicloheptan	C7H14	118,4	−12	0,811
xiclooctan	C8H16	149	44726	0,834
Lốc xoáy	C9H18	169	44875	0,8534
Cyclodecane	C10H20	201	44843	0,871

Nguồn: en.wikipedia.org

Tính chất hóa học của xicloankan

Giống như xiclopropan và xiclobutan, xicloalkan có khả năng phản ứng thế giống như ankan. Ngoài ra chúng dễ tham gia phản ứng cộng mở vòng. Xicloankan có vòng lớn hơn (5 hoặc 6 cạnh) có tính chất hóa học tương tự ankan với 2 phản ứng hóa học đặc trưng là phản ứng thế và phản ứng tách.

Những loại phản ứng?

Nguyên tử hydro trong phân tử xicloankan có thể được thay thế bằng halogen trong điều kiện chiếu sáng hoặc sưởi ấm.

Ví dụ:

Phản ứng cộng mở vòng

Xiclopropan, xiclobutan và xicloankan không bền (vòng 3 hoặc 4 cạnh) có thể tham gia phản ứng cộng mở vòng với H2 khi đun nóng với chất xúc tác niken. Phản ứng phá vỡ một trong các liên kết CC của vòng và thêm hai nguyên tử hydro thêm vào đầu của liên kết bị phá vỡ để tạo thành ankan tương ứng:

Bên cạnh đó:

• Các xicloankan vòng lớn 5 cạnh, 6 cạnh không tham gia phản ứng cộng mở vòng.

• Xicloankan có 4 cấu tử chỉ tham gia phản ứng cộng vào mạch vòng với H2.

phản ứng tách

Giống như ankan, xicloalkan cũng trải qua quá trình khử hydro, còn được gọi là quá trình khử hydro.

phản ứng oxy hóa

Tương tự như ankan, xicloankan khi đốt cháy tỏa nhiệt theo công thức:

CnH2n + (3n/2)O2 → n(CO2) + n(H2O) (nhiệt độ)

Ví dụ: 2C3H6 + 9O2 → 6CO2 + 6CO2 (nhiệt độ)

Làm thế nào để điều chế xicloankan?

Xicloankan chủ yếu được điều chế từ quá trình chưng cất dầu mỏ. Ngoài ra, chúng cũng được chuẩn bị bởi:

CH3(CH2)4CH3 → H2 + C6H12

CnH2nBr2 + Zn → CnH2n + ZnBr2

Ví dụ:

Ứng dụng quan trọng của xicloankan

Xicloankan có ứng dụng quan trọng trong sản xuất nhiên liệu, làm dung môi hữu cơ hoặc làm nguyên liệu để điều chế các chất khác.

Xem thêm:

Bài tập xicloankan SGK Hóa học 11 có lời giải chi tiết

Sau khi nắm vững kiến ​​thức cơ bản về xicloankan, hãy cùng Monkey tham khảo một số bài tập SGK Hóa học 11 về chủ đề này nhé. Hi vọng lời giải chi tiết, dễ hiểu dưới đây sẽ giúp bạn đọc hiểu rõ hơn về bài học này.

Bài 1 (trang 120 SGK Hóa 11)

Khẳng định nào sau đây là đúng?

A. Xicloankan chỉ tham gia được phản ứng cộng mở vòng.

B. Xicloankan chỉ tham gia phản ứng thế.

C. Tất cả các xicloankan đều có khả năng tham gia phản ứng thế, phản ứng cộng.

D. Một số xicloankan có khả năng tham gia phản ứng cộng mở vòng.

Hướng dẫn giải chi tiết: Đáp án DỄ

Ví dụ, một số xicloankan (như xiclopropan, xiclobutan) cho phản ứng cộng mở vòng

Bài 2 (trang 120 SGK Hóa 11)

Điều gì xảy ra khi cho khí xicloankan vào dung dịch brom?

A. Màu của dung dịch không đổi.

B. Màu của dung dịch đậm dần.

C. Màu dung dịch nhạt dần.

D. Màu của dung dịch chuyển từ không màu sang màu nâu đỏ.

Chọn câu trả lời đúng

Hướng dẫn giải chi tiết: ĐÁP ÁN

Vì xicloankan có phản ứng cộng với Br2 nên màu dung dịch Br2 nhạt dần

Bài 3 (trang 121 SGK Hóa 11):

Viết các phương trình hóa học của phản ứng xảy ra khi:

Một. Sục khí xiclopropan vào dung dịch brom.

b. Dẫn hỗn hợp xiclopropan, xiclopentan và hiđro vào một ống có bột niken rồi nung nóng.

c. Đun nóng xiclohexan với brom theo tỉ lệ 1:1.

Hướng dẫn giải chi tiết:

Bài 4 (trang 121 SGK Hóa 11):

Nêu phương pháp hóa học phân biệt hai khí không màu propan và xiclopropan đựng trong các bình riêng biệt.

Hướng dẫn giải chi tiết:

Cho hai khí không màu này phản ứng với dung dịch nước brom thì khí làm nhạt màu dung dịch nước brom là xiclopropan, còn khí không làm mất màu dung dịch nước brom là propan.

Bài 5 (trang 121 SGK Hóa 11):

Xicloankan đơn chức X có khối lượng riêng so với nitơ là 2,0. Lập công thức phân tử của X. Viết phương trình hóa học (ở công thức cấu tạo) minh họa cho tính chất hóa học của X, biết X phản ứng với H2 (xt Ni) chỉ tạo ra một sản phẩm duy nhất.

Hướng dẫn giải chi tiết:

Gọi CTPT của đơn chất xicloankan X cần tìm là C2H2n+2 (n 3)

MCnH2n = 2MN2 = 2,28 = 56 14n = 56 n = 4 C4H8

Do X phản ứng với H2 (xúc tác Ni) chỉ tạo ra một sản phẩm duy nhất nên CTCT của X là:

Phương trình toán học minh họa tính chất hóa học của X là:

Như vậy, bài báo này đã cung cấp cho độc giả những kiến ​​thức cơ bản quan trọng về xicloankan. Monkey mong rằng những thông tin trên sẽ giúp các bạn hiểu rõ hơn về xicloankan và có thể vận dụng kiến ​​thức đã học để giải thành thạo các bài tập liên quan. CLICK “NHẬN CẬP NHẬT” ở đầu trang để không bỏ lỡ những bài học Hóa học thú vị khác!

Bạn thấy bài viết Xicloankan: Cấu tạo phân tử, tính chất, ứng dụng và cách điều chế có khắc phục đươc vấn đề bạn tìm hiểu ko?, nếu ko hãy comment góp ý thêm về Xicloankan: Cấu tạo phân tử, tính chất, ứng dụng và cách điều chế bên dưới để lasting.edu.vn có thể thay đổi & cải thiện nội dung tốt hơn cho các bạn nhé! Cám ơn bạn đã ghé thăm Website: lasting.edu.vn

Nhớ để nguồn bài viết này: Xicloankan: Cấu tạo phân tử, tính chất, ứng dụng và cách điều chế của website lasting.edu.vn