Xicloankan là gì? Tại sao nó lại quan trọng trong ngành công nghiệp hiện nay? Được biết đến như một yếu tố không thể thiếu, Xicloankan đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Hãy cùng Laginhi.com khám phá sâu hơn về cấu trúc phức tạp cũng như các ứng dụng đa dạng của Xicloankan trong bài viết dưới đây. Đừng bỏ lỡ cơ hội tìm hiểu về một trong những chất này có ảnh hưởng lớn đến cuộc sống hàng ngày của chúng ta.
Xicloankan là gì?
Định nghĩa: Xicloankan được biết đến là các hydrocarbon no mạch vòng, trong đó các nguyên tử cacbon kết nối với nhau để tạo thành mạch vòng. Chúng có thể bao gồm một hoặc nhiều vòng, tuy nhiên, ở đây chúng ta chỉ xem xét về xicloankan đơn vòng (có một vòng).
Bạn đang xem: Xicloankan là gì? Cấu tạo, tính chất và cách điều chế của Xicloankan
Một số loại xicloankan đơn giản có công thức cấu trúc và tên như sau:
Công thức cấu tạo và isomers:
- Công thức tổng quát: CnH2n(n≥3)
- Các đồng phân: Xicloankan bao gồm 5 loại isomers: Anken, isomers về kích thước vòng (n ≥ 4), vị trí nhánh trên vòng (n ≥ 5), cấu trúc của nhánh (n ≥ 6) và isomer hình học với 3 cạnh vòng.
Cách đặt tên: Được biết đến là các tên thay thế của các isomers. Cách đặt tên cho xicloankan đơn vòng – không có nhánh thực hiện như sau:
- Ghép từ “xiclo” vào tên của alkane mạch chính không nhánh có cùng số nguyên tử cacbon.
- Ví dụ: Xiclobutan, Metylxiclohexan,…
**Tính chất vật lý của Xicloankan**
Vì cùng là ankan nên Xicloankan có các tính chất vật lý chung tương tự như ankan. Tuy nhiên chúng cũng có một vài tính chất riêng biệt khác như sau:
- Nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy và tỷ trọng cao hơn ankan.
- Đều nhẹ hơn nước, không tan trong nước nhưng tan được trong các dung môi hữu cơ.
- Có thể hòa tan được nhiều chất hữu cơ khác.
- Xiclopropan và xiclobutan sẽ tồn tại ở thể khí trong điều kiện thường còn xiclopentan và xiclohexan tồn tại ở thể lỏng.
Ankan
Công thức hóa học
Điểm sôi (°C)
Điểm nóng chảy (°C)
Tỉ trọng chất lỏng [g·cm−3] (tại 20 °C)
Cyclononane C9H18169 448 750.8534
Cyclopentane C5H10 49.2 −93.9 0.751
Cyclohexane C6H12 80.7 44 687 0.778
Cyclodecane C10H20 201 448 430.871
Cyclopropane C3H6 −33 −128
Trong số các loại ankan, tính chất vật lý của Xicloankan có đặc điểm riêng như nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy và khả năng tan trong các dung môi hữu cơ. Điều này khiến cho Xicloankan trở thành một phần quan trọng trong các ứng dụng hóa học và công nghiệp.
Tính chất hóa học của Xicloankan
Xicloankan chia sẻ nhiều đặc điểm hóa học tương đồng với các ankan. Cấu trúc của xicloankan bền vững với liên kết xích, tạo điều kiện cho các phản ứng hóa học đặc sắc.
Phản ứng thế
Phản ứng này diễn ra khi ở trong môi trường ánh sáng và nhiệt độ cao, khi đó hydro trong cycloalkane sẽ bị thay thế bởi halogen.
Ví dụ về phản ứng thế có thể được mô tả qua các phương trình hóa học sau:
- C6H12 (Cyclohexane) + Cl2 → C6H11Cl + HCl
- C5H10 (cyclopentane) + Br2 → C5H10Br + HBr
Phản ứng cộng
Phản ứng cộng mở vòng là một phần quan trọng trong hóa học hữu cơ. Khi tham gia phản ứng với H2 dưới điều kiện đun nóng và với xúc tác niken, phản ứng này sẽ xảy ra và đứt gãy một trong các liên kết C-C của vòng. Kết quả là hai nguyên tử hidro sẽ cộng vào hai đầu liên kết vừa gãy, tạo thành ankan mới. Ví dụ cụ thể bao gồm:
- C3H6 + H2 → C3H8
- C4H8 + H2 → C4H10
Đáng chú ý, chỉ các xicoankan 4 cạnh mới tham gia phản ứng cộng mở vòng với H2. Đối với các xicloankan vòng 3 cạnh, chúng có thể tác động với axit hoặc dung dịch brom, khiến mất màu dung dịch brom, dẫn đến việc sử dụng brom để phân biệt chúng.
Xem thêm : Ô tô kê là gì? Otoke là gì? Hay nhầm lẫn Otoke với từ nào?
Chẳng hạn, phản ứng của xiclopropan với dung dịch brom được mô tả như sau:
- C3H6 + Br2 → Br−CH2−CH2−CH2−Br
- C3H6 + HBr → CH3−CH2−CH2−Br
Phản ứng tách
Phản ứng tách được biết đến với cái tên phản ứng dehydrogen hóa, là quá trình xảy ra khi một xicloankan bị thực hiện tách hidro ra khỏi phân tử.
- Ví dụ: C6H11CH3 → xt,t∘C6H5CH3 + 3H2
Phản ứng oxi hóa
Khi xicloankan cháy và phát ra nhiệt, bạn đang chứng kiến một phản ứng oxi hóa. Phương trình tổng quát cho phản ứng này là: CnH2n + (3n2)O2 → nCO2 + nH2O.
- Quan trọng là: nCO2 = nH2O
- Ví dụ cụ thể: C6H12 + 9O2 → 6CO2 + 6H2O
Cách điều chế Xicloankan
Phương pháp phổ biến nhất hiện nay để điều chế xicloankan là thông qua quy trình chưng cất dầu mỏ.
Ngoài ra, bạn có thể tạo ra chúng theo 2 cách sau:
- Sử dụng Ankan tương ứng để tách H2 ra. Ví dụ như phương trình sau:
CH3(CH2)4CH3 → H2 + C6H12
- Sử dụng dẫn xuất 1,n – đibromankan (với n > 2) để tách Br2 ra. Ví dụ như phương trình sau:
CnH2nBr2 + Zn → CnH2n + ZnBr2
Ứng Dụng của Xicloankan
Xicloankan, với tính chất tương tự như ankan, cũng được áp dụng trong nhiều lĩnh vực giống như ankan. Nó được sử dụng rộng rãi làm nhiên liệu đốt, dung môi hoặc nguyên liệu để sản xuất các chất khác hoặc các dẫn xuất Cyclalkane có thể được sử dụng làm chất làm mát trong các động cơ…
Ví dụ cụ thể về quá trình điều chế xiclohexanon từ xiclohexa như sau: C6H12 → HOCH(CH1)5 (quá trình phản ứng cần sự hiện diện của O2 và CO2).
Công thức cấu tạo của Xicloankan là gì? Tính chất hóa học, cách điều chế và một số bài tập điển hình về Xicloankan? Nội dung bài viết dưới đây sẽ cùng bạn tìm hiểu về chủ đề này!.
Xicloankan là gì?
Định nghĩa: Xicloankan được biết đến là những Hidrocacbon (liên kết với các nguyên tử Hidro hoặc gốc ankyl) no mạch vòng, nghĩa là các nguyên tử cacbon liên kết với nhau bằng liên kết tạo ra mạch vòng. Chúng có thể có một hoặc nhiều vòng, tuy nhiên, tại bài này chúng ta chỉ xét các xicloankan đơn vòng (có một vòng).
Một số xicloankan đơn giản có công thức cấu tạo và tên gọi như bảng sau:
Công thức cấu tạo và đồng phân:
- Công thức tổng quát: CnH2n(n≥3)
- Các đồng phân: Xicloankan có 5 loại đồng phân là Anken, đồng phân về độ lớn của vòng (n ≥ 4), vị trí nhánh trên vòng (n ≥ 5), cấu tạo nhánh (n ≥ 6) và đồng phần hình học với vòng 3 cạnh.
Cách gọi tên: Hay còn được biết là tên thay thế của các đồng phân. Ta gọi tên các xicloankan đơn vòng – không nhánh bằng cách sau:
- Ghép từ xiclo vào tên của ankan mạch không nhánh có cùng số nguyên tử cacbon.
- Từ đó ta có: Tên gọi = Số chỉ vị trí mạch nhánh (nếu có nhiều nhánh) + tên nhánh + xiclo + tên mạch chính + an
Xem thêm : Bựa là gì? Bựa là gì trên Facebook? Ý nghĩa của từ bựa
Ví dụ: Xiclobutan, Metylxiclohexan,…
Tính chất vật lý của Xicloankan
Vì cùng là ankan nên Xicloankan có các tính chất vật lý chung tương tự như ankan. Tuy nhiên chúng cũng có một vài tính chất riêng biệt khác như:
- Nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy và tỷ trọng cao hơn ankan.
- Đều nhẹ hơn nước, không tan trong nước nhưng tan được trong các dung môi hữu cơ.
- Có thể hòa tan được nhiều chất hữu cơ khác.
- Xiclopropan và xiclobutan sẽ tồn tại ở thể khí trong điều kiện thường còn xiclopentan và xiclohexan tồn tại ở thể lỏng.
Tính chất hóa học của Xicloankan
Tương tự như tính chất vật lý, tính chất hóa học của xicloankan có điểm chung và tương đồng với các ankan bởi nó cũng chỉ chứa các liên kết xích ma bền, từ đó tạo ra các phản ứng hóa học.
Phản ứng thế
Đây là phản ứng xảy ra trong điều kiện được chiếu sáng và đun nóng, lúc này hidro trong xicloankan sẽ bị thay thế bởi halogen.
Ví dụ phản ứng thế với phương trình hóa học sau:
- C6H12 (Cyclohexane) + Cl2 → C6H11Cl + HCl
- C5H10 (xiclopentan) + Br2 → C5H10Br + HBr
Phản ứng cộng
Đây là phản ứng cộng mở vòng khi tham gia phản ứng với H2 với điều kiện được đun nóng với xúc tác niken. Phản ứng xảy ra và làm gãy một trong các liên kết C-C của vòng, từ đó hai nguyên tử hidro cộng vào hai đầu liên kết vừa gãy => tạo thành ankan tương ứng khác. Ví dụ:
- C3H6 + H2 → C3H8
- C4H8 + H2 → C4H10
Cần lưu ý rằng, các xicoankan 4 cạnh chỉ tham gia phản ứng cộng mở vòng với H2. Các xicloankan vòng 3 cạnh thì có thể tác dụng với axit hoặc dung dịch brom và làm mất màu dung dịch brom, nên có thể dùng brom để nhận biết đồng phân này.
Ví dụ phản ứng của xiclopropan tác dụng với dung dịch brom theo như phương trình sau:
- C3H6 + Br2 → Br−CH2−CH2−CH2−Br
- C3H6 + HBr → CH3−CH2−CH2−Br
Phản ứng tách
Phản ứng tách gọi gọi là phản ứng dehidro hóa, phản ứng này xảy ra khi xicloankan bị tách hidro.
Ví dụ: C6H11CH3 → xt,t∘C6H5CH3 + 3H2
Phản ứng oxi hóa
Đây là phản ứng khi xicloankan cháy và tỏa nhiệt. Phương trình tổng quát của phản ứng này là: CnH2n + (3n/2)O2 → nCO2 + nH2O
Mời bạn tham khảo tiếp trên trang web của chúng tôi để cập nhật thông tin đầy đủ và chi tiết nhất về Xicloankan.
Nguồn: https://laginhi.com
Danh mục: News
