Tính chất hóa học của Hydrocarbon không no – Các phản ứng đặc trưng

Tính chất hóa học của Hydrocarbon không no – Các phản ứng đặc trưng Hydrocarbon là hợp chất hữu cơ chỉ chứa nguyên tố C và H. Trong số đó, ...

Tính chất hóa học của Hydrocarbon không no – Các phản ứng đặc trưng

Hydrocarbon là hợp chất hữu cơ chỉ chứa nguyên tố C và H. Trong số đó, hydrocarbon không no (alkene, alkyne và các dẫn xuất mạch vòng không no) có một đặc điểm nổi bật: chứa liên kết π (liên kết đôi hoặc ba). Chính liên kết π này tạo nên tính chất hóa học đặc trưng, giúp hydrocarbon không no có hoạt tính cao hơn nhiều so với hydrocarbon no.

Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu chi tiết các phản ứng hóa học đặc trưng của hydrocarbon không no, từ đó thấy rõ sự khác biệt so với hydrocarbon no.

1. Đặc điểm chung về tính chất hóa học của hydrocarbon không no

Do chứa liên kết π, hydrocarbon không no dễ tham gia các phản ứng cộng (addition).

Khả năng tham gia phản ứng trùng hợp (polymerization), tạo nên nhiều vật liệu quan trọng.

Một số hydrocarbon không no còn có thể bị oxi hóa hoặc tham gia phản ứng thế đặc trưng (như toluen, stiren...).

2. Các phản ứng đặc trưng của Hydrocarbon không no

2.1. Phản ứng cộng (Addition reaction)

Đây là phản ứng đặc trưng nhất của hydrocarbon không no. Liên kết π kém bền nên dễ bị phá vỡ, tạo liên kết σ mới.

a) Cộng halogen (Cl₂, Br₂) - Phản ứng halogen hóa:

Xảy ra dễ dàng ở điều kiện thường. Phản ứng làm mất màu dung dịch brom, được dùng để nhận biết hiđrocacbon không no.

Phương trình minh họa:

CH2=CH2+Br2→CH2Br–CH2Br
CH≡CH+2Br2→CHBr2−CHBr2

Ứng dụng: Phản ứng cộng brom trong dung dịch CCl₄ là thí nghiệm kinh điển để nhận biết liên kết đôi/triple (dung dịch brom mất màu).

b) Cộng hiđro halogenua (HX: HCl, HBr, HI)

Tuân theo quy tắc Mác-côp-nhi-côp (Markovnikov): Nguyên tử hiđro (H) sẽ cộng vào nguyên tử cacbon mang liên kết đôi có nhiều hiđro hơn, và phần còn lại của phân tử (X) sẽ cộng vào nguyên tử cacbon còn lại.

Nguyên tử H ưu tiên cộng vào C của liên kết đôi có nhiều H hơn.

Ví dụ:

CH3–CH=CH2+HBr→CH3–CHBr–CH3

Ngoài ra, trong điều kiện có peroxide (chất khơi mào gốc tự do), phản ứng có thể đi theo quy tắc anti-Markovnikov.

c) Cộng hiđro (H₂) – Phản ứng hiđro hóa

Xảy ra dưới xúc tác kim loại (Ni, Pt, Pd) và nhiệt độ:

CH2=CH2+H2(t°,Ni)→CH3–CH3
CH≡CH+2H2(Ni,t∘)→CH3−CH3

Ứng dụng: sản xuất margarine từ dầu thực vật (chứa liên kết đôi).

d) Cộng nước (H2O):

Tuân theo quy tắc Markovnikov, xúc tác bởi axit (H2SO4).

CH3−CH=CH2+H2O(xt:H2SO4,t∘)→ CH3−CH(OH)−CH3

(sản phẩm chính là propan-2-ol)

3.2. Phản ứng trùng hợp (Polymerization)

Liên kết đôi có thể mở ra, nối nhiều phân tử nhỏ (monomer) thành phân tử lớn (polymer).

Ví dụ:

nCH2=CH2→(−CH2–CH2−)n(polietilen)

Ứng dụng: tạo các polymer công nghiệp như polietilen (PE), polipropilen (PP), polivinyl clorua (PVC).

3.3. Phản ứng oxi hóa

Hydrocarbon không no dễ bị oxi hóa hơn hydrocarbon no.

a) Oxi hóa hoàn toàn (phản ứng đốt cháy).

Khi đốt cháy:

CxHγ+O2→CO2+H2O

Giải phóng nhiều năng lượng, được ứng dụng trong nhiên liệu hóa thạch (tạo ra CO2 và H2O).

b) Oxi hóa không hoàn toàn

Với dung dịch KMnO₄ loãng (thuốc tím), hydrocarbon không no làm mất màu dung dịch tím.

Ví dụ:

CH2=CH2+[O]→HO–CH2–CH2–OH
3CH2=CH2+2KMnO4+4H2O→3HO−CH2−CH2−OH+2MnO2↓+2KOH

Đây là phản ứng thí nghiệm nhận biết alkene trong phòng học.

3.4. Phản ứng thế (đặc biệt ở alkyne và vòng thơm không no)

Ở nhiệt độ cao, alkyne có thể tham gia phản ứng thế với halogen hoặc ion kim loại.

giải thích: Nguyên tử hidrogen liên kết với carbon mang liên kết ba ở đầu mạch có tính acid yếu. Nó có thể bị thay thế bởi ion kim loại nặng như Ag+ hoặc Cu+. Phản ứng này dùng để nhận biết alktne đầu mạch.

Ví dụ:

CH≡CH+2AgNO3+2NH3→AgC≡CAg+2NH4NO3
CH≡CH+2AgNO3+2NH3→AgC≡CAg↓+2NH4NO3

(Kết tủa bạc axetilua màu vàng nhạt)

Đây là phản ứng thế kim loại bạc hoặc đồng, dùng để nhận biết liên kết ba đầu mạch.

4. So sánh với hydrocarbon no

5. Ứng dụng thực tiễn của Hydrocarbon không no

Sản xuất polymer: nhựa PE, PP, PVC từ phản ứng trùng hợp alkene.

Công nghiệp thực phẩm: hydro hóa dầu thực vật → margarine.

Y học & hóa dược: tổng hợp dược phẩm từ dẫn xuất alkyne, alkene.

Phân tích hóa học: thuốc thử KMnO₄, dung dịch brom để nhận biết liên kết π.

6. Kết luận

Hydrocarbon không no có tính chất hóa học đặc trưng nhờ sự hiện diện của liên kết π, nổi bật là các phản ứng cộng, trùng hợp và oxi hóa. Nhờ đó, chúng đóng vai trò quan trọng trong công nghiệp hóa dầu, sản xuất vật liệu polymer và nhiều lĩnh vực khoa học – kỹ thuật. Việc hiểu rõ tính chất của hydrocarbon không no không chỉ giúp nắm vững lý thuyết hóa học lớp 11 mà còn mở rộng kiến thức ứng dụng trong đời sống và sản xuất hiện đại.

Xem thêm: Chuyên đề về Arene (Hidrocarbon thơm).

Bài tập trắc nghiệm lý thuyết Arene hóa học 11 Chân trời sáng tạo.

Cách viết công thức cấu tạo và tên gọi các Arene có công thức phân tử C9H12 Hóa 11 Chân trời sáng tạo.

Hướng dẫn đọc tên gốc Hydrocarbon Hóa 11 Chân trời sáng tạo.

Phản ứng oxi hóa không hoàn toàn của Arene Hóa 11 Chân trời sáng tạo.

Lý thuyết bài 13 Hydrocarbon không no: Cách viết công thức cấu tạo và gọi tên đồng phân Arene Hidrocarbon thơm Hóa 11.

Tính chất hóa học của Benzene Toluene Styrene Hóa Học 11.

Tìm công thức phân tử Arene thông qua đốt cháy Hóa học 11.

Toán hiệu suất phản ứng Hidrocarbon thơm Hóa học 11.

Bài tập nhận biết các chất Hidrocarbon thơm Benzene Toluene Styrene Hóa 11.

Alkene:

Hướng dẫn cách đọc tên gốc Hydrocarbon - Hóa 11 chân trời sáng tạo.