Ankadien: Hướng dẫn lý thuyết và giải bài tập chi tiết

Định nghĩa ankadien là gì? 

Ankadien được định nghĩa là hidrocacbon không no dạng mạch hở. Trong phân tử hợp chất này chứa 2 liên kết đôi. 

• Ankadien có công thức tổng quát là: CnH2n-2 (với n≥ 3).

• Tên gọi: Cách gọi tên Ankadien tổng quát là: Số chỉ vị trí nhánh – tên nhánh + tên mạch chính + a – số chỉ vị trí nối đôi – dien

• Ví dụ:

CH2 = C = CH2: Propadien

CH2 – C = CH – CH3: buta -1,2 – dien

CH2 = CH – CH = CH2: buta -1,3 – dien

Phân loại ankađien 

Dựa vào vị trí tương đối giữa hai liên kết đôi, Ankadien có thể được chia thành 3 loại:

• Ankadien có 2 liên kết đôi cạnh nhau: -C=C=C-. Ví dụ: Anlen CH2 = C = CH2.

• Ankadien liên hợp với hai liên kết đôi cách nhau bởi 1 liên kết đơn: -C=C-C=C-

Công thức tổng quát của Ankadien liên hợp là gì? Ankadien liên hợp có công thức tổng quát là CnH2n-2 (với n≥ 4).

Ví dụ: Các ankadien liên hợp như bita-1,3đien CH2=CH-CH=CH2 và isopren CH2=C(CH3)-CH=CH2 được nhắc đến phổ biến với nhiều ứng dụng thực tế. 

Butadien: CH2 = CH-CH = CH2

Isopren: CH2 = C - CH = CH2 

                          |

                        CH3

• Ankadien có 2 liên kết đôi cách nhau từ 2 liên kết đơn trở lên: -C=C-C-C=C-. Ví dụ: penta - 1,4-đien CH2 = CH-CH2-CH=CH2

3 tính chất hóa học quan trọng của ankadien

Đâu là những tính chất hóa học quan trọng của ankadien mà bạn cần nhớ? Cùng tìm hiểu 3 tính chất đặc trưng của ankadien thông qua: Phản ứng cộng, phản ứng trùng hợp của halogen và phản ứng oxi hóa halogen. 

Phản ứng cộng của ankadien 

Tương tự anken, buta-1,3-đien có thể tham gia phản ứng cộng với hidro (khi có xúc tác niken), halogen và hidro halogenua. Tùy theo điều kiện, phản ứng sẽ xảy ra tại một trong hai liên kết đôi (cộng 1,2) hoặc cộng vào hai đầu ngoài của hai liên kết đôi (cộng 1,4) hoặc cộng đồng thời vào hai liên kết đôi. 

Cộng hidro

CH2=CH - CH=CH2 + 2H2 → CH3 - CH2 - CH2 - CH3 (Ni, nhiệt độ)                                 

Cộng brom

Ankadien + br2 có khả năng cộng 1.2 ở điều kiện nhiệt độ -80oC và cộng 1.4 ở điều kiện 40oC.

• Cộng 1.2:

CH2=CH - CH=CH2 + Br2 (dd) → CH2=CH-CHBr-CH2Br (-80 độ C)

• Cộng 1.4:

CH2=CH-CH=CH2 + Br2 (dd) → CH2Br - CH=CH-CH2Br (40 độ C)

• Cộng đồng thời vào 2 liên kết nối đôi:

CH2=CH - CH = CH2 + 2Br2 (dd) → CH2Br - CHBr - CHBr - CH2Br

Cộng hidro halogen

• Cộng 1.2: 

CH2 = CH - CH = CH2 = HBr → CH2 = CH - CHBr - CH3 (-80 độ C)                                        

• Cộng 1.4: 

CH2 = CH - CH = CH2 + HBr → CH3 - CH = CH - CH2Br (40 độ C)

                                                              (sản phẩm chính)

Phản ứng trùng hợp của halogen

Khi có mặt kim loại natri hoặc các chất xúc tác, buta-1.3- đien sẽ tham gia phản ứng trùng hợp, chủ yếu theo kiểu 1,4: 

nCH2=CH-CH=CH2 → (-CH2-CH=CH-CH2-)n (polobutaddien) Điều kiện: Nhiệt độ, p, xúc tác. 

Phản ứng oxi hóa halogen

Trong tính chất hóa học của ankadien, phản ứng oxi hóa halogen cũng là một tính chất quan trọng, bao gồm: Phản ứng oxi hóa hoàn toàn và phản ứng oxi hóa không hoàn toàn. 

• Phản ứng oxi hóa hoàn toàn

Ví dụ: 2C4H6 + 11O2 → 8CO2 + 6H2O (nhiệt độ)

• Phản ứng oxi hóa không hoàn toàn. 

Tương tự anken, Buta-1,3-đien và isopren cũng làm mất màu dung dịch kali pemanganat KMnO4.

2 cách điều chế ankadien

Có hai phương pháp điều chế ankadien chủ yếu, đó là:

• Điều chế buta-1,3-đien từ butan hoặc butilen theo phương trình: 

CH3 - CH2 - CH2 - CH3 → CH2=CH-CH=CH2 + 2H2 (nhiệt độ, xúc tác)

• Điều chế isopren bằng cách tách hidro của isopentan theo phương trình: 

CH3 - CH(CH3) - CH2 - CH3 → CH2 = C (CH3) - CH = CH2 + 2H2 (xúc tác, nhiệt độ)

Sơ đồ tóm tắt kiến thức ankadien

Ứng dụng của ankadien trong đời sống

Đối với ứng dụng ankadien, thì các ankadien liên hợp như buta-1,3dien CH2=CH-CH=CH2 và isopren CH2=C(CH3)-CH=CH2 có nhiều ứng dụng thực tế. Nhờ phản ứng trùng hợp đặc trưng, hai hợp chất này có thể điều chế ra polibutadien hoặc pollosopren là những chất có tính đàn hồi cao, được dùng để sản xuất cao su như cao su buna, cao su isopren... Cao su buna được sử dụng trong việc làm lốp xe, nhựa trám thuyền. 

Xem thêm: 

• Ankan: Định nghĩa, tính chất, ứng dụng và cách điều chế
• Xicloankan: Cấu tạo phân tử, tính chất, ứng dụng và cách điều chế

Bài tập về ankadien SGK Hóa học 11 kèm lời giải chi tiết

Những bài tập Hoá học 11 dưới đây sẽ giúp bạn đọc nắm chắc lý thuyết và ôn tập sâu kiến thức về ankadien thông qua những hướng dẫn giải bài tập bằng các phương pháp giải hay, ngắn gọn nhất. 

Giải bài 1 trang 135 SGK Hóa 11

Thế nào là ankađien, ankađien liên hợp? Viết công thức cấu tạo và gọi tên các ankađien liên hợp có công thức phân tử C4H6, C5H8

Gợi ý đáp án: 

Định nghĩa :

• Ankađien là hiđrocacbon mạch hở có hai liên kết đôi C=C trong phân tử.

• Ankađien có hai liên kết đôi cách nhau 1 liên kết đơn được gọi là ankađien liên hợp.

Giải bài 2 SGK Hóa 11 trang 135

Viết phương trình hóa học ( ở dạng công thức cấu tạo) của các phản ứng xảy ra khi:

a. Isopren tác dụng với hidro (xúc tác Ni)

b. Isopren tác dụng với brom trong (trong CCl4) Các chất được lấy theo tỉ lệ số mol 1 : 1 tạo ra sản phẩm theo kiểu cộng 1, 4.

c. Trùng hợp isopren theo kiểu 1,4.

Gợi ý đáp án: 

Giải bài 3 SGK trang 135 Hóa 11

Oxi hóa hoàn toàn 0,680 gam ankađien X thu được 1,120 lít CO2 (đktc)

a. Tìm công thức phân tử của X

b. Tìm công thức cấu tạo có thể có của X

Gợi ý đáp án: 

a. Gọi CTPT của ankađien X là CnH2n-2 (n ≥ 3)

nCO2 = 1.12/ 22.4 = 0.05mol

                       CnH(2n-2) + (3n-1)/2 x O2 → NCO2 + (n-1)H2O

Theo PT:        (14n-2) g                                      n mol

 Theo đề bài:  0.68                                            0.05mol

⇒ (14n-2).0,05 = 0,68.n ⇒ n = 5 ⇒ CTPT X: C5H8

b. CTCT có thể có của X là:

CH2=C=CH-CH2-CH3

CH2=CH-CH=CH-CH3

CH2=CH-CH2-CH=CH2

CH3-CH=C=CH-CH3

CH2= C(CH)-CH = CH2

Giải bài 4 trang 135 Hóa 11 SGK

Khi cho buta-1,3-đien tác dụng với H2 ở nhiệt độ cao, có Ni làm xúc tác, có thể thu được

A. Butan ;    B. Isobutan ;    C. Isobutilen ;    D. Pentan

Lời giải: Đáp án A

PTHH: CH2=CH-CH=CH2 + 2H2 → CH3-CH2-CH2-CH3 (Ni, nhiệt độ)

Giải bài 5 Hóa 11 SGK trang 136

Hợp chất nào sau đây cộng hợp H2 tạo thành isopentan?

Gợi ý đáp án:  Đáp án B

PTHH: 

CH2=CH-C(CH3)=CH2 + 2H2 → CH3-CH2-CH(CH3)-CH3 (Ni, nhiệt độ)

Trên đây là những kiến thức cơ bản và quan trọng nhất về ankadien, bao gồm: Ankadien là gì, phân loại, tính chất, điều chế và ứng dụng của chúng. Monkey chúc bạn có thể vận dụng tốt những kiến thức thú vị này trong những bài tập thực hành môn Hóa học cũng như thực tiễn đời sống. Nhấn NHẬN CẬP NHẬT ở phần đầu trang để không bỏ lỡ những thông tin bổ ích khác về môn Hóa học nhé!