[CHUẨN NHẤT] Ứng dụng của Ankan trong đời sống

Dựa trên tính chất hóa học của ankan, nó được ứng dụng rất nhiều trong đời sống. Cụ thể:

– Ankan dùng làm nguyên liệu trong đèn xì để hàn, cắt kim loại.

– Làm dầu bôi mỡ bôi trơn, chống gỉ.

– Sáp pha thuốc mỡ và đun nấu

– Làm dung môi.

– Ứng dụng để tổng hợp nhiều chất hữu cơ khác như CH3Cl, CH2Cl2 , CCl4, CF2Cl2…

a) Trong công nghiệp

Metan và các đồng đẳng được tách từ khí thiên nhiên và dầu mỏ (xem bài Dầu mỏ).

b) Trong phòng thí nghiệm

Khi cần một lượng nhỏ metan, người ta nung natri axetat với vôi tôi xút, hoặc có thể cho nhôm cacbua tác dụng với nước:

– Ở điều kiện thường, các ankan từ C1 đến C4 ở trạng thái khí, từ C5 đến khoảng C18 ở trạng thái lỏng, từ khoảng C18 trở đi ở trạng thái rắn.

– Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi và khối lượng riêng của ankan nói chung đều tăng theo số lượng nguyên tử cacbon trong phân tử tức là tăng theo phân tử khối. Ankan nhẹ hơn nước.

– Ankan không tan trong nước, khi trộn vào nước thì tách lớp nổi lên trên người ta nói chúng kị nước. Ankan là những dung môi không phân cực hòa tan tốt những chất không phân cực như dầu, mỡ… chúng là những chất ưa dầu mỡ và ưa bám dính quần áo, lông, da. Những ankan lỏng có thể thấm qua da và màng tế bào.

– Ankan đều là những chất không màu.

– Các ankan nhẹ nhất như metan, etan, propan là những khí không mùi. Ankan từ C5 – C10 có mùi xăng, từ C10– C16 có mùi dầu hỏa. Các ankan rắn rất ít bay hơi nên hầu như không mùi.

Ở phân tử ankan chỉ có các liên kết C−C và C−H. Đó là các liên kết σσ bền vững, vì thế ankan tương đối trơ về mặt hóa học: Ở nhiệt độ thường chúng không phản ứng với axit, bazơ và chất oxi hóa mạnh (như KMnO4). Vì thế ankan còn có tên là parafin, nghĩa là ít ái lực hóa học.
Dưới tác dụng của ánh sáng, xúc tác và nhiệt, ankan tham gia các phản ứng thế, phản ứng tách và phản ứng oxi hóa.

Phản ứng thế H bằng halogen thuộc loại phản ứng halogen hóa, sản phẩm hữu cơ có chứa halogen gọi là dẫn xuất halogen.

Clo thế H ở cacbon bậc khác nhau Brom hầu như chỉ thế H ở cacbon bậc cao. Flo phản ứng mãnh liệt nên phân hủy ankan thành C và HF. Iot quá yếu nên không phản ứng với ankan.

Cơ chế phản ứng halogen hóa ankan

Phản ứng clo hóa và brom hóa ankan xảy ra theo cơ chế gốc – dây chuyền.
 

(1): Phân tử clo hấp thụ ánh sáng bị phân cắt đồng li thành 2 nguyên tử clo.

(2): Nguyên tử clo là một gốc tự do hoạt động, nó ngắt lấy nguyên tử HH từ CH4 tạo ra HCl và gốc tự do ..CH3 .

(3): Gốc ..CH3 không bền, nó tách lấy nguyên tử Cl từ Cl2 để trở thành CH3Cl bền hơn. Nguyên tử Cl.Cl. mới sinh ra ở phản ứng (3) lại tác dụng với CH4 làm cho phản ứng (2) và (3) lặp đi lặp lại tới hàng chục ngàn lần như một dây chuyền.

(4)(5)(6): Các gốc tự do kết hợp với nhau thành các phân tử bền hơn

4.2. Phản ứng tách (gãy liên kết C−C và C−H)
 

Nhận xét: Dưới tác dụng của nhiệt và xúc tác (Cr2O3,Fe,Pt,…) các ankan không những bị tách hiđro tạo thành hiđrocacbon không no mà còn bị gãy các liên kết C−C tạo ra các phân tử nhỏ hơn.

4.3. Phản ứng oxi hóa

– Metan cháy tạo thành khí cacbon đioxit và hơi nước.

– Phản ứng trên tỏa nhiều nhiệt. Hỗn hợp gồm một thể tích metan và hai thể tích oxi là hỗn hợp nổ mạnh.

– Các ankan đầu dãy đồng đẳng đều rất dễ cháy và tỏa nhiều nhiệt. Khí CO2, hơi nước và nhiệt tạo ra nhanh hơn nên có thể gây nổ.

-Nếu không đủ oxi, ankan bị cháy không hoàn toàn, khi đó ngoài CO2 và H2O còn tạo ra các sản phẩm như CO, muội than, không những làm giảm năng suất tảo nhiệt mà còn gây độc hại cho môi trường.

-Khi có xúc tác và nhiệt độ thích hợp, ankan bị oxi hóa không hoàn toàn tạo thành dẫn suất chứa oxi.

4.4. Phản ứng nhiệt phân