Tính chất hóa học của ankin, hóa học phổ thông

III. Tính chất hóa học của ankin

* Nhận xét: Ankin có 2 liên kết π bền hơn anken nên ngoài việc tham gia phản ứng cộng và oxi hóa (thể hiện tính chất của hidrocacbon không no) thì ankin còn có khả năng tham gia phản ứng thế với ion kim loại (tính chất đặc trưng của ankin có liên kết 3 đầu mạch).

1. Phản ứng cộng hợp

– Giai đoạn 1: Liên kết ba → Liên kết đôi

– Giai đoạn 2: Liên kết đôi → Liên kết đơn

a. Cộng hợp H₂: (điều kiện phản ứng Ni, t⁰) → ankan

Ví dụ:       

CH ≡ CH + H₂  \[\overset{t{o},Ni}{\rightarrow}\] CH₂ – CH₃

CH ≡ CH + H₂ \[\overset{t{o},Pd}{\rightarrow}\] CH₂ = CH₂

Tổng quát: C_nH_2n-2 + 2H₂ → C_nH_2n+2

– Nếu điều kiện phản ứng Pd/PbCO₃, t⁰ phản ứng dừng lại ở giai đoạn 1.

C_nH_2n-2 + H₂ → C_nH_2n

* Lưu ý:

– Tuỳ thuộc vào xúc tác được sử dụng mà phản ứng cộng H₂ vào ankin xảy ra theo các hướng khác nhau.

– Thường thì phản ứng cộng H₂ vào ankin thường tạo ra hỗn hợp gồm nhiều sản phẩm.

– Số mol khí giảm = số mol H₂ tham gia phản ứng.

b. Cộng brom

C_nH_2n-2 + Br₂ → C_nH_2n-2Br₂

C_nH_2n-2 + 2Br₂ → C_nH_2n-2Br₄

* Lưu ý:

– Khối lượng dung dịch brom tăng chính là khối lượng ankin đã phản ứng.

c. Cộng hợp hiđrohalogenua

CH≡CH + HCl → CH₂=CHCl (vinyl clorua)  (Hg₂Cl₂ ở 150 đến 200⁰C)

CH≡CH + HCN → CH₂=CH-CN (nitrin acrylic)

CH≡CH + CH₃COOH → CH₃COOCH=CH₂ (vinylaxetat)

CH≡CH + C₂H₅OH → CH₂=CH-O-CH₃ (etylvinylete)

d. Cộng H₂O 

– C₂H₂ → anđehit

CH≡CH + H₂O → CH₃ – CHO (H₂SO₄, HgSO₄, 80⁰C)

– Ankin khác → xeton

CH≡C-CH₃ + H₂O → CH₃-CO-CH₃ (H⁺)

2. Phản ứng trùng hợp

– Đime hóa (điều kiện phản ứng: NH₄Cl, Cu₂Cl₂, t⁰)

2CH≡CH → CH≡C-CH=CH₂ (vinyl axetilen)

– Trime hóa (điều kiện phản ứng: C, 600⁰C)

3CH≡CH → C₆H₆ (benzen)

– Trùng hợp (polime hóa) (điều kiện phản ứng: xt, t⁰, p)

nCH≡CH → (-CH=CH-)_n  (nhựa cupren)

3. Phản ứng oxi hóa

a. Phản ứng oxi hóa hoàn toàn

C_nH_2n-2 + (3n – 1)/2O₂ → nCO₂ + (n – 1)H₂O

→ đặc điểm của phản ứng đốt cháy ankin: n_CO2 > n_H2O và n_CO2 – n_H2O = n_ankin.

b. Phản ứng oxi hóa không hoàn toàn

– Các ankin đều làm mất màu dung dịch thuốc tím ở nhiệt độ thường.

3C₂H₂ + 8KMnO₄ + 2H₂O → 3(COOK)₂ + 2MnO₂ + 2KOH

Nếu trong môi trường axit thì tạo thành CO₂ sau đó CO₂ phản ứng với KOH tạo thành muối.

– Với các ankin khác sẽ có sự đứt mạch tạo thành hỗn hợp 2 muối.

R₁-C≡C-R₂ + 2KMnO₄ → R₁COOK + R₂COOK + 2MnO₂

4. Phản ứng thế của ank-1-in

– Thí nghiệm: Sục khí axetilen vào dung dịch hỗn hợp AgNO₃/NH₃ có hiện tượng kết tủa màu vàng.

CH ≡ CH + 2 AgNO₃ + 2 NH₃–> CAg ≡ CAg + 2 NH₄NO₃

* Lưu ý:

– Chỉ có C₂H₂ mới phản ứng với AgNO₃ theo tỉ lệ mol 1:2; các ank-1-in khác chỉ phản ứng theo tỉ lệ 1:1.

– Nếu có hỗn hợp ankin tham gia phản ứng với AgNO₃ mà tỉ lệ mol của (ankin : AgNO₃) = k có giá trị:

+ k > 1 → có C₂H₂.

+ k = 1 → ank-1-in

+ k = 1 → hỗn hợp gồm 2 ank-1-in hoặc hỗn hợp C₂H₂ và ankin khác (không phải ank-1-in) có số mol bằng nhau.

– Từ kết tủa vàng thu được có thể khôi phục lại ankin ban đầu bằng cách cho tác dụng với HCl.

CAg≡C-R + HCl → CH≡C-R + AgCl

(phản ứng này dùng để tách ank-1-in khỏi hỗn hợp)

– Dung dịch AgNO₃/NH₃ và phản ứng này được dùng để nhận biết ank-1-in.