Dẫn xuất Halogen của Hiđrocacbon tính chất hóa học, tính chất vật lý của dẫn xuất Halogen – Hóa 11 bài 39

Dẫn xuất Halogen của Hiđrocacbon có khá nhiều ứng dụng trong thực tế như: dùng làm monome tổng hợp các vật liệu polime trong sản suất cao su cloropen, polivinyl clorua dùng làm ống dẫn, vỏ bọc dây điện, vải giả da,…Vậy dẫn xuất halogen của hiđrocacbon là gì? có tính chất hóa học và tính chất vật lý ra sao? được ứng dụng vào những lĩnh vực nào trong đời sống? chúng ta cùng tìm hiểu qua bài viết dưới đây.

I. Khái niệm, phân loại

1. Khái niệm dẫn xuất halogen

• Khi thay thế nguyên tử hiđro của phân tử hiđrocacbon bằng nguyên tử halogen ta được dẫn xuất halogen của hiđrocacbon.

– Thay thế’ nhóm -OH trong phân tử ancol bằng nguyên tử halogen.

C₂H₅OH + HBr → C₂H₅Br + H₂O

– Cộng hợp hiđro halogenua hoặc halogen vào phân tử hiđrocacbon không no.

CH₂=CH₂ + HBr → CH₃-CH₂-Br

CH₂=CH₂ + Br₂ → Br-CH₂-CH₂-Br

– Thế nguyên tử H của hiđrocacbon bằng nguyên tử halogen.

CH₄ + Cl₂  CH₃Cl + HCl

2. Phân loại dẫn xuất halogen

• Các dẫn xuất halogen được phân loại dựa vào bản chất của halogen, số lượng nguyên tử halogen và đặc điểm cấu tạo của hidrocacbon

• Một số loại dẫn xuất halogen thường gặp

– Dẫn xuất halogen của hiđrocacbon no, mạch hở.

– Dẫn xuất halogen của hiđrocacbon không no, mạch hở.

– Dẫn xuất halogen của hiđrocacbon thơm

• Bậc của dẫn xuất halogen bằng bậc của nguyên tử cacbon liên kết với nguyên tử halogen.

– Bậc I:  (Etyl clorua)

– Bậc II:  (isopropyl clorua)

– Bậc III:  (tert-butyl bromua)

 II. Tính chất vật lý của dẫn xuất halogen

• Ở điều kiện thường, một số chất có phân tử khối nhỏ (CH3Q, CH3F,…) ở trạng thái khí.

• Các dẫn xuất halogen hầu như không tan trong nước, tan tốt trong các dung môi hữu cơ như hiđrocacbon, ete,…

• Một số dẫn xuất halogen có hoạt tính sinh học cao như CF3-CHClBr (halotan: chất gây mê không độc), DDT (chất diệt côn trùng),…

III. Tính chất hóa học của dẫn xuất halogen

– Tính chất quan trọng của dẫn xuất halogen là phản ứng thế nguyên tử halogen và phản ứng tách halogenua

1. Phản ứng thế nguyên tử halogen bằng nhóm -OH

• Đun nhẹ hỗn hợp gồm etyl bromua trong dung dịch NaOH, đồng thời lắc đều. Sau một thời gian thu được hỗn hợp đồng nhất, do đã xảy ra phản ứng:

CH₃-CH₂-Br + NaOH_(loãng)  CH₃-CH₂-OH + NaBr

Phương trình hoá học tổng quát:

 R-X + NaOH  R-OH + NaX

2. Phản ứng tách hiđro halogenua

– Đun sôi hỗn hợp gồm etyl bromua, kali hiđroxit và etanol thấy có khí không màu thoát ra.

H-CH₂-CH₂-Br + KOH  CH₂=CH₂ + KBr + H₂O

IV. Ứng dụng của dẫn xuất halogen

1. Làm nguyên liệu cho tổng hợp hữu cơ

a) Các dẫn xuất clo của etilen, butađien được dùng làm monome cho tổng hợp polime:

– Từ CH₂=CHCl tổng hợp được poli(vinyl clorua)  dùng làm ống dẫn, vỏ bọc dây điện, vải giả da,…

– Từ CH₂=CCl−CH=CH₂ tổng hợp ra  để sản xuất cao su cloropren.

– Từ CF₂=CF₂ tổng hợp ra teflon là vật liệu siêu bền,chịu nhiệt, chịu axit và kiềm, được dùng chế tạo chảo không dính, bộ phận chịu mài mòn, …

b) Các dẫn xuất halogen, đặc biệt là dẫn xuất monohalogen được dùng làm nguyên liệu tổng hợp các hợp chất khác như ancol, phenol, …

2. Làm dung môi

– Clorofom, 1,2-đicloetan, cacbon tetraclorua và nhiều dẫn xuất halogen có khả năng hoà tan tốt các chất nên được dùng làm dung môi.

3. Các lĩnh vực khác

– Nhiều dẫn xuất của halogen có tác dụng trừ sâu, diệt khuẩn (2,4-D; DDT;..) tuy nhiên do độc tính cao và phân hủy chậm nên đang được thay thế bằng các chất khác an toàn và hiệu quả hơn.

– Một số chất được làm thuốc gây mê trong phẫu thuật như halotan CF₃-CHClBr (chất gây mê qua đường hô hấp), etyl clorua C₂H₅Cl (chất gây tê cục bộ),…

V. Bài tập về dẫn xuất halogen của Hiđrocacbon

* Bài 1 trang 177 SGK Hóa 11: Gọi tên mỗi chất sau: CH₃-CH₂Cl, CH₂=CH-CH₂Cl, CHCl₃. C₆H₅Cl. Viết phương trình hoá học của các phản ứng điều chế mỗi chất trên từ hiđrocacbon tương ứng.

° Lời giải bài 1 trang 177 SGK Hóa 11:

• Gọi tên các chất:

CH₃-CH₂Cl: Etyl clorua (cloetan)

CH₂=CH-CH₂Cl: anlyl clorua (1-cloprop-2-en)

CHCl₃: Triclometan, clorofom

C₆H₅Cl: Clobenzen, phenyl clorua

• Cách điều chế

CH₃CH₃  +  Cl₂    CH₃– CH₂Cl + HCl

CH₂=CH-CH₃ + Cl₂  CH₂ = CH- CH₂Cl +HCl

CH₄ + 3Cl₂  CHCl₃ + 3HCl

C₆H₆ + Cl₂  C₆H₅Cl + HCl

* Bài 2 trang 177 SGK Hóa 11: Viết phương trình hoá học của phản ứng thuỷ phân các chất sau trong dung dịch NaOH: 1,2- đicloetan; benzylclorua; antyl bromua; xiclohexyl clorua.

° Lời giải bài 2 trang 177 SGK Hóa 11:

• Phương trình phản ứng:

Cl-CH₂-CH₂-Cl + 2NaOH  OH-CH₂-CH₂-OH + 2NaCl

C₆H₅-CH₂-Cl + NaOH  C₆H₅-CH₂-OH + NaCl

CH₂=CH-CH₂-Br + NaOH  CH₂=CH-CH₂-OH + NaBr

C₆H₁₁-Cl + NaOH  C₆H₁₁-OH + NaCl

* Bài 3 trang 177 SGK Hóa 11: Cho nhiệt độ sôi (^oC) của một số dẫn xuất halogen trong bảng dưới đây:

Nhận xét về sự biến đổi nhiệt độ sôi theo chiều tăng mạch cacbon (theo hàng dọc) và theo nguyên tử khối của halogen (hàng ngang). Giải thích sơ bộ.

° Lời giải bài 3 trang 177 SGK Hóa 11:

– Theo chiều tăng mạch cacbon (hàng dọc), nguyên từ khối tăng nhiệt độ sôi của các chất tăng dần.

– Khi nguyên tử khối tăng (theo hàng ngang), nhiệt độ sôi cùng giảm dần.

– Khi nguyên tử khối tăng cần tốn nhiều năng lượng để chuyển các phân tử hữu cơ sang trạng thái hơi nhiệt độ sôi tăng.

* Bài 4 trang 177 SGK Hóa 11: Từ axetilen, viết phương trình hoá học của các phản ứng điều chế: etyl bromua (1); 1,2-đibrometan (2); vinyl clorua (3); 1,1-đibrometan (4).

° Lời giải bài 4 trang 177 SGK Hóa 11:

(1) điều chế etyl bromua

CH≡CH + H₂  C₂H₆

CH₃-CH₃ + Br₂  CH₃-CH₂-Br + HBr

(2) điều chế 1,2-đibrometan

CH≡CH + H₂  CH₂=CH₂

CH₂=CH₂ + Br₂ → CH₃Br – CH₃Br

(3) điều chế vinyl clorua

CH≡CH + HCl  CH₂=CH-Cl

(4) điều chế 1,1 –đibrometan

CH≡CH + HBr  CH₂=CHBr

CH₂=CHBr + HBr  CH₃-CHBr₂

* Bài 5 trang 177 SGK Hóa 11: Dùng hai ống nghiệm, mỗi ống đựng 1ml một chất lỏng sau: etyl bromua (1), brombenzen (2). Thêm tiếp vào mỗi ống 1 ml dung dịch AgNO₃. Đun sôi hai ống nghiệm thấy ở (1) có kết tủa vàng nhạt, trong khi đó ở ống (2) không có hiện tượng gì. Nhận xét, giải thích các hiện tượng thí nghiệm trên?

° Lời giải bài 5 trang 177 SGK Hóa 11:

– Ống (1) có phản ứng:

CH₃ – CH₂Br  + H₂O   CH₃– CH₂OH + HBr

AgNO₃ + HBr  →  AgBr↓_{vàng nhạt} + HNO₃

– Ống (2) không có phản ứng, chứng tỏ liên kết C- Br trong brombenzen rất bền

* Bài 6 trang 177 SGK Hóa 11: Khi đun nóng etyl clorua trong dung dịch chứa KOH và C₂H₅OH, thu được:

A. Etanol     B. Etilen     C. Axetilen     D. Etan

° Lời giải bài 6 trang 177 SGK Hóa 11:

• Chọn đáp án: B. Etilen

CH₃CH₂-Cl + KOH   CH₂=CH₂ + KCl + H₂O