📖 Bài 23: Alkane - lớp 9

1. Khái niệm hydrocarbon, alkane

• Hydrocarbon: Là loại hợp chất hữu cơ mà thành phần phân tử chỉ chứa hai nguyên tố là carbon và hydrogen.
• Alkane: Là những hydrocarbon mạch hở, trong phân tử chỉ chứa các liên kết đơn.
• Công thức chung của alkane: $C_nH_{2n+2}$ (với $n \ge 1$, n là số nguyên, dương).

2. Cấu tạo phân tử và danh pháp của một số alkane

Theo sách giáo khoa, em cần ghi nhớ tên gọi và công thức của 4 alkane đầu tiên trong dãy:

• $CH_4$: Methane (khí đầm lầy/khí bùn ao).
• $C_2H_6$: Ethane.
• $C_3H_8$: Propane.
• $C_4H_{10}$: Butane.
• Thành phần phân tử của các alkane hơn kém nhau một hay nhiều nhóm $-CH_2-$.

3. Phản ứng cháy của alkane

• Alkane khá bền nên ở điều kiện thường không phản ứng với các acid, base và nhiều chất khác.
• Khi đốt cháy, alkane tác dụng với oxygen sinh ra khí carbon dioxide ($CO_2$), hơi nước và toả ra một lượng nhiệt rất lớn.
  • Phương trình tổng quát: $C_nH_{2n+2} + \frac{3n+1}{2}O_2 \xrightarrow{t^o} nCO_2 + (n+1)H_2O$.
  • Lưu ý: Nếu đốt cháy trong điều kiện thiếu oxygen, ngoài $CO_2$ có thể sinh ra muội than (C) và khí độc carbon monoxide (CO).

4. Ứng dụng làm nhiên liệu của alkane

Nhờ đặc tính toả nhiều nhiệt khi cháy, alkane được ứng dụng rộng rãi làm nhiên liệu,:

• Nhiên liệu khí: Khí propane và butane dùng làm nhiên liệu cho bật lửa, bếp gas,....
• Nhiên liệu lỏng: Các alkane ở trạng thái lỏng được dùng làm xăng, dầu hoả, dầu diesel, nhiên liệu phản lực (jet fuel).
• Nhiên liệu rắn: Các alkane ở trạng thái rắn có thể dùng làm nhiên liệu dưới dạng nến paraffin.

5. Em đã học

Từ bài học này, em cần ghi nhớ các điểm cốt lõi:

• Hydrocarbon là hợp chất hữu cơ mà thành phần phân tử chỉ chứa nguyên tố carbon và hydrogen.
• Alkane là những hydrocarbon mạch hở, phân tử chỉ chứa các liên kết đơn, có công thức chung $C_nH_{2n+2}$ ($n \ge 1$, n là số nguyên, dương).
• Phản ứng cháy của alkane trong không khí tạo sản phẩm chủ yếu là carbon dioxide và nước. Phản ứng này toả nhiều nhiệt nên alkane được dùng làm nhiên liệu dưới nhiều hình thức khác nhau như khí hoá lỏng, nhiên liệu lỏng và nhiên liệu rắn.

6. Em có thể

• Nêu được ứng dụng làm nhiên liệu của các alkane.
• Sử dụng nhiên liệu như gas, xăng, dầu hoả tiết kiệm, hiệu quả.

7. Ví dụ thực tế ứng dụng kiến thức

• Bật lửa gas chứa gì? Khi em nhìn vào chiếc bật lửa gas trong suốt, em thấy một lớp chất lỏng. Đó chính là khí Butane ($C_4H_{10}$) đã được nén dưới áp suất cao để hoá lỏng nhằm tiết kiệm thể tích. Khi em bấm nút bật lửa, áp suất giảm, butane lập tức hoá hơi thành khí và bắt lửa cháy.
• Tại sao không được dùng bếp than hay máy phát điện chạy xăng trong phòng kín? Các nhiên liệu này (với thành phần chính là các alkane) khi cháy cần rất nhiều oxygen. Trong phòng kín, lượng oxygen sẽ nhanh chóng cạn kiệt. Phản ứng cháy lúc này chuyển sang cháy không hoàn toàn, sinh ra khí Carbon monoxide (CO). Khí CO rất độc, nó cản trở máu hấp thụ oxygen, gây ngạt thở và có nguy cơ tử vong cao.
• "Khí bùn ao" và khí Biogas: Ở các đầm lầy, bùn ao, xác thực vật thối rữa sinh ra một loại khí dễ cháy gọi là Methane ($CH_4$). Ứng dụng điều này, ở nông thôn, người ta xây các hầm Biogas để ủ phân lợn, phân bò. Quá trình phân huỷ này tạo ra lượng lớn khí methane, được dẫn theo đường ống vào bếp làm gas đun nấu miễn phí và rất sạch.