Tính chất vật lý

Alkyn là một loại hydrocarbon không phân cực (thể hiện ở các liên kết trong alkyn bao gồm CC và CH là những liên kết cộng hóa trị không phân cực) do đó chúng cũng giống như anken, ankan đều không tan trong nước (một loại dung môi phân cực). Bên cạnh đó, alkyn có khối lượng riêng nhẹ hơn nước. Nhìn chung, các alkyn có nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi và khối lượng riêng tăng theo chiều tăng của phân tử khối. Các alkyn thường có nhiệt độ sôi cao hơn và khối lượng riêng lớn hơn các anken tương ứng (cùng số nguyên tử carbon trong phân tử).

Tính chất hóa học

Phản ứng cộng

Phản ứng cộng với hydro (phản ứng hydro hóa)

Khi có mặt chất xúc tác niken hoặc platin, alkyn tác dụng với hydro sinh ra anken rồi ankan tương ứng. Thí dụ: CH ≡ CH → N i / P t H 2 CH 2 = CH 2 → N i / P t H 2 CH 3 − CH 3 {\displaystyle {\ce {CH{\displaystyle \equiv }CH->[{H_{2}}][{Ni/Pt}]CH_{2}=CH_{2}->[{H_{2}}][{Ni/Pt}]CH_{3}-CH_{3}}}} .

Tuy nhiên, khi có mặt chất xúc tác là palađi, nhất là có mặt PbCO3 (chì cacbonat) hoặc BaSO4 (bari sunfat) thì hoạt tính xúc tác của niken, platin bị giảm đi và phản ứng dừng lại ở anken: CH ≡ CH → P d / P b C O 3 , t o H 2 CH 2 = CH 2 {\displaystyle {\ce {CH{\displaystyle \equiv }CH->[{H_{2}}][{Pd/PbCO_{3},t^{o}}]CH_{2}=CH_{2}}}} .

Phản ứng hydro hóa chỉ làm đứt liên kết pi.

Phản ứng cộng với halogen (Br2, Cl2)

Alkyn cũng tham gia phản ứng cộng với halogen (như brom, clo...) tạo ra dẫn xuất halogen của hydrocarbon. Tương tự như phản ứng hydro hóa, brom và clo cũng cộng vào alkyn và làm đứt liên kết pi trong phân tử: CH ≡ CH → B r 2 CHBr = CHBr → B r 2 CHBr 2 − CHBr 2 {\displaystyle {\ce {CH{\displaystyle \equiv }CH->[Br_{2}]CHBr=CHBr->[Br_{2}]CHBr_{2}-CHBr_{2}}}} . Nói chung,alkyn làm mất màu nước chậm hơn anken và giai đoạn sau xảy ra khó khăn hơn so với giai đoạn đầu.

Phản ứng cộng với HX và quy tắc Markovnikov

X có thể là gốc hydroxyl (-OH), halogenua (như bromide, chloride), muối của axit carboxylic (như axetat).

Quy tắc Markonikov

Trước khi xét quy tắc phản ứng cộng, ta cần hiểu rõ khái niệm bậc của nguyên carbon (C). Bậc nguyên tử carbon C trong phân tử hydrocarbon được tính bằng số liên kết của nó với các nguyên tử carbon khác, ví dụ: trong phân tử propin: C(a)H ≡ {\displaystyle \equiv } C(b)-C(c)H3, nguyên tử carbon ở vị trí (a) và (c) có bậc carbon là 1 do chúng chỉ liên kết với một carbon khác (ở vị trí (b)) trong khi bậc của nguyên tử C ở vị trí (b) là 2 do nó liên kết với hai carbon khác (ở vị trí (a) và (c). Vậy có thể hiểu nôm na, carbon bậc càng cao thì liên kết với nguyên tử carbon khác (nguyên tử hydro) càng nhiều (ít).

Đối với alkyn mà các carbon tham gia nối ba có cùng bậc cabon (bậc 1) thì sản phẩm phản ứng cộng HX của nó trong nhiều trường hợp tạo ra sản phẩm duy nhất. Ví dụ phản ứng cộng giữa CH ≡ {\displaystyle \equiv } CH với HCl chỉ tạo ra một sản phẩm duy nhất là vinyl chloride (CH2=CH-Cl) hay giữa but-2-en (CH3-C ≡ {\displaystyle \equiv } C-CH3) thì cũng tạo ra sản phẩm duy nhất là CH3CCl=CHCH3.

Đối với alkyn mà các carbon tham gia vào nối ba có bậc carbon khác nhau thì sẽ tạo ra cùng lúc hai loại sản phẩm là sản phẩm chính và sản phẩm phụ. Để xác định đâu là sản phẩm chính, đâu là sản phẩm phụ ta sử dụng quy tắc Maccôpnhicôp (Markonikov). Theo quy tắc này, trong phản ứng cộng giữa alkyn và HX, proton H sẽ có xu hướng cộng vào carbon bậc thấp (nhiều hydro hơn/ carbon âm hơn) trong khi phần tử tích điện âm X có xu hướng cộng vào carbon bậc cao (liên kết với nhiều carbon hơn/ carbon dương hơn). Ví dụ: xét propin (C(1)H ≡ {\displaystyle \equiv } C(2)-CH3), carbon (1) có bậc 1 trong khi carbon (2) có bậc (2) nên khi tham gia phản ứng cộng với HBr, cation H+ có xu hướng cộng với carbon bậc thấp hơn là carbon C1 (bậc 1) trong khi anion Br- cộng với carbon bậc cao hơn (ở đây là carbon C2), do đó sản phẩm chính sẽ là CH2=CBr-CH3. Thêm ví dụ nữa: phản ứng cộng giữa but-1-in (CH ≡ {\displaystyle \equiv } C-CH2CH3) với axit clohydric sẽ tạo ra sản phẩm chính là CH2=CClCH2CH3.

Ngoại trừ HCl, khi bổ sung peroxide (có công thức tổng quát là R - O - O - R', với R, R' có thể là hydrocarbon) thì phản ứng sẽ diễn ra theo nguyên tắc ngược lại quy tắc trên (gọi là quy tắc anti-Markonikov). Ví dụ: phản ứng cộng giữa propin (CH ≡ {\displaystyle \equiv } C-CH3) và HBr (axit bromhydric), thông thường sản phẩm chính là CH2=CBr-CH3), nhưng khi bổ sung peroxide thì sản phẩm chính sẽ là CHBr-CH-CH3.

Phản ứng cộng với halide

Với phản ứng cộng halide cũng xảy ra hai giai đoạn như phản ứng cộng với halogen và giai đoạn sau khó hơn giai đoạn trước. Thí dụ: CH ≡ CH → H C l , x t CH 2 = CH − Cl → H C l , x t CH 3 − CHCl 2 {\displaystyle {\ce {CH\equiv CH->[{HCl,xt}]CH2=CH-Cl->[{HCl,xt}]CH3-CHCl2}}} . Trong phản ứng trên, acetylen tham gia phản ứng cộng HCl làm đứt một liên kết pi, tạo ra vinyl chloride (CH2=CH-Cl), nếu tiếp tục cho vinyl chloride tiếp tục phản ứng cộng với HCl thì sẽ tạo ra dẫn xuất halogen no CH3CHCl2 (1,1-đicloroetan). Vinyl chloride là hợp chất được ứng dụng trong công nghiệp để tổng sản xuất chất poly(vinyl chloride), thường viết tắt là nhựa PVC. Trong kỹ thuật, để điều chế vinyl chloride, người ta cho hỗn hợp acetylen và axit clohydric (HCl) với tỉ lệ thể tích (hoặc số mol) 1: 1 đi qua chất xúc tác HgCl2 ở nhiệt độ từ 150 - 200oC.

Với Thuốc tím (KMnO4)

+, Trong môi trường không axít: 3C2H2 + 8KMnO4 ----> 3KOOC-COOK + 2KOH + 8MnO2 + 2H2O

+, Trong môi trường có axít H2SO4: 5C2H2 + 8KMnO4 + 12H2SO4 ---> 5(COOH)2 + 4K2SO4 + 8MnSO4 + 12H2O

Phản ứng đime hóa và trime hóa

2C2H2 → vinyl acetylen (ĐK: CuCl, 150 độ C)3C2H2 → C6H6 (ĐK: than hoạt tính, 600 độ C)

Phản ứng cháy

CnH2n-2 + 3 n − 1 2 {\displaystyle {3n-1 \over 2}} O2 ----> nCO2 + (n-1)H2O

Phản ứng thế với ion kim loại

CH≡CH + 2AgNO3 +2NH3 → CAg≡CAg + 2NH4NO3