Công thức cấu tạo CH4, gọi tên và đồng phân

Trả lời nhanh

Công thức cấu tạo của CH₄: nguyên tử C ở giữa, liên kết đơn với 4 nguyên tử H (H–C(H)(H)–H). Tên gọi: methane (tên quen: metan). CH₄ không có đồng phân vì chỉ có 1 nguyên tử C nên không thể sắp xếp mạch carbon theo cách khác, và 4 nguyên tử H giống hệt nhau nên cũng không có đồng phân lập thể.

Công thức cấu tạo của CH₄

Carbon có 4 electron hoá trị, hydrogen có 1. Để bền vững, C góp chung mỗi electron với một H, tạo ra 4 liên kết đơn C–H (đều là liên kết σ). Vì vậy một phân tử CH₄ có đúng 4 liên kết σ, không có liên kết π.

Công thức phân tử: CH₄
Công thức cấu tạo đầy đủ: C ở giữa, 4 gạch nối đến 4 H (xem hình).
Công thức cấu tạo thu gọn: CH₄ (không thể thu gọn thêm).
Công thức electron: C có 4 cặp electron dùng chung với 4 H, xung quanh C đủ 8 electron, mỗi H đủ 2 electron.

Công thức cấu tạo phẳng của CH4 và mô hình tứ diện với liên kết nêm và nét đứt — Công thức cấu tạo CH4: dạng phẳng (trái) và dạng tứ diện (phải)

Lưu ý: hình phẳng chỉ là cách viết cho tiện. Thực tế phân tử CH₄ có dạng tứ diện đều, C ở tâm, 4 H ở 4 đỉnh, góc liên kết H–C–H khoảng 109,5°.

Cách gọi tên CH₄

Theo danh pháp IUPAC, tên alkane gồm tiền tố chỉ số nguyên tử C và đuôi -ane. Với 1 nguyên tử C, tiền tố là meth-, nên tên là methane. Tiếng Việt thường đọc là metan.

Công thức	Số C	Tên IUPAC	Tên đọc tiếng Việt
CH₄	1	methane	metan
C₂H₆	2	ethane	etan
C₃H₈	3	propane	propan
C₄H₁₀	4	butane	butan
C₅H₁₂	5	pentane	pentan

Mẹo nhớ bốn tiền tố đầu: “Một Mình Em Phải Buồn” → meth, eth, prop, but. Từ 5 C trở đi dùng số đếm Hy Lạp: pent, hex, hept, oct, non, dec.

Vì sao CH₄ không có đồng phân?

Đồng phân là những chất có cùng công thức phân tử nhưng khác công thức cấu tạo. Với CH₄ có hai lý do khiến điều này không xảy ra:

Không có đồng phân cấu tạo. Đồng phân mạch carbon của alkane chỉ xuất hiện khi mạch có thể phân nhánh, tức là từ 4 nguyên tử C trở lên. CH₄, C₂H₆, C₃H₈ chỉ có một cách nối duy nhất.
Không có đồng phân lập thể. Cả 4 nhóm gắn vào C đều là H giống nhau, nên đổi chỗ các H cho nhau vẫn cho cùng một phân tử.

Nói gọn: CH₄ có 1 đồng phân (chính nó). Nếu đề hỏi “viết các đồng phân của CH₄” thì đáp án là không có đồng phân nào khác.

Nếu đề thật ra hỏi đồng phân của C₄H₁₀?

Nhiều bài tập gộp câu “viết đồng phân và gọi tên” cho các alkane lớn hơn. Để bạn không bị bối rối, đây là cách làm với C₄H₁₀.

Bước 1: viết mạch chính dài nhất (4 C): CH₃–CH₂–CH₂–CH₃ → butane.

Bước 2: rút ngắn mạch chính còn 3 C, đặt 1 nhóm –CH₃ làm nhánh ở C giữa: CH₃–CH(CH₃)–CH₃ → mạch chính propane, nhánh methyl ở C số 2, tên 2-methylpropane (tên quen: isobutane).

Đặt nhánh ở C đầu mạch không tạo chất mới, vì khi đó mạch chính vẫn dài 4 C. Kết luận: C₄H₁₀ có 2 đồng phân cấu tạo.

Mở rộng với C₅H₁₂ (3 đồng phân)

CH₃–CH₂–CH₂–CH₂–CH₃: pentane
CH₃–CH(CH₃)–CH₂–CH₃: 2-methylbutane
CH₃–C(CH₃)₂–CH₃: 2,2-dimethylpropane

Số đồng phân cấu tạo của các alkane đầu dãy

Công thức	CH₄	C₂H₆	C₃H₈	C₄H₁₀	C₅H₁₂	C₆H₁₄
Số đồng phân	1	1	1	2	3	5

Tính chất hoá học gắn với cấu tạo của CH₄

Trong phân tử chỉ có liên kết σ C–H bền, ít phân cực nên CH₄ kém hoạt động ở điều kiện thường. Hai phản ứng cần nhớ:

Phản ứng cháy (toả nhiều nhiệt, ngọn lửa xanh nhạt): CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O (nhiệt độ cao).
Phản ứng thế với chlorine (chiếu sáng): CH₄ + Cl₂ → CH₃Cl + HCl. Hiện tượng: màu vàng lục của khí Cl₂ nhạt dần; khí HCl tạo ra làm quỳ tím ẩm hoá đỏ. Sản phẩm CH₃Cl là chloromethane.

Lỗi sai thường gặp

Vẽ C có hoá trị khác 4 (thừa hoặc thiếu gạch nối). Mỗi C trong alkane luôn có đủ 4 liên kết đơn.
Cho rằng CH₃Cl hay CH₂Cl₂ có đồng phân vị trí. Vì chỉ có một C nên chỉ có một cấu tạo.
Viết đồng phân C₄H₁₀ thừa: bẻ đầu mạch thành nhánh thì vẫn là butane.
Nhầm “metan” với “methyl”. Methyl (–CH₃) là gốc/nhóm thế, không phải chất độc lập.

Bài luyện tập

Phân tử CH₄ có bao nhiêu liên kết σ và bao nhiêu liên kết π?
Đáp án: 4 liên kết σ (C–H), 0 liên kết π.
Viết công thức cấu tạo thu gọn và gọi tên các đồng phân của C₅H₁₂.
Đáp án: pentane; 2-methylbutane; 2,2-dimethylpropane (3 đồng phân, như phần trên).
Thế lần lượt 2 nguyên tử H của CH₄ bằng 2 nguyên tử Cl thì thu được mấy chất CH₂Cl₂ khác nhau? Vì sao?
Đáp án: Chỉ 1 chất (dichloromethane), vì 4 vị trí H trên tứ diện đều tương đương nhau nên thế vào hai vị trí nào cũng cho cùng một phân tử.

Câu hỏi thường gặp

Công thức cấu tạo của CH4 là gì?

Nguyên tử C ở giữa, liên kết đơn với 4 nguyên tử H. Phân tử có dạng tứ diện đều, góc H–C–H khoảng 109,5°.

CH4 có đồng phân không?

Không. CH4 chỉ có 1 nguyên tử C nên không có đồng phân mạch carbon, và 4 nguyên tử H giống nhau nên cũng không có đồng phân lập thể.

CH4 gọi tên là gì?

Tên IUPAC là methane, tên đọc tiếng Việt là metan.

Alkane nào bắt đầu có đồng phân cấu tạo?

C4H10 là alkane đầu tiên có đồng phân: butane và 2-methylpropane (isobutane).

Công thức cấu tạo của CH4

Cách gọi tên CH4

Vì sao CH4 không có đồng phân?

Nếu đề thật ra hỏi đồng phân của C4H10?

Mở rộng với C5H12 (3 đồng phân)