Công thức cấu tạo C3H8, đồng phân và gọi tên propan

Trả lời nhanh

C3H8 có tên là propan, công thức cấu tạo CH3–CH2–CH3. Chất này chỉ có một cấu tạo duy nhất nên C3H8 không có đồng phân cấu tạo. Mạch carbon phân nhánh chỉ xuất hiện từ ankan có 4 carbon (C4H10) trở lên. Nếu đề hỏi “đồng phân” thì thường là C3H8O, C3H6 hoặc C3H7Cl.

Công thức cấu tạo của C3H8

C3H8 là ankan (hiđrocacbon no, mạch hở) có công thức chung C_nH_2n+2 với n = 3. Phân tử gồm 3 nguyên tử C nối với nhau thành một mạch thẳng và 8 nguyên tử H.

Công thức cấu tạo đầy đủ: xem hình bên dưới.
Công thức cấu tạo thu gọn: CH₃–CH₂–CH₃ (hay viết CH₃CH₂CH₃).
Khối lượng mol: 3.12 + 8.1 = 44 g/mol.

Công thức cấu tạo đầy đủ của propan C3H8 với 3 nguyên tử C nối thẳng và 8 nguyên tử H — Công thức cấu tạo đầy đủ của propan (C3H8)

Trong phân tử có 10 liên kết σ: 2 liên kết C–C và 8 liên kết C–H. Không có liên kết π. Mỗi nguyên tử C đều ở trạng thái lai hoá sp³, góc liên kết xấp xỉ 109,5°, nên mạch carbon thực tế gấp khúc (zigzag) chứ không nằm thẳng như hình vẽ trên mặt phẳng.

Bậc của các nguyên tử carbon trong propan

Bậc của carbon là số nguyên tử carbon khác liên kết trực tiếp với nó.

Nguyên tử C	Số C liên kết	Bậc
C ở hai đầu (CH₃)	1	Bậc I
C ở giữa (CH₂)	2	Bậc II

Propan không có carbon bậc III hay bậc IV. Điều này giải thích vì sao khi thế halogen vào propan chỉ có hai kiểu vị trí thế (đầu mạch hoặc giữa mạch).

Vì sao C3H8 không có đồng phân?

Đồng phân cấu tạo của ankan là đồng phân mạch carbon. Muốn có mạch nhánh, ta cần ít nhất một carbon làm mạch chính và một carbon làm nhánh gắn vào carbon không ở đầu mạch. Với 3 carbon, carbon thứ hai là chỗ duy nhất có thể gắn nhánh, nhưng nhánh đó chỉ làm mạch chính dài thêm (vẫn là mạch 3 carbon thẳng) – không tạo ra chất mới.

Hãy thử tự vẽ: đặt 3 nguyên tử C, nối bằng 2 liên kết đơn. Chỉ có một cách nối là C–C–C. Còn cách “ba C cùng nối vào nhau” tạo vòng (xiclopropan C₃H₆) thì thiếu 2 H, không còn là C3H8.

Ankan	Số đồng phân cấu tạo
CH₄	1
C₂H₆	1
C₃H₈	1
C₄H₁₀	2
C₅H₁₂	3
C₆H₁₄	5

Mẹo nhớ: “1 – 1 – 1 – 2 – 3 – 5”: ba ankan đầu tiên từ CH₄ đến C₃H₈ đều chỉ có một cấu tạo.

Gọi tên C3H8

Tên thay thế (IUPAC): propan (mạch 3 carbon, prop- + đuôi -an của ankan).
Tên thường dùng trong tiếng Anh: propane.

Vì chỉ có một cấu tạo, ta không cần đánh số vị trí hay thêm tiền tố nhánh. Tên “propan” đã đủ xác định chất.

Gọi tên các gốc và dẫn xuất từ propan

Lấy đi một nguyên tử H của propan sẽ được gốc hiđrocacbon hoá trị I. Vì có hai kiểu H (ở C bậc I và C bậc II) nên có hai gốc:

Gốc	Công thức	Tên
Bỏ H ở đầu mạch	CH₃CH₂CH₂–	propyl
Bỏ H ở giữa mạch	(CH₃)₂CH–	isopropyl (propan-2-yl)

Từ đó có hai dẫn xuất monohalogen: CH₃CH₂CH₂Cl (1-cloropropan) và CH₃CHClCH₃ (2-cloropropan). Đây là hai chất khác nhau, hai đồng phân vị trí của C₃H₇Cl.

Đừng nhầm: những chất 3 carbon có đồng phân

Nhiều học sinh gõ “đồng phân của C3H8” nhưng đề bài thực ra liên quan đến chất khác có 3 carbon. Đối chiếu bảng sau:

Công thức	Số đồng phân cấu tạo	Các chất
C₃H₈	1	propan
C₃H₆	2	propen CH₂=CH–CH₃; xiclopropan (vòng 3 cạnh)
C₃H₇Cl	2	1-cloropropan; 2-cloropropan
C₃H₆Cl₂	4	1,1-; 1,2-; 1,3-; 2,2-đicloropropan
C₃H₈O	3	propan-1-ol; propan-2-ol; etyl metyl ete CH₃OCH₂CH₃

Lỗi hay gặp: viết công thức phân tử C3H8 rồi “vẽ thêm” cấu tạo CH₃–CH(CH₃)–… – thực chất vẫn là mạch 3 carbon bị vẽ lệch. Hãy luôn tìm mạch carbon dài nhất trước khi kết luận.

Tính chất hoá học tiêu biểu của propan

Propan là khí không màu, không mùi, nặng hơn không khí (M = 44 so với 29), sôi ở khoảng −42 °C, ít tan trong nước. Tính chất hoá học đặc trưng của ankan là phản ứng thế, tách và cháy.

Phản ứng cháy (toả nhiều nhiệt, ngọn lửa xanh): C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O (nhiệt độ cao).
Phản ứng thế với clo (chiếu sáng): CH₃CH₂CH₃ + Cl₂ → CH₃CH₂CH₂Cl + HCl và CH₃CHClCH₃ + HCl. Hỗn hợp hai sản phẩm; với brom thì sản phẩm chính là 2-brompropan do H ở C bậc cao dễ bị thế hơn.
Phản ứng tách hiđro: C₃H₈ → C₃H₆ + H₂ (xúc tác, nhiệt độ cao).
Phản ứng cracking: C₃H₈ → CH₄ + C₂H₄ (nhiệt độ cao, xúc tác).

Propan là thành phần chính cùng butan trong khí hoá lỏng (LPG) dùng làm nhiên liệu đun nấu, sưởi và nhiên liệu cho xe.

Bài luyện tập có đáp án

Bài 1

Số đồng phân cấu tạo của C₃H₈ là bao nhiêu? Có bao nhiêu dẫn xuất monoclo của propan?

Đáp án: C₃H₈ có 1 cấu tạo duy nhất. Dẫn xuất monoclo có 2 chất: 1-cloropropan và 2-cloropropan (vì có 2 loại nguyên tử H: H ở C bậc I và H ở C bậc II).

Bài 2

Đốt cháy hoàn toàn 4,4 gam C₃H₈. Tính thể tích O₂ cần dùng và thể tích CO₂ tạo ra ở đktc.

Lời giải: n(C₃H₈) = 4,4 : 44 = 0,1 mol. Theo phương trình, n(O₂) = 5.0,1 = 0,5 mol → V = 0,5.24,79 ≈ 12,4 lít (ở đktc theo cách tính 22,4 l/mol thì 11,2 lít; dùng đúng giá trị mà chương trình/ đề yêu cầu). n(CO₂) = 3.0,1 = 0,3 mol → 6,72 lít nếu dùng 22,4 l/mol.

Ghi chú: với quy ước phổ biến trong đề kiểm tra ở đktc là 22,4 l/mol: V(O₂) = 11,2 lít; V(CO₂) = 6,72 lít.

Bài 3

Chất nào sau đây là đồng phân của propan-1-ol: A. propan-2-ol; B. propan; C. propen; D. xiclopropan?

Đáp án: A. Propan-1-ol và propan-2-ol cùng công thức C₃H₈O nhưng khác vị trí nhóm –OH. Các chất còn lại không có oxi nên không cùng công thức phân tử.

Tóm tắt cần nhớ

C3H8 = propan, CTCT thu gọn CH₃CH₂CH₃, M = 44.
Không có đồng phân cấu tạo; đồng phân mạch carbon bắt đầu từ C₄H₁₀.
Có hai gốc: propyl và isopropyl; hai dẫn xuất monohalogen.
Tính chất: thế, tách, cracking, cháy.

Câu hỏi thường gặp

C3H8 có bao nhiêu đồng phân?

C3H8 (propan) chỉ có 1 cấu tạo duy nhất là CH3–CH2–CH3 nên không có đồng phân cấu tạo. Đồng phân mạch carbon của ankan bắt đầu từ C4H10 (butan và isobutan).

Tên gọi của C3H8 là gì?

C3H8 gọi là propan (propane). Vì chỉ có một cấu tạo nên không cần đánh số vị trí hay thêm tiền tố nhánh.

C3H8 có phải là hiđrocacbon no không?

Có. C3H8 là ankan, chỉ có liên kết đơn C–C và C–H, tuân theo công thức CnH2n+2 với n = 3, nên là hiđrocacbon no, mạch hở.

Chất nào có 3 carbon và có đồng phân?

C3H6 có 2 đồng phân (propen và xiclopropan), C3H7Cl có 2 đồng phân, C3H8O có 3 đồng phân (hai ancol và một ete).