C7H16 có 9 đồng phân mạch hở và cách gọi tên
Lớp 11Hóa học

Đồng phân của C7H16: 9 đồng phân ankan, công thức cấu tạo và gọi tên

Trả lời nhanh

C7H16 là ankan (công thức chung CnH2n+2 với n = 7) và có 9 đồng phân cấu tạo: heptan, 2-metylhexan, 3-metylhexan, 2,2-đimetylpentan, 2,3-đimetylpentan, 2,4-đimetylpentan, 3,3-đimetylpentan, 3-etylpentan và 2,2,3-trimetylbutan. Chúng khác nhau về mạch carbon (thẳng hoặc phân nhánh).

C7H16 là chất gì? Vì sao chỉ có đồng phân mạch carbon?

C7H16 thoả mãn công thức CnH2n+2 (2·7 + 2 = 16), nên đây là hiđrocacbon no, mạch hở, thuộc dãy ankan. Chất có mạch thẳng 7 carbon gọi là heptan.

Ankan chỉ có liên kết đơn C–C và C–H, không có nhóm chức, không có liên kết đôi. Vì vậy đồng phân cấu tạo của ankan chỉ là đồng phân mạch carbon: mạch không nhánh và các mạch có nhánh.

Số đồng phân tăng rất nhanh theo số carbon:

Ankan C4H10 C5H12 C6H14 C7H16 C8H18
Số đồng phân cấu tạo 2 3 5 9 18

Cách viết đồng phân C7H16 không sót, không trùng

Bí quyết là giảm dần số carbon của mạch chính, rồi gắn nhánh vào các vị trí khác nhau. Làm theo từng bước:

  1. Viết mạch 7 carbon thẳng (không nhánh). Được 1 đồng phân.
  2. Rút 1 carbon làm nhánh metyl (–CH3), mạch chính còn 6 carbon. Gắn nhánh vào C2, C3 (gắn vào C1 thì mạch dài thêm, quay về heptan; gắn vào C4, C5 thì trùng với C3, C2 do đối xứng). Được 2 đồng phân.
  3. Mạch chính 5 carbon, còn 2 carbon làm nhánh: hai nhánh metyl (vị trí 2,2; 2,3; 2,4; 3,3) hoặc một nhánh etyl (ở C3). Được 5 đồng phân.
  4. Mạch chính 4 carbon, còn 3 carbon làm 3 nhánh metyl: chỉ có cách 2,2,3. Được 1 đồng phân.
  5. Cộng lại: 1 + 2 + 5 + 1 = 9 đồng phân.

Lưu ý: nhánh etyl không thể gắn vào C2 của mạch 5 carbon, vì khi đó mạch dài nhất sẽ là 6 carbon (trở thành 3-metylhexan).

Sơ đồ phân loại 9 đồng phân của C7H16 theo độ dài mạch carbon chính: 1, 2, 5 và 1 chất
Phân loại 9 đồng phân C7H16 theo mạch chính: 1 + 2 + 5 + 1 = 9.

Công thức cấu tạo và tên gọi 9 đồng phân của C7H16

STT Công thức cấu tạo thu gọn Tên thay thế (IUPAC)
1 CH3–CH2–CH2–CH2–CH2–CH2–CH3 heptan
2 CH3–CH(CH3)–CH2–CH2–CH2–CH3 2-metylhexan
3 CH3–CH2–CH(CH3)–CH2–CH2–CH3 3-metylhexan
4 CH3–C(CH3)2–CH2–CH2–CH3 2,2-đimetylpentan
5 CH3–CH(CH3)–CH(CH3)–CH2–CH3 2,3-đimetylpentan
6 CH3–CH(CH3)–CH2–CH(CH3)–CH3 2,4-đimetylpentan
7 CH3–CH2–C(CH3)2–CH2–CH3 3,3-đimetylpentan
8 CH3–CH2–CH(C2H5)–CH2–CH3 3-etylpentan
9 CH3–C(CH3)2–CH(CH3)–CH3 2,2,3-trimetylbutan

Kiểm tra nhanh chất số 9: có 4 + 3 = 7 carbon; số H = 3 + 6 + 4 + 3 = 16. Đúng C7H16.

Quy tắc gọi tên ankan phân nhánh (danh pháp thay thế)

  1. Chọn mạch chính: mạch carbon dài nhất; nếu có nhiều mạch dài bằng nhau thì chọn mạch có nhiều nhánh hơn.
  2. Đánh số từ đầu gần nhánh hơn, sao cho tổng số chỉ vị trí nhánh nhỏ nhất.
  3. Gọi tên: số chỉ vị trí – tên nhánh + tên mạch chính. Nhiều nhánh giống nhau thì dùng đi-, tri- và liệt kê đủ số vị trí (2,2- ; 2,3,3-…). Nhiều nhánh khác nhau thì xếp theo thứ tự chữ cái.

Ví dụ với chất số 5: mạch chính 5 carbon (pentan), hai nhánh metyl ở C2 và C3 nên gọi là 2,3-đimetylpentan. Nếu đánh số ngược lại sẽ ra 3,4, tổng lớn hơn nên sai.

Bậc carbon và số sản phẩm thế monoclo

Bậc của carbon bằng số carbon liên kết trực tiếp với nó. Trong C7H16 chỉ 3 chất có carbon bậc IV: 2,2-đimetylpentan, 3,3-đimetylpentan và 2,2,3-trimetylbutan.

Khi thế 1 nguyên tử H bằng Cl (ánh sáng, tỉ lệ mol 1 : 1), số sản phẩm monoclo bằng số loại H không tương đương:

Đồng phân Số dẫn xuất monoclo (cấu tạo)
heptan 4
2-metylhexan 6
3-metylhexan 7
2,2-đimetylpentan 4
2,3-đimetylpentan 6
2,4-đimetylpentan 3
3,3-đimetylpentan 3
3-etylpentan 3
2,2,3-trimetylbutan 3

Ví dụ heptan: các H ở C1 (và C7), C2 (và C6), C3 (và C5), C4 là 4 loại khác nhau nên có 4 sản phẩm. Phản ứng minh hoạ:

C7H16 + Cl2 → C7H15Cl + HCl (điều kiện: ánh sáng khuếch tán, tỉ lệ 1 : 1)

Một số tính chất hoá học của C7H16

  • Cháy: C7H16 + 11O2 → 7CO2 + 8H2O (nhiệt độ cao, toả nhiều nhiệt). Kiểm tra: vế phải có 14 + 8 = 22 nguyên tử O, bằng 11 O2.
  • Tách hiđro, đóng vòng (reforming): C7H16 → C7H8 (toluen) + 4H2 (xúc tác, nhiệt độ cao). Đây là một phản ứng quan trọng trong chế biến xăng.
  • Heptan mạch thẳng là chất lỏng, nhẹ hơn nước, không tan trong nước, được dùng làm chuẩn 0 của chỉ số octan; đồng phân phân nhánh chống kích nổ tốt hơn mạch thẳng.

Lỗi sai thường gặp khi viết đồng phân C7H16

  • Viết trùng do đối xứng: 4-metylhexan thực chất là 3-metylhexan khi đánh số từ đầu kia; 5-metylhexan chính là 2-metylhexan.
  • Chọn sai mạch chính: “2-etylpentan” không tồn tại, vì mạch dài nhất có 6 carbon, tên đúng là 3-metylhexan.
  • Gắn nhánh ở C1: nhánh gắn vào carbon đầu mạch chỉ kéo dài mạch, không tạo nhánh.
  • Quên liệt kê vị trí: phải viết 2,2-đimetyl chứ không viết 2-đimetyl.
  • Nhầm bậc carbon với bậc ancol, amin: ở ankan, bậc tính theo số carbon liền kề.

Mẹo nhớ: chia 9 = 1 + 2 + 5 + 1 theo độ dài mạch chính 7, 6, 5, 4 carbon.

Bài tập vận dụng (có đáp án)

Bài 1. Ankan C7H16 có bao nhiêu đồng phân chứa carbon bậc IV?

Đáp án: 3 (2,2-đimetylpentan; 3,3-đimetylpentan; 2,2,3-trimetylbutan), vì ở mỗi chất có một carbon liên kết với 4 carbon khác.

Bài 2. Đồng phân nào của C7H16 khi tác dụng với Cl2 (ánh sáng, 1 : 1) chỉ cho 3 sản phẩm monoclo? Chọn: A. heptan; B. 2-metylhexan; C. 2,4-đimetylpentan; D. 2,3-đimetylpentan.

Đáp án: C. Chất 2,4-đimetylpentan có 3 loại H: H ở 4 nhóm CH3 (tương đương), H ở 2 nhóm CH và H ở nhóm CH2. A có 4 sản phẩm, B có 6, D có 6.

Bài 3. Gọi tên chất CH3–CH2–C(CH3)2–CH2–CH3 và cho biết nó có phải đồng phân của C7H16 không.

Đáp án: mạch chính 5 carbon, hai nhánh metyl cùng ở C3 nên là 3,3-đimetylpentan. Có 7 carbon và 16 H (6 + 4 + 6) nên đúng là đồng phân của C7H16.

Bài 4. Đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol C7H16. Tính số mol CO2 và H2O thu được.

Đáp án: theo phương trình, 1 mol C7H16 cho 7 mol CO2 và 8 mol H2O. Vậy 0,1 mol cho 0,7 mol CO2 và 0,8 mol H2O.

Câu hỏi thường gặp

C7H16 có bao nhiêu đồng phân?

C7H16 có 9 đồng phân cấu tạo, gồm 1 đồng phân mạch thẳng (heptan) và 8 đồng phân mạch nhánh.

C7H16 thuộc loại hợp chất nào?

C7H16 là ankan (hiđrocacbon no, mạch hở) vì thoả mãn công thức CnH2n+2 với n = 7.

Vì sao không có chất tên 2-etylpentan?

Vì mạch carbon dài nhất của chất đó có 6 carbon, nên phải chọn mạch 6 carbon làm mạch chính và gọi là 3-metylhexan.

Đồng phân nào của C7H16 có tên gọi chứa trimetyl?

Chỉ có 2,2,3-trimetylbutan: mạch chính 4 carbon, mang 3 nhánh metyl ở vị trí 2, 2 và 3.

Bài học liên quan