Trả lời nhanh
CH4 và CH3–CH2–CH2–CH3 (C4H10) là cặp đồng đẳng. Cả hai đều là ankan mạch hở, có công thức chung CnH2n+2, và hơn kém nhau 3 nhóm CH2 (CH4 → C4H10). Cấu tạo giống nhau nên tính chất hoá học tương tự nhau.
Đồng đẳng là gì?
Các chất đồng đẳng là những hợp chất hữu cơ có thành phần phân tử hơn kém nhau một hay nhiều nhóm CH2, nhưng có cấu tạo và tính chất hoá học tương tự nhau. Chúng hợp thành một dãy đồng đẳng, ví dụ dãy ankan: CH4, C2H6, C3H8, C4H10…
Lưu ý: đề gốc của câu hỏi này chỉ còn thấy rõ phương án chứa CH4 và CH3–CH2–CH2–CH3. Vì vậy bài viết hướng dẫn cách kiểm tra cho mọi cặp chất, và dùng các cặp tự đặt để minh hoạ.
3 bước kiểm tra một cặp chất có đồng đẳng không
- Cùng loại hợp chất: cùng là ankan, anken, ancol no đơn chức, axit no đơn chức… (cùng nhóm chức, cùng kiểu mạch).
- Cùng công thức chung: ví dụ ankan CnH2n+2, anken CnH2n.
- Hơn kém nhau n nhóm CH2 (n ≥ 1): hiệu khối lượng mol bằng 14n và hiệu số C bằng n.
Áp dụng với cặp CH4 và CH3–CH2–CH2–CH3
- CH4 (n = 1) và C4H10 (n = 4) đều thoả CnH2n+2, nên cùng là ankan.
- Hiệu khối lượng mol: 58 − 16 = 42 = 3 × 14, tức hơn kém 3 nhóm CH2.
- Kết luận: là cặp đồng đẳng.
Bảng ví dụ để luyện mắt nhận dạng
| Cặp chất (ví dụ tự đặt) | Kết luận | Lý do |
|---|---|---|
| C2H6 và C3H8 | Đồng đẳng | Cùng là ankan, hơn kém 1 CH2 |
| CH3OH và C2H5OH | Đồng đẳng | Cùng là ancol no đơn chức, hơn kém 1 CH2 |
| HCOOH và CH3COOH | Đồng đẳng | Cùng là axit no đơn chức, hơn kém 1 CH2 |
| CH3CH2CH2CH3 và CH3CH(CH3)CH3 | Đồng phân | Cùng C4H10, khác cấu tạo mạch |
| C2H5OH và CH3OCH3 | Đồng phân | Cùng C2H6O, khác nhóm chức |
| C2H6 và C2H4 | Không | Khác dãy (no và có liên kết đôi), kém nhau 2H |
| C2H4 và xiclopropan C3H6 | Không | Hơn kém CH2 nhưng khác cấu tạo (anken và xicloankan) |
Mẹo nhớ và lỗi sai thường gặp
- Mẹo: Đồng đẳng thì khác công thức phân tử, còn đồng phân thì giống công thức phân tử. Nhìn công thức phân tử trước sẽ loại nhanh được nhiều phương án.
- Lỗi 1: Thấy hơn kém CH2 là kết luận đồng đẳng. Phải kiểm tra thêm cùng loại chất, như ví dụ C2H4 và xiclopropan ở trên.
- Lỗi 2: Hai chất hơn kém nhau nhóm khác CH2 thì không đồng đẳng. Chẳng hạn CH3OH (CH4O) và C2H4(OH)2 (C2H6O2) hơn kém CH2O, lại khác số nhóm chức.
- Lỗi 3: Nhầm hai cách viết của cùng một chất là hai chất đồng đẳng. Hai công thức có cùng số C và H chỉ là một chất hoặc đồng phân.
Bài luyện tập
Câu 1. Cặp chất nào sau đây là đồng đẳng của nhau?
A. C2H6 và C2H4; B. C3H8 và C5H12; C. CH3CH2CH2CH3 và CH3CH(CH3)CH3; D. C2H5OH và CH3OCH3.
Đáp án: B. C3H8 và C5H12 đều là ankan, hơn kém 2 CH2. A khác dãy, C và D là các cặp đồng phân.
Câu 2. Một ankan có khối lượng mol 72 g/mol. Chất này có là đồng đẳng của metan không?
Đáp án: Có. Ankan có M = 14n + 2 = 72 nên n = 5, công thức C5H12. Chất này hơn metan 4 nhóm CH2 (72 − 16 = 56 = 4 × 14).
Câu 3. Viết một chất đồng đẳng kế tiếp của axit axetic.
Đáp án: Axit propionic C2H5COOH (hơn CH3COOH một nhóm CH2). HCOOH cũng là đồng đẳng, kém một nhóm CH2.
Câu hỏi thường gặp
Chất đồng đẳng là gì?
Là các hợp chất hữu cơ có cấu tạo và tính chất hoá học tương tự nhau, nhưng thành phần phân tử hơn kém nhau một hay nhiều nhóm CH2.
Đồng đẳng khác đồng phân ở điểm nào?
Đồng đẳng có công thức phân tử khác nhau (hơn kém n nhóm CH2) và tính chất hoá học tương tự. Đồng phân có cùng công thức phân tử nhưng cấu tạo khác nhau.
CH4 và C4H10 có phải đồng đẳng không?
Có. Cả hai đều là ankan C(n)H(2n+2), hơn kém nhau 3 nhóm CH2 (hiệu khối lượng mol 58 − 16 = 42 = 3 × 14).
Hai chất hơn kém nhau một nhóm CH2 có luôn là đồng đẳng không?
Không. Hai chất còn phải cùng loại hợp chất. Ví dụ etilen C2H4 và xiclopropan C3H6 hơn kém CH2 nhưng không là đồng đẳng vì khác cấu tạo.