C2H6 là chất gì? Tính chất, ứng dụng, điều chế etan

Trả lời nhanh

C2H6 là công thức phân tử của etan, chất thứ hai trong dãy đồng đẳng ankan (CnH2n+2, n = 2). Etan là khí không màu, không mùi, rất ít tan trong nước, có công thức cấu tạo CH3–CH3. Chất này cháy toả nhiều nhiệt, tham gia phản ứng thế với halogen và phản ứng tách hiđro tạo etilen.

C2H6 là chất gì? Cấu tạo của etan

Etan thuộc loại hiđrocacbon no, mạch hở, chỉ gồm liên kết đơn. Phân tử có 2 nguyên tử cacbon và 6 nguyên tử hiđro, khối lượng mol 30 g/mol.

Công thức phân tử: C₂H₆.
Công thức cấu tạo: CH₃–CH₃.
Mỗi nguyên tử C ở trạng thái lai hoá sp³, tạo 4 liên kết σ (1 liên kết C–C và 3 liên kết C–H).
Liên kết C–C là liên kết σ nên hai nhóm CH₃ có thể quay tự do quanh trục liên kết.

Công thức cấu tạo đầy đủ của etan CH3-CH3 với hai nguyên tử cacbon và sáu nguyên tử hiđro — Công thức cấu tạo đầy đủ của etan (C2H6): một liên kết C–C và sáu liên kết C–H.

Vì chỉ có liên kết σ bền, không có liên kết π, etan kém hoạt động hoá học. Đây là lí do etan không làm mất màu dung dịch brom hay dung dịch KMnO₄ ở điều kiện thường.

Tính chất vật lí của etan

Đại lượng	Giá trị / mô tả
Trạng thái	Khí, không màu, không mùi (ở điều kiện thường)
Khối lượng mol	30 g/mol
Nhiệt độ sôi	khoảng −89 °C
Nhiệt độ nóng chảy	khoảng −183 °C
Độ tan	Rất ít tan trong nước, tan tốt hơn trong dung môi hữu cơ
Tỉ khối so với không khí	30/29 ≈ 1,03 (nặng hơn không khí một chút)

Lưu ý hay gặp: nhiều bạn nhớ nhầm “etan nhẹ hơn không khí” như metan. Thực ra M = 30 lớn hơn 29 nên etan nặng hơn không khí đôi chút, còn metan (M = 16) mới nhẹ hơn.

Tính chất hoá học của etan

1. Phản ứng thế với halogen

Khi chiếu sáng, etan thế nguyên tử H bằng nguyên tử clo hoặc brom:

CH₃–CH₃ + Cl₂ → CH₃–CH₂Cl + HCl (ánh sáng, tỉ lệ mol 1 : 1)

Sản phẩm là etyl clorua (cloetan). Vì 6 nguyên tử H trong etan hoàn toàn tương đương nên thế một lần chỉ cho một sản phẩm monoclo duy nhất. Nếu dùng dư Cl₂, phản ứng tiếp tục tạo các dẫn xuất polyclo.

2. Phản ứng tách hiđro (đehiđro hoá)

CH₃–CH₃ → CH₂=CH₂ + H₂ (500 °C, xúc tác như Cr₂O₃/Al₂O₃ hoặc Pt)

Đây là phản ứng quan trọng trong công nghiệp để thu etilen, nguyên liệu sản xuất polietilen (PE).

3. Phản ứng oxi hoá hoàn toàn (cháy)

2C₂H₆ + 7O₂ → 4CO₂ + 6H₂O (t°)

Etan cháy với ngọn lửa xanh nhạt, toả nhiều nhiệt. Đốt ankan nào cũng cho n_H₂O > n_CO₂, với etan tỉ lệ là 3 : 2. Hỗn hợp etan và không khí (hoặc oxi) theo tỉ lệ thích hợp có thể gây nổ.

Ứng dụng của etan

Nguyên liệu hoá dầu: nhiệt phân (steam cracking) etan để thu etilen, từ đó sản xuất PE, etanol, etylen glicol, PVC…
Nhiên liệu: là thành phần của khí thiên nhiên và khí dầu mỏ, dùng trong đốt cháy lấy nhiệt.
Công nghiệp lạnh: etan tinh khiết dùng làm chất làm lạnh ở nhiệt độ rất thấp trong một số hệ thống đặc biệt.
Tổng hợp hữu cơ: điều chế các dẫn xuất halogen như cloetan.

Cách điều chế etan

Trong công nghiệp

Etan được tách từ khí thiên nhiên và khí đồng hành của mỏ dầu bằng phương pháp chưng cất phân đoạn ở nhiệt độ thấp, áp suất cao.

Trong phòng thí nghiệm

Cộng hiđro vào etilen: CH₂=CH₂ + H₂ → CH₃–CH₃ (Ni, t°).
Cộng hiđro vào axetilen (dư H₂): CH≡CH + 2H₂ → CH₃–CH₃ (Ni, t°).
Phản ứng Wurtz từ metyl halogenua: 2CH₃Br + 2Na → C₂H₆ + 2NaBr (ete khan).

Mẹo nhớ: muốn “đi lên” ankan thì cộng H₂ vào hiđrocacbon không no; muốn “nối dài mạch” thì dùng Na (Wurtz).

Lỗi sai thường gặp

Viết phản ứng cháy chưa cân bằng: hệ số đúng là 2 – 7 – 4 – 6, không phải 1 – 3,5 – 2 – 3 nếu đề yêu cầu hệ số nguyên.
Cho rằng etan làm mất màu nước brom. Etan không phản ứng ở điều kiện thường; chỉ phản ứng thế với brom khan khi chiếu sáng.
Nhầm điều kiện: tách hiđro cần nhiệt độ cao và xúc tác, còn thế halogen cần ánh sáng.

Bài tập luyện tập

Bài 1. Đốt cháy hoàn toàn 3 gam etan. Tính thể tích CO₂ (đktc) và khối lượng nước tạo thành.

Đáp án: n(C₂H₆) = 3/30 = 0,1 mol. Theo phương trình, n(CO₂) = 0,2 mol → V = 0,2 × 22,4 = 4,48 lít; n(H₂O) = 0,3 mol → m = 0,3 × 18 = 5,4 gam.

Bài 2. Phân biệt hai khí etan và etilen bằng một thuốc thử.

Đáp án: Dẫn từng khí qua dung dịch brom. Khí làm mất màu nước brom là etilen; khí không làm mất màu là etan.

Bài 3. Cho etan tác dụng với Cl₂ (ánh sáng, tỉ lệ 1 : 1). Có bao nhiêu sản phẩm thế monoclo?

Đáp án: Chỉ 1 sản phẩm là CH₃CH₂Cl, vì 6 nguyên tử H đều tương đương.

Câu hỏi thường gặp

C2H6 là chất gì?

C2H6 là etan, hiđrocacbon no mạch hở thuộc dãy đồng đẳng ankan (CnH2n+2), có công thức cấu tạo CH3–CH3.

Etan có làm mất màu dung dịch brom không?

Không. Etan chỉ có liên kết đơn nên không cộng brom; nó chỉ thế brom khi có ánh sáng ở điều kiện thích hợp.

Etan nặng hay nhẹ hơn không khí?

Etan có M = 30 nên tỉ khối so với không khí là 30/29 ≈ 1,03, tức nặng hơn không khí một chút.

Điều chế etan trong phòng thí nghiệm bằng cách nào?

Có thể cộng H2 vào etilen hoặc axetilen (xúc tác Ni, t°), hoặc dùng phản ứng Wurtz: 2CH3Br + 2Na → C2H6 + 2NaBr.