Hydrocarbon, alkane, alkene

**Alkane** là hydrocarbon mà mạch carbon **chỉ có liên kết đơn** (còn gọi là hydrocarbon no, vì đã “no” hóa trị bằng hydrogen, không còn chỗ để cộng thêm). Alkane có công thức chung $C_nH_{2n+2}$ ($n \geq 1$). Bốn chất đầu dãy, em cần nhớ tên và công thức: - Methane: $CH_4$ ($n=1$) - Ethane: $C_2H_6$ ($n=2$) - Propane: $C_3H_8$ ($n=3$) - Butane: $C_4H_{10}$ ($n=4$) Đây chính là thành phần chính của khí thiên nhiên (methane) và khí gas hóa lỏng (propane, butane).

**Vì sao lại đúng là $C_nH_{2n+2}$ chứ không phải một con số khác?** Hãy hình dung mạch $n$ nguyên tử carbon nối thẳng hàng bằng liên kết đơn: $C{-}C{-}C{-}\cdots{-}C$. Mỗi carbon có hóa trị IV, tức 4 liên kết. Hai carbon ở **hai đầu mạch** chỉ dùng 1 liên kết để nối với carbon bên cạnh, nên còn thừa $4-1=3$ liên kết để gắn H. Các carbon ở **giữa mạch** (có $n-2$ carbon như vậy) mỗi carbon dùng 2 liên kết để nối với 2 carbon hai bên, nên chỉ còn thừa $4-2=2$ liên kết để gắn H. Tổng số nguyên tử H là $3+3+2(n-2)=2n+2$. Với methane ($n=1$, không có carbon bên cạnh để nối) thì cả 4 hóa trị đều gắn H, vẫn đúng $2(1)+2=4$. Đó là lí do công thức $C_nH_{2n+2}$ đúng cho **mọi** alkane mạch thẳng, dù $n$ lớn cỡ nào — không phải một quy ước học thuộc, mà là kết quả tất yếu của việc carbon luôn có hóa trị IV.

**Alkene** là hydrocarbon mà mạch carbon có **một liên kết đôi** $C=C$ (còn gọi là hydrocarbon không no). Alkene có công thức chung $C_nH_{2n}$ ($n \geq 2$). Chất tiêu biểu và quan trọng nhất ở lớp 9 là **ethylene**: $C_2H_4$. Vì có liên kết đôi kém bền hơn liên kết đơn, alkene dễ tham gia phản ứng cộng hơn alkane rất nhiều — điều này em sẽ tìm hiểu kĩ ở hai bài tiếp theo.

**Vì sao chính liên kết đôi lại tạo ra sự khác biệt lớn đến vậy?** Trong alkane, hai carbon nối với nhau chỉ bằng **một** liên kết đơn — liên kết này rất bền, muốn phá vỡ nó cần điều kiện khắc nghiệt (ví dụ đốt cháy ở nhiệt độ cao, xem bài sau). Còn liên kết đôi $C=C$ trong alkene thực chất gồm **hai liên kết chồng lên nhau giữa cùng một cặp carbon**: một liên kết bền vững y hệt liên kết đơn của alkane, cộng thêm một liên kết phụ nằm kèm theo nhưng **kém bền hơn hẳn**. Khi alkene tham gia phản ứng cộng, chỉ liên kết phụ kém bền đó bị phá vỡ — hai carbon vẫn giữ nguyên một liên kết đơn nối với nhau như cũ, còn hai hóa trị vừa được giải phóng (mỗi carbon một hóa trị) sẽ gắn thêm hai nguyên tử mới, mỗi carbon một nguyên tử. Alkane không có liên kết phụ kém bền nào để phá vỡ theo kiểu đó, nên **alkane không tham gia phản ứng cộng** — đây chính là điểm phân biệt tính chất hóa học quan trọng nhất giữa hai dãy hydrocarbon, sẽ được kiểm chứng trực tiếp bằng thí nghiệm ở bài Ethylene và phản ứng bromine.