Bài 12.15 trang 53

1. Nội dung câu hỏi

Khi cho 2-methylpropane tác dụng với bromine ở $127^{\circ} \mathrm{C}$ thu được hỗn hợp 2 sản phẩm thế monobromo là 1 bromo-2-methylpropane $(0,56 \%)$ và 2-bromo-2methylpropane $(99,44 \%)$. Xác định tỉ lệ khả năng phản ứng tương đối của nguyên tử hydrogen gắn ở nguyên tử carbon bậc I và nguyên tử carbon bậc III trong phản ứng.

2. Phương pháp giải

Khi có mặt ánh sáng khuếch tán hoặc khi đun nóng, các alkane tham gia phản ứng thế với halogen (chlorine, bromine). Trong phản ứng thế halogen, nguyên tử hydrogen liên kết với nguyên tử carbon bậc cao hơn dễ bị thế bởi nguyên tử halogen hơn so với nguyên tử hydrogen liên kết với nguyên tử carbon bậc thấp.

3. Lời giải chi tiết

2-methylpropane có công thức cấu tạo:

Như vậy 2-methylpropane có 9 nguyên tử hydrogen gắn ở nguyên tử carbon bậc I và 1 nguyên tử hydrogen gắn ở nguyên tử carbon bậc III. Gọi a và k là khả năng phản ứng tương đối của nguyên tử hydrogen gắn ở nguyên tử carbon bậc I và nguyên tử carbon bậc III trong phản ứng thế bromine đã cho.

Vì sản phẩm thế hydrogen vào carbon bậc I chiếm 0,56% nên ta có phương trình:

$\frac{9a}{9a+1k}\times 100\%=0,56\%$

Chọn
$\begin{gathered}\mathrm{a}=1 \\ \Rightarrow \frac{9}{9+\mathrm{k}} \times 100 \%=0,56 \% \Rightarrow \mathrm{k} \approx 1598\end{gathered}$

Vậy với 2-methylpropane, tỉ lệ khả năng phản ứng tương đối của nguyên tử hydrogen gắn ở nguyên tử carbon bậc I và nguyên tử carbon bậc III trong phản ứng là 1 : 1 598.