Câu hỏi: Công thức cấu tạo hợp chất hữu cơ là gì?
Trả lời: Công thức cấu tạo biểu diễn thứ tự và cách thức liên kết của các nguyên tử trong phân tử. Có cách viết khai triển, thu gọn và thu gọn nhất.
Công thức cấu tạo khai triển: Viết tất cả các nguyên tử và các liên kết giữa chúng.
Công thức cấu tạo thu gọn: Viết gộp nguyên tử cacbon và các nguyên tử khác liên kết với nó thành từng nhóm.
Công thức cấu tạo thu gọn nhất: Chỉ viết các liên kết và nhóm chức, đầu mút của các liên kết chính là nhómCHxvớixđảm bảo hóa trị4ởC.
*Kết luận
Butan−1−olvàđietyletecó cùng công thức phân tửC4H10Onhưng do khác nhau về cấu tạo hóa học nên khác nhau về tính chất vật lí và tính chất hóa học.
Vậy những hợp chất có cùng công thức phân tử nhưng có cấu tạo hóa học khác nhau gọi là những đồng phân cấu tạo.
Những đồng phân khác nhau về bản chất nhóm chức gọi là đồng phân nhóm chức. Những đồng phân khác nhau về sự phân nhánh mạch cacbon gọi là đồng phân mạch cacbon. Những đồng phân khác nhau về vị trí nhóm chức gọi là đồng phân vị trí nhóm chức.
Hãy cùng Top lời giải tìm hiểu chi tiết hơn về hợp chất hữu cơ để làm rõ câu hỏi trên nhé!
I.Hợp chất hữu cơ là gì? Ví dụ về hợp chất hữu cơ
Hợp chất hữu cơ từ lâu đã được biết tới và sử dụng phục vụ cuộc sống hàng ngày. Vậy khái niệm về hợp chất hữu cơ được hiểu ra sao?
Hợp chất hữu cơ là các hợp chất của cacbon, hay nói cách khác, trong hợp chất đó có chứa cacbon. Tuy nhiên, có những trường hợp hợp chất chứa cacbon nhưng lại là hợp chất vô cơ. Cụ thể là CO,CO2,H2CO3và các muối cacbonat.
Để hiểu hơn về khái niệm này, chúng ta hãy cùng tìm hiểu một số ví dụ về hợp chất hữu cơ nhé.
Các hợp chất hữu cơ lớp 9 như metan có công thức làCH4, hay rượu etylicC2H5OH– loại rượu được sử dụng để uống hàng ngày. Ngoài ra, các hợp chất hữu cơ còn rất nhiều ví dụ khác nhưC3H6hayC4H8. Hợp chất hữu cơ cũng xuất hiện rất nhiều trong cơ thể con người dưới dạng protein hay chất béo.
II. Đặc điểm của hợp chất hữu cơ
Chất hữu cơ thường tồn tại dưới dạnghỗn hợp, khoa học hiện đại đã phát triển nhiều phương pháp để đánh giá độ tinh sạch, đặc biệt quan trọng phải kể đến là kỹ thuậtsắc kýnhưsắc ký lỏng hiệu năng cao[HPLC] vàsắc ký khí. Bên cạnh đó là các phương pháp thông thường để tách chiết nhưchưng cất,kết tinh, vàchiết bằng dung môi.
Các hợp chất hữu cơ thông thường được định danh bằng các thí nghiệm hóa học, thường được gọi là"phương pháp ướt"[dùng nhiều các thuốc thử để định tính trong dung dịch]. Tuy vậy các phương pháp đó đã dần được thay thế bằng các phương phápquang phổhay các máy phân tích chuyên sâu.Các phương pháp phân tích sau được liệt kê theo thứ tự tiện ích cũng tăng dần của phương pháp:
+ Phổ cộng hưởng từ hạt nhân[NMR]là kỹ thuật được dùng phổ biến nhất, phương pháp này cho phép đọc các thông tin tính hiệu từ các nguyên tử và cấu trúc lập thể từ đó chuyển chúng thành các phổ tương quan. Nguyên tắc của phương pháp dựa vào sự hiện diện của các đồng vị tự nhiên củahydrovàcarbon, từ đó mà có phổ NMR của1H và13C.
+ Phương pháp phân tích cơ bản:phương pháp này phá hủy toàn phân tử hữu cơ và từ đó xác định thành phần nguyên tố của toàn phân tử. Đây là phương pháp sơ khai nhất làm nền tảng chophương pháp khối phổ.
+ Phương pháp khối phổcho thấy phân tử khối của một hợp chất hữu cơ đầy đủ, cùng với các mảnh phân tử bị vỡ ra từ sự bắn phá của các điện tử, từ đó có thể xác định các cấu trúc của nó. Các máy khối phổ có độ phân giải cao có thể ác định được chính xác cấu trúc thực tế của phân tử hữu cơ và được dùng để thay thế chophương pháp phân tích cơ bản. Trước đây, phương pháp khố phổ có một số hạn chế là không thể ghi nhận sự hiện diện của các mảnh trung hòa về điện, tuy vậy sự phát triển của kỹ thuật ion hóa đã cho phép nhận diện"thông số khối lượng"của hầu hết các hợp chất hữu cơ.
+ Tinh thể họclà phương pháp chắc chắn để xác định cấu trúc hình học của phân tử, điều kiện để xác định hợp chất khi cô lập được các tinh thể đơn của hợp chất, và tinh thể này phải đại diện được cho mẫu. Một phần mềm tự động hóa cao cho phép xác định cấu trúc của tinh thể thu được sau đó rà soát ngân hàng dữ liệu các hợp chất hữu cơ trong vài giờ để cho ra được hình thái tinh thể trùng khớp.
Các phương pháp quang phổ truyền thống nhưphổ hồng ngoại[IR], máy đođộ quay cực,phổ tử ngoại khả kiến[UV/VIS] tuy chỉ cung cấp những thông tin tương đối kém đặc hiệu về cấu trúc của hợp chất hữu cơ nhưng vẫn còn được sử dụng khá phổ biến để phân loại và nhận danh các hợp chất hữu cơ.
III. Tính chất của hợp chất hữu cơ
Tính chất vật lý của các hợp chất hữu cơ thường bao gồmđịnh tínhvàđịnh lượng. Các thông số cho quá trình định lượng bao gồm điểm nóng chảy, điểm sôi, và chỉ số khúc xạ. Định tính bao gồm nhận biết về mùi, độ đồng nhất,độ tan, vàmàu sắc.
1. Điểm nóng chảy và điểm sôi
Hợp chất hữu cơ rất dễ nóng chảy hay sôi. Ngược lại, trong khi các vật liệu vô cơ nói chung có thể bị nóng chảy, nhiều chất không thể đun sôi, thay vào đó có xu hướng phân hủy. Trước đây, điểm nóng chảy [m.p.] và điểm sôi [b.p.] cung cấp những thông tin cơ bản về độ tinh khiết và định danh sơ lược các hợp chất hữu cơ. Chúng có mối tương quan với tính phân cực của phân tử và khối lượng phân tử. Vài chất hữu cơ, đặc biệt là các hợp chất đối xứng dễ bay hơi hơn là tan chảy. Các chất hữu cơ thường không ổn định ở nhiệt độ trên 300°C, nói cách khác, chúng dễ bị phân hủy khi vượt quá nhiệt độ trên, mặc dù có một số ngoại lệ.
2. Độ hòa tan
Chất hữu cơ không phân cực có xu hướngkỵ nước, nghĩa là chúng ít tan trong nước và tan nhiều trong cácdung môihữu cơ khác. Có một vài ngoại lệ với một số chất hữu cơ có trọng lượng phân tử thấp nhưrượu,amine, vàacid carboxylicnhờ cácliên kết hydro. Các chất hữu cơ thường dễ tan trong dung môi hữu cơ. Dung môi có thể làethertinh khiết hayrượu ethanol, hay hỗn hợp, cũng có thể là các dung môi thân dầu nhưether dầu hỏahoặc các dung môi có vòng benzen khác chưng cất phân đoạn và tinh chế lại từ dầu hỏa. Độ hòa tan trong các dung môi khác nhau tùy thuộc vào loại dung môi và các nhóm chức hiện diện.
3. Tính chất ở thể rắn
Các tính chất đặc biệt khác nhau của tinh thể phân tử và polyme hữu cơ với các hệ liên hợp được quan tâm tùy thuộc vào các ứng dụng, ví dụ: cơ nhiệt và cơ điện như tínháp điện, tínhdẫn điện[xempolyme dẫn điệnvàchất bán dẫn hữu cơ] và tính chấtquang điện[Ví dụ:quang học phi tuyến tính]. Vì lý do lịch sử, các tính chất như vậy chủ yếu là chủ đề của các lĩnh vựckhoa học polymevàkhoa học vật liệu.
IV. Phân loại hợp chất hữu cơ
Các hợp chất hữu cơ được chia thành 2 loại chính. Đó là hiđrocacbon và dẫn xuất của hidrocacbon. Vậy thành phần hợp chất hữu cơ là gì,gồm những chất nào?
Hiđrocacbon
Hiđrocacbon là hợp chất hữu cơ được tạo thành từ C và H. Tức là trong phân tử của hiđrocacbon chỉ chứa nguyên tử cacbon và hiđro. Hidrocacbon lại được chia thành 3 loại.
+ Hiđrocacbon no: Trong phân tử chỉ có liên kết đơn. Ví dụ:CH4,C2H6 ….
+ Hiđrocacbon không no: Trong phân tử có chứa liên kết bội. Ví dụ:C2H2
+ Hiđrocacbon thơm: Trong phân tử chứa vòng benzen. Ví dụ:C6H6
Dẫn xuất của hidrocacbon
- Dẫn xuất của hidrocacbon được hiểu là các hợp chất hữu cơ chứa nguyên tố khác thay thế nguyên tử Hidro. Thường là oxi và nitơ hoặc các halogen.
- Dẫn xuất chủ yếu của hidrocacbon bao gồm các ete, amin, polime, andehit…
15:38:3202/01/2020
Bài viết này, chúng ta cùng ôn lại các khái niệm về hợp chất hữu cơ, các loại hợp chất và các loại phản ứng của hợp chất hữu cơ. Đồng thời, rèn kỹ năng tìm và lập công thức phân tử, viết công thức cấu tạo của hợp chất hữu cơ qua các bài tập.
I. Tóm tắt lý thuyết về công thức phân tử, công thức cấu tạo hợp chất hữu cơ
1. Hợp chất hữu cơ là hợp chất của cacbon trừ CO, CO2, muối cacbonat, cacbua, xianua,...
2. Hợp chất hữu cơ chia thành hi đro cacbon và dẫn xuất của hi đro cacbon.
3. Liên kết hóa học trong phân tử hợp chất hữu cơ thường là liên kết cộng hóa trị.
4. Các loại công thức biểu diễn phân tử hợp chất hữu cơ: công thức cấu tạo, công thức phân tử, công thức đơn giản nhất.
5. Các loại phản ứng hay gặp trong hóa học hữu cơ là phản ứng thế, phản ứng cộng và phản ứng tách.
6. Đồng đẳng, đồng phân
| Công thức phân tử | Công thức cấu tạo | Tính chất | |
| Chất đồng đẳng | Khác nhau một hay nhiều nhóm CH2 | Tương tự nhau | Tương tự nhau |
| Chất đồng phân | Giống nhau | Khác nhau | Khác nhau |
II. Bài tập tìm công thức phân tử công thức cấu tạo hợp chất hữu cơ
* Bài 1 trang 107 SGK Hóa 11: Chất nào sau đây là hiđrocacbon? Là dẫn xuất của hiđrocacbon?
a] CH2O; b] C2H5Br; c] CH2O2; d] C6H5Br; e] C6H6; g] CH3COOH.
° Lời giải bài 1 trang 107 SGK Hóa 11:
- Hidrocacbon là: e].
- Dẫn xuất của hi đro cacbon là các chất còn lại: a]; b]; c]; d]; g].
* Bài 2 trang 107 SGK Hóa 11: Từ ơgenol [trong tinh dầu hương nhu] điều chế được metylơgenol [M = 178 g/mol] là chất dẫn dụ côn trùng. Kết quả phân tích nguyên tố của metylơgenol cho thấy: %C = 74,16%; %H = 7,86%, còn lại là oxi. Lập công thức đơn giản nhất, công thức phân tử của metylơgenol.
° Lời giải bài 2 trang 107 SGK Hóa 11:
- Gọi công thức phân tử của metylơgenol là CxHyOz [x,y,z nguyên dương]
- Theo bài ra, ta có:
%O = 100% - %C - %H = 100% - 74,16% - 7,86% = 17,98%
- Nên có: x:y:z = [%C:12] : [%H:1] : [%O:16]
⇒ x:y:z = 11:14:2
⇒ Công thức đơn giản nhất là: C11H14O2
⇒ Ta có công thức phân tử là: [C11H14O2]n
- Mặt khác, theo bài ra thì:
M[C11H14O2]n = 178n = 178 ⇒ n=1
⇒ Công thứ phân tử là C11H14O2
* Bài 3 trang 107 SGK Hóa 11: Viết công thức cấu tạo của các chất có công thức phân tử sau : CH2Cl2 [một chất], C2H4O2[ba chất], C2H4Cl2 [hai chất].
° Lời giải bài 3 trang 107 SGK Hóa 11:
• CTCT của các chất :
CH2Cl2 : Сl-СН2 -Cl
C2H4O2 : CH3-COOH; HO-CH2-CHO; H-COO-CH3;
C2H4Cl2 : CH3-CHCl2; Сl-СН2-CH2-Cl;
* Bài 4 trang 107 SGK Hóa 11: Chất X có công thức phân tử C6H10O4. Công thức nào sau đây là công thức đơn giản nhất của X ?
A. C3H5O2 B. C6H10O4 C. C3H10O2 D. C12H20O8
° Lời giải bài 4 trang 107 SGK Hóa 11:
• Chọn đáp án: A. C3H5O2
- Vì C6H10O4 còn có thể viết [C3H5O2]2
* Bài 5 trang 107 SGK Hóa 11: Hãy viết công thức cấu tạo có thể có của các đồng đẳng của ancol etylic có công thức phân tử C3H8O và C4H10O.
° Lời giải bài 5 trang 107 SGK Hóa 11:
• Công thức cấu tạo của C3H8O:
CH3-CH2-CH2-OH ; CH3 -CH[CH3]-OH.
• Công thức cấu tạo của C4H10O:
CH3-CH2-CH2-CH2-OH; CH3-CH[OH]-CH2-CH3;
CH3-CH[CH3]-CH2-ОН; CH3-C[CH3]2OH.
* Bài 6 trang 107 SGK Hóa 11: Cho các chất sau: C3H7-OH, C4H9-OH, CH3-O-C2H5, C2H5-O-C2H5. Những cặp chất nào có thể là đồng đẳng hoặc đổng phân của nhau?
° Lời giải bài 6 trang 107 SGK Hóa 11:
- Gọi C3H7-OH [I], C4H9-OH [II], CH3-O-C2H5 [III], C2H5-O-C2H5 [IV]
• Các chất đồng đẳng của nhau:
[I] và [II] đồng đẳng với ancol etylic
[III] và [IV] cùng là ete no đơn chức
• Các chất đồng phân của nhau:
[I] và [III] cùng có công thức phân tử là C3H8O
[II] và [IV] cùng có công thức phân tử C4H10O
[Anco no đơn chức có đồng phân khác chức với ete]
* Bài 7 trang 108 SGK Hóa 11: Các phản ứng sau đây thuộc loại phản ứng nào [phản ứng thế, phản ứng cộng, phản ứng tách]?
a] C2H6 + Cl2
b] C4H8 + H2O
c] C2H5Cl
d] C2H5OH
° Lời giải bài 7 trang 108 SGK Hóa 11:
- Phản ứng thế: a];
- Phản ứng cộng: b];
- Phản ứng tách: c]; d];
* Bài 8 trang 108 SGK Hóa 11: Viết phương trình hoá học của các phản ứng xảy ra trong các trường hợp sau và cho biết các phản ứng đó thuộc loại phản ứng nào [phản ứng thế, phản ứng cộng, phản ứng tách].
a] Etilen tác dụng với hiđro có Ni làm xúc tác và đun nóng.
b] Đun nóng axetilen ở 600oC với bột than làm xúc tác thu được benzen.
c] Dung dịch ancol etylic để lâu ngoài không khí chuyển thành dung dịch axit axetic [giấm ăn].
° Lời giải bài 8 trang 108 SGK Hóa 11:
a] CH2=CH2 + H2
Là phản ứng cộng.
b] 3CH≡CH
Là phản ứng cộng
c] CH3-CH2-OH + O2 → CH3COOH + H2O
Là phản ứng oxi hóa.
Hy vọng với phần Bài tập luyện tập tìm Công thức phân tử, Công thức cấu tạo của hợp chất hữu cơ ở trên hữu ích cho các em, mọi thắc mắc và góp ý các em hãy để lại bình luận dưới bài viết. Chúc các em học tốt!
¤ Xem thêm các bài viết khác tại:
» Mục lục sách giáo khoa Vật lý 11 Lý thuyết và Bài tập
» Mục lục sách giáo khoa Hóa học 11 Lý thuyết và Bài tập