BÀI 20. MỞ ĐẦU VỀ HOÁ HỌC HỮU CƠ
A. LÝ THUYẾT TRỌNG TÂM
I. Khái niệm về hợp chất hữu cơ và hóa học hữu cơ
- Hợp chất hữu cơ là hợp chất của cacbon (trừ CO, CO2, muối cacbonat, xianua, cacbua...).
- Hóa học hữu cơ là ngành Hóa học nghiên cứu các hợp chất hữu cơ.
II. Phân loại hợp chất hữu cơ
Người ta thường dùng cách phân loại hợp chất hữu cơ dựa theo thành phần các nguyên tố tạo nên hợp chất đó.
III. Đặc điểm chung của hợp chất hữu cơ
1. Đặc điểm cấu tạo
Liên kết hóa học trong phân tử các hợp chất hữu cơ chủ yếu là liên kết cộng hoá trị.
2. Tính chất vật lí
- Các hợp chất hữu cơ thường có nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi thấp (dễ bay hơi).
- Phần lớn các hợp chất hữu cơ không tan trong nước, nhưng tan nhiều trong các dung môi hữu cơ.
3. Tính chất hóa học
- Các hợp chất hữu cơ thường kém bền với nhiệt và dễ cháy.
- Phản ứng hóa học của các hợp chất hữu cơ thường xảy ra chậm và theo nhiều hướng khác nhau trong cùng một điều kiện, nên tạo ra hỗn hợp sản phẩm.
IV. Sơ lược về phân tích nguyên tố
Để thiết lập công thức phân tử hợp chất hữu cơ, cần tiến hành phân tích định tính và định lượng các nguyên tố.
1. Phân tích định tính
a. Mục đích: Xác định nguyên tố nào có trong thành phần phân tử hợp chất hữu cơ.
b. Nguyên tắc: Chuyển các nguyên tố trong hợp chất hữu cơ thành các chất vô cơ đơn giản rồi nhận biết chúng bằng các phản ứng đặc trưng.
c. Phương pháp tiến hành: Trong phòng thí nghiệm, để xác định định tính cacbon và hiđro, người ta nung hợp chất hữu cơ với CuO để chuyển nguyên tố C thành CO2, nguyên tố H thành H2O.
Phương pháp xác định nguyên tố N trong một số hợp chất đơn giản là chuyển nguyên tố N trong hợp chất hữu cơ thành NH3 rồi nhận biết bằng giấy quỳ tím ẩm.
2. Phân tích định lượng
a. Mục đích: Xác định thành phần phần trăm về khối lượng các nguyên tố trong phân tử hợp chất hữu cơ.
b. Nguyên tắc
- Cân một khối lượng chính xác hợp chất hữu cơ, sau đó chuyển nguyên tố C thành CO2; nguyên tố H thành H2O; nguyên tố N thành N2,...
- Xác định chính xác khối lượng hoặc thể tích của các chất CO2, H2O, N2, ... tạo thành, từ đó tính thành phần phần trăm khối lượng của các nguyên tố.
c. Phương pháp tiến hành
Để xác định thành phần phần trăm khối lượng các nguyên tố C, H, N, O trong chất hữu cơ, người ta tiến hành như sau:
- Nung một khối lượng chính xác (a gam) hợp chất hữu cơ chứa các nguyên tố H, O, N đã được trộn đều với bột CuO.
- Hấp thụ hơi H2O và khí CO2 lần lượt bằng H2SO4 đặc và KOH. Độ tăng khối lượng của mỗi bình chính là khối lượng H2O và CO2 tương ứng. Khí nitơ sinh ra được xác định chính xác thể tích và thường được quy về điều kiện tiêu chuẩn (đktc).
- Tính khối lượng H, C, N và phần trăm khối lượng của chúng trong hợp chất nghiên cứu. Từ đó tính được phần trăm khối lượng oxi.
d. Biểu thức tính
mC = 12.mCO2/44 (g); mH = 18.mH2O/18 (g); mN = 28.VN2/22,4 (g)
%C=mC.100% / mhợp chất; %H=mH.100% / mhợp chất;
%N=mN.100% / mhợp chất; %O=100%−%C−%H−%N
B. PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP
Phương pháp giải bài tập xác định % khối lượng các nguyên tố C, H, O trong hợp chất
Bước 1: Tính mol CO2 => mol C; Tính mol H2O => mol H.
Bước 2: Tính % khối lượng các nguyên tố trong hợp chất
%C=mC.100% / mhợp chất; %H=mH.100% / mhợp chất; %O=100%−%C−%H
C. GIẢI BÀI TẬP SÁCH GIÁO KHOA
Bài 1 (trang 91 SGK Hóa học 11):
So sánh hợp chất vô cơ và hợp chất hữu cơ về: thành phần nguyên tố, đặc điểm liên kết hoá học trong phân tử.
Hướng dẫn giải:
Thành phần nguyên tố:
Hợp chất hữu cơ | Hợp chất vô cơ |
| Là những hợp chất có chứa nguyên tố cacbon(trừ CO, O2, muối cacbonat, xianiua, cacbua…) | Là những chất có thể có cacbon, có thể không hợp chất vô cơ chứa cacbon CO, CO2, muối cacbonat, xianiua, cacbua… |
Đặc điểm liên kết hoá học trong phân tử:
Hợp chất hữu cơ | Hợp chất vô cơ |
– Được cấu tạo chủ yếu từ các nguyên tố phi kim có độ âm điện khác nhau không nhiều. Thí dụ hay gặp nhất ngoài C là H, O, halogen, S, P… – Liên kết trong hợp chất chủ yếu là liên kết cộng hoá trị. | – Được cấu tạo chủ yếu từ các nguyên tố kim loại với phi kim. Ví dụ: NaCl, Mg(NO3)2… – Liên kết trong hợp chất chủ yếu là liên kết ion. |
Bài 2 (trang 91 SGK Hóa học 11):
Nêu mục đích và phương pháp tiến hành phân tích định tính và định lượng nguyên tố.
Hướng dẫn giải:
Phân tích định tính | Phân tích định lượng |
| a.Mục đích | |
| Xác định nguyên tố nào có trong thành phần phân tử hợp chất hữu cơ | Không những xác định được các nguyên tố nào có trong thành phần hợp chất hữu cơ mà còn xác định được thành phần phần trăm về khối lượng của các nguyên tố đó. |
| b. Phương pháp tiến hành | |
| – Tìm C và H người ta nung hợp chất hữu cơ với CuO để chuyển C thành CO2, H thành H2O. | – Nung hợp chất hữu cơ với CuO. Hấp thụ nước bằng H2SO4 đặc, hấp thụ CO2 bằng KOH. Khối lượng tăng mỗi bình chính là khối lượng H2O và CO2 |
| – Chuyển N trong hợp chất hữu cơ thành NH3 | – Khối lượng khí N2 sinh ra thường được quy về đktc và tính |
| – Nhận biết các hợp chất vô cơ đơn giản và quen thuộc trên. | – Từ đó tính được khối lượng C, H, N và phần trăm của chúng trong hợp chất |
| – Phầm trăm oxi được tính gián tiếp theo các chất đã tính được. | |
Bài 3 (trang 91 SGK Hóa học 11):
Oxi hoá hoàn toàn 0,6 gam hợp chất hữu cơ A thu được 0,672 lít CO2 (đktc) và 0,72 gam H2O. Tính thành phần phần trăm khối lượng của các nguyên tố trong phân tử chất A.
Hướng dẫn giải:
Ta có
nC = nCO2 = 0,672/ 22,4 = 0,03 (mol)
nH = 2nH2O = (0,72/18).2 = 0,08 (mol)
Þ mO = 0,6 – 0,03.12 – 0,08.1 = 0,16 (g)
Phần trăm các nguyên tố trong hợp chất hữu cơ A là
%C = (0,36/0,6) .100% = 60 %.
%H = (0,08/ 0,6) . 100% = 13,3%.
%O = 100 – 60 – 13,3 = 26,7%.
Bài 4 (trang 91 SGK Hóa học 11):
β-Caroten (chất hữu cơ có trong củ cà rốt) có màu da cam. Nhờ tác dụng của enzim ruốt non, β-Croten chuyển thành vitamin A nên nó còn được gọi là tiến vitamin A. Oxi hoá hoàn toàn 0,67 gam β-Caroten rồi dẫn sản pẩm oxi hoá qua bình (1) đựng dung dịch H2SO4 đặc, sau đó qua bình (2) đựng dung dịch Ca(OH)2 dư. Kết quả cho thấy khối lượng bình (1) tăng 0,63 gam; bình (2) có 5 gam kết tủa. Tính phần trăm khối lượng của các nguyên tố trong phân tử β-Caroten
Hướng dẫn giải:
Khối lương bình (1) đựng dung dịch H2SO4 đặc tăng 0,63 g Þ mH2O = 6,3 gam Þ mH = 6,3.2/18 = 0,07 g.
Khối lượng bình (2) chứa dung dịch Ca(OH)2 dư có 5 g kết tủa
Þ mCaCO3 = 5g =>nCaCO3 = 5/100 = 0,05 mol
Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O
0,05 ← 0,05
Þ mC = 0,05. 12 = 0,6 (g).
Þ mO = 0,67 - (mC + mH) = 0
Phần trăm khối lượng các nguyên tố trong phân tử β – caroten là:
%mC = 89,55%; %mH = 10,45%.
Gợi ý giải Hóa 11 Mở đầu hóa học hữu cơ, lý thuyết trọng tâm, giải bài tập sách giáo khoa Hoá 11 do đội ngũ giáo viên ican trực tiếp biên soạn.