Axit đa chức là gì?

Câu hỏi: Axit đa chức là gì?

Trả lời:

- Phân tử có gốc hiđrocacbon thơm liên kết với một nhóm -COOH. Nếu phân tử có hai hay nhiều nhóm -COOH, chúng được gọi là axit đa chức.

Nội dung câu hỏi này nằm trong phần kiến thức về  axit cacboxylic, hãy cũng Top lời giải tìm hiểu chi tiết hơn nhé!

I. Định nghĩa

- Các định nghĩa về axit cacboxylic:

+ Axit cacboxylic là hợp chất hữu cơ mà phân tử có nhóm - COOH liên kết với gốc hiđrocacbon, với H hoặc với nhau.

+ Axit cacboxylic là sản phẩm thu được khi thay nguyên tử H trong hiđrocacbon hoặc H₂ bằng nhóm - COOH.

- Công thức tổng quát của axit:

+ C_xH_yO_z (x, y, z là các số nguyên dương; y chẵn; z chẵn; 2 ≤ y ≤ 2x + 2 - 2z;): thường dùng khi viết phản ứng cháy.

+ C_xH_y(COOH)_z hay R(COOH)_z: thường dùng khi viết phản ứng xảy ra ở nhóm COOH.

+ C_nH_2n+2-2k-z(COOH)_z (k = số liên kết p + số vòng): thường dùng khi viết phản ứng cộng H₂, cộng Br₂…

- Một số loại axit hữu cơ thường gặp:

+ Axit no đơn chức: C_nH_2n+1COOH (n ≥ 0) hoặc C_mH_2mO₂ (m ≥ 1).

+ Axit hữu cơ không no, mạch hở, đơn chức trong gốc hiđrocacbon có 1 liên kết đôi: C_nH_2n-1COOH (n ≥ 2) hoặc C_mH_2m-2O₂ (m ≥ 3).

+ Axit hữu cơ no, 2 chức, mạch hở: C_nH_2n(COOH)₂ (n ≥ 0).

II. Danh pháp

1. Tên thay thế

Tên thay thế = Tên hiđrocacbon tương ứng + oic

2. Tên thường của một số axit thường gặp

HCOOH - Axit fomic
CH₃COOH - Axit axetic 
CH₃CH₂COOH - Axit propionic 
CH₃CH₂CH₂COOH - Axit butiric
CH₂=CH-COOH - Axit acrylic
CH₂=C(CH₃)-COOH - Axit metacrylic 
(COOH)₂­ - Axit oxalic
C₆H₅COOH - Axit benzoic
HOOC(CH­₂)₄COOH - Axit ađipic
C₁₅H₃₁COOH - Axit pamitic 
C₁₇H₃₅COOH - Axit stearic
C₁₇H₃₃COOH - Axit oleic 

III. Đặc điểm cấu tạo

Nhóm cacboxyl có cấu tạo:

Như vậy, nhóm -COOH coi như được kết hợp bởi nhóm C=O và nhóm OH. Liên kết O-H trong phân tử axit phân cực hơn liên kết O-H trong phân tử ancol, do đó nguyên tử H của nhóm -COOH linh động hơn nguyên tử H của nhóm -OH ancol. Liên kết của nhóm cacboxyl phân cực mạnh hơn liên kết ancol và phenol nên nhóm OH của axit cacboxylic cũng có thể bị thay thế.

IV. Tính chất vật lí

- Các axit đều là chất lỏng hoặc rắn ở điều kiện thường.

- Nhiệt độ sôi của axit tăng dần theo chiều tăng của phân tử khối và cao hơn so với các ancol, anđehit, xeton tương ứng có cùng số nguyên tử cacbon. Nguyên nhân là do giữa các phân tử axit có liên kết hidro bền hơn liên kết hidro giữa các phân tử ancol còn anđehit và xeton không tạo được liên kết hidro.

- Axit fomic HCOOH và axit axetic CH₃COOH tan vô hạn trong nước. Độ tan trong nước của các axit giảm dần theo chiều tăng của phân tử khối.

- Mỗi axit đều có một vị riêng như axit axetic có vị giấm, axit oxalic có vị chua của me, axit xitric có vị chua của chanh...

Luyện tập

Dãy sắp xếp các hợp chất hữu theo chiều tăng dần nhiệt độ sôi nào sau đây đúng?

A. CH₄ < CH₃OH < HCHO < HCOOH.

B. C₂H₄ < CH₃CHO < C₂H₅OH < CH₃COOH.

C. CH₃CHO < C₂H₆ < CH₃COOH < C₂H₅OH.

D. CH₃COOH < C₂H₅OH < CH₃CHO < C₂H₆

Kiểm tra

V. Tính chất hóa học

Axit cacboxylic là những axit yếu. Tuy vậy, chúng có đầy đủ tính chất của một axit như : làm hồng quỳ tím, tác dụng với kim loại giải phóng hiđro, phản ứng với bazơ, đẩy được axit yếu hơn ra khỏi muối. Axit cacboxylic là những axit yếu. Tuy nhiên, chúng vẫn có đầy đủ tính chất của một axit như: làm hồng quỳ tím, tác dụng với kim loại giải phóng hidro, phản ứng với bazơ/oxit bazơ, đẩy axit yếu hơn ra khỏi muối.

1. Tính axit

a) Sự phân li trong dung dịch

- Nguyên tử H trong nhóm OH của axit cacboxylic khá linh động nên axit cacboxylic phân li không hoàn toàn trong nước theo cân bằng:

R-COOH       R-COO-  +  H+ 

- Dung dịch axit cacboxylic làm quỳ tím chuyển màu đỏ.

b) Tác dụng với bazơ, oxit bazơ tạo thành muối và nước 

HCOOH  +  NaOH   →  HCOONa  +  H₂O

RCOOH  +  OH-   →   RCOO-  + H₂O

2CH₃COOH   +  CaO  →  (CH₃COO)₂Ca  + H₂O

c) Tác dụng với muối

- Axit axetic tác dụng với muối canxi cacbonat sinh ra muối mới, khí cacbonic CO₂ và H₂O

2CH₃COOH  +  CaCO₃  → (CH₃COO)₂Ca  + CO₂  + H₂O

* Thí nghiệm: Ngâm trứng gà trong dung dịch giấm ăn có thành phần là axit axetic.

- Hiện tượng: Có bọt khí thoát ra ở vỏ quả trứng, sau đó vỏ trứng bị hòa tan hoàn toàn. Nguyên nhân là do vỏ trứng có thành phần là muối canxi cacbonat CaCO₃ nên đã phản ứng với axit axetic có trong giấm ăn như phương trình trên.

d) Tác dụng với kim loại đứng trước hidro trong dãy hoạt động hóa học

- Axit cacboxylic tác dụng được với kim loại đứng trước hidro trong dãy hoạt động hóa học sinh ra khí H₂

2CH₃COOH  +  Zn  →  (CH₃COO)₂Zn  + H₂↑

2. Phản ứng thế nhóm -OH

- Axit cacboxylic phản ứng với ancol khi mặt chất xúc tác là axit H₂SO₄ đặc và đun nóng. 

Ví dụ:                                  CH₃COOH  + C₂H₅OH   CH₃COOC₂H₅  + H₂O 

- Sản phẩm tạo thành gồm este và nước nên phản ứng trên được gọi là phản ứng este hóa. Phản ứng xảy ra thuận nghịch và cần axit H₂SO₄ đặc làm xúc tác.

VI. Điều chế

1. Oxi hóa anđehit

R(CHO)_x + x/2O₂ → R(COOH)_x (xúc tác Mn²⁺, t⁰)

2. Thủy phân este trong môi trường axit

R_y(COO)_xyR’_x + xyH₂O ↔ yR(COOH)_x + xR’(OH)_y

3. Thủy phân dẫn xuất 1,1,1 - trihalogen

RCCl₃ + 3NaOH → RCOOH + 3NaCl + H₂O (H₂O)

4. Riêng CH₃COOH

n-C₄H₁₀ + 5/2O₂ → 2CH₃COOH + H₂O (xúc tác Mn²⁺, t⁰)
C₂H₅OH + O₂ → CH₃COOH + H₂O (men giấm)

5. Một số phản ứng khác

C₆H₅-CH₃ → C₆H₅COOK → C₆H₅COOH
R-X → R-CN → R-COOH
CH₃OH + CO → CH₃COOH

VII. Nhận biết

- Làm quỳ tím chuyển thành màu đỏ; tác dụng với kim loại giải phóng H₂; tác dụng với muối cacbonat hoặc hiđrocacbonat giải phóng khí CO_­2­.

- Axit không no làm mất màu dung dịch Br₂, dung dịch thuốc tím.

- HCOOH có phản ứng tương tự andehit: tạo được kết tủa trắng với AgNO₃/NH₃…