Công thức cấu tạo C3H6O2

Câu hỏi : Công thức cấu tạo C₃H₆O₂

Trả lời:

Ứng với công thức phân tử C₃H₆O₂ thì chất có thể là axit cacboxylic hoặc este

I. Axit cacboxylic C₃H₆O₂

Axit cacboxylic C₃H₆O₂ có 1 đồng phân cấu tạo, cụ thể:

CTCT thu gọn: CH₃ - CH₂ – COOH

Tên gọi: Axit propioic/ Axit propanoic

II. Este C₃H₆O₂

Este C₃H₆O₂ có 2 đồng phân cấu tạo, cụ thể:

1. CTCT thu gọn: CH₃COOCH₃

Tên gọi: Metyl axetat

2. CTCT thu gọn: HCOOC₂H₅

Tên gọi : Etyl fomat

Kết luận: Vậy ứng với công thức phân tử C₃H₆O₂ thì chất có 3 đồng phân, có thể là axit cacboxylic hoặc este.

Cùng Top lời giải tìm hiểu chung về axit cacboxylic và este nhé !

A. Acid carboxylic

Axit carboxylic là một loại axit hữu cơ chứa nhóm chức carboxyl. Công thức tổng quát của loại axit này là R-C(=O)-OH, đôi khi được viết thành R-COOH hoặc R-CO_²H, trong đó R^- có thể đơn giản là một nguyên tố hydro hoặc gốc nhiều hơn một nhóm chức hydrocarbon.

Axit carboxylic tồn tại ở nhiều dạng khác nhau trong đời sống, với ví dụ cụ thể là amino acid (đơn vị cơ bản của protein) hoặc axit axetic (trong giấm ăn). Khi mất đi một proton (H⁺), nhóm chức carboxyl sẽ trở thành một anion cacbonxylate.

I. Tính tan

Axit carboxylic là một chất có tính phân cực. Do các axit carboxylic vừa có phân cực âm ở nguyên tố oxy của nhóm cacbonyl (-C=O) vừa có phân cực dương ở nguyên tố hydro của nhóm hydroxy (-OH), các chất này có thể liên kết hydro với nhau và thường tồn tại dưới dạng dime trong các loại môi môi không phân cực. Các axit carboxylic nhỏ (có khoảng từ 1 đến 5 cacbon) có thể tan được trong nước. Trong khi đó, khả năng tan trong nước của các axit carboxylic lớn hơn bị hạn chế bởi khi càng tăng độ dài chuỗi ankyl, tính kỵ nước của axit sẽ càng tăng. Các loại axit lớn hơn này thường tan trong các loại dung môi có tính phân cực yếu hơn như ete hay alcohol. Khi tác dụng axit carboxylic, bất kể lớn hay nhỏ, với dung dịch natri hydroxide, sản phẩm thu được sẽ là một loại muối natri tan được trong nước

II. Nhiệt độ bay hơi

Axit carboxylic thường có nhiệt độ bay hơi lớn hơn nước hay alcohol do có diện tích bề mặt lớn hơn và có liên kết hydro giữa dime ổn định hơn. Để có thể bay hơi, cần một lượng nhiệt bay hơi đáng kể để có thể phá vỡ liên kết giữa các dime hoặc khiến cho cả dime cùng bốc hơi. Ví dụ rượu etylic C₂H₅OH sôi ở 78,3°C còn axit axetic CH₃COOH sôi ở 118°C.

III. Tính Axit

Theo thuyết axit-base Brønsted-Lowry, axit carboxylic được phân loại axit là do chất này có thể nhường proton H⁺. Chất này là một trong những loại axit phổ biến trong hóa học hữu cơ.

Axit carboxylic là một axit yếu. Trong môi trường nước nó bị phân li thành cation H₃O⁺ và anion RCOO⁻ nhưng với tỉ lệ rất thấp. Ví dụ, ở nhiệt độ trong phòng thí nghiệm, trong 1 mol dung dịch axit acetic thì chỉ có 0.4% axit axetic bị phân li.

RCOOH ↔ RCOO^- + H⁺

Trong một phân tử của axit carboxylic, nếu tồn tại các nguyên tố hay nhóm chức rút electron như fluor hay clo, axit carboxylic đó sẽ mạnh hơn. Ví dụ, pKa (hằng số điện li axit) của axit formic bằng 3.75. Tuy nhiên khi thay C-H của axit formic thành C-CF₃ để trở thành axit trifluorrouacetic thì pKA giảm xuống còn 0.23 (tính axit mạnh hơn). Ngược lại, nếu trong phân tử của axit carboxylic tồn tại các nguyên tố hay nhóm chức nhường electron, thì axit carboxylic đó sẽ yếu hơn. Ví dụ, nếu thay nhóm C-H của axit formic thành C-CH₃ để trở thành axit axetic, pKa sẽ tăng từ 3.75 lên 4.76 (tính axit yếu hơn)

IV. Mùi thơm

Các axit carboxylic thường có một mùi chua nồng. Tuy nhiên, este, một biến thể của axit carboxylic, đa phần lại có một mùi hương rất dễ chịu, và được dùng phổ biến trong sản xuất nước hoa.

V. Đặc điểm nhận dạng

Phương pháp quang phổ hồng ngoại có thể được dùng để nhận dạng axit carboxylic hoặc nhóm carboxyl trong mẫu thử. Dao động của liên kết C=O (nhóm cacbonyl) của axit carboxylic sẽ cho ra một mũi hấp thụ nhọn ở số sóng khoảng giữa 1680 và 1725 cm⁻¹. Đồng thời, dao động của liên kết O-H (nhóm hydroxy) sẽ cho một mũi rộng ở số sóng từ 2500 đến 3000 cm−1. Khi dùng phương pháp cộng hưởng từ hạt nhân hydro-1, theo lý thuyết, nguyên tố hydro của nhóm hydroxy sẽ cho tín hiệu ở khoảng 10-13 ppm. Tuy nhiên trong thực tế, kết quả này thường không rõ ràng khi axit carboxylic sẽ trao đổi liên tục với nước khiến cho thiết bị không đo đạc chuẩn xác được.

B. Este

I. Khái niệm – Phân loại:

1. Khái niệm:

- Este là sản phẩm được tạo thành khi thay nhóm –OH ở nhóm cacboxyl của axit cacboxylic bằng nhóm –OR’ của ancol.

- Công thức chung của 1 số este:

+ Este tạo bởi axit đơn chức và rượu đơn chức RCOOH và R’OH: RCOOR’

Nếu R và R’ là gốc no thì este là C_nH_2nO₂ (n 2)

+ Este tạo bởi axit đơn chức RCOOH và rượu đa chức R’(OH)_n : (RCOO)_nR’

+ Este tạo bởi axit đa chức R(COOH)_m và rượu đơn chức: R(COOR’)_m

+ Este tạo bởi axit đa chức R(COOH)_m và rượu đa chức R’(OH)_n: ( ít gặp) R_n(COOR’)_n._mR’_m

2. Phân loại:

- Tùy theo đặc điểm của gốc hidrocacbon và số nhóm cacboxyl, este được chia thành nhiều loại khác nhau như: este no, este không no, este đơn chức, đa chức…
3. Đồng phân:

- Ứng với công thức C_nH_2nO₂ có thể có các loại đồng phân mạch hở sau:

+ Axit no, đơn chức

+ Este no, đơn chức

+ Andehit – rượu

+ Xeton – rượu

+ Andehit – ete

+ Xeton – ete

- Các đồng phân este đơn chức gồm có đồng phân mạch cacbon của gốc ancol và đồng phân mạch cacbon của gốc axit tạo thành este.

Ví dụ: ứng với CTPT C₄H₈O₂ có các đồng phân este sau:

HCOOCH₂-CH₂-CH₃: n-propyl fomat

HCOOCH-(CH₃)₂: isopropyl fomat

CH₃COOC₂H₅: etyl axetat

C₂H₅COOCH₃: metyl propionat

II. Danh pháp:

1. Với ancol đơn chức R’OH:

Tên este = tên gốc hidrocacbon R’+ tên gốc axit (đổi đuôi ic at )

Ví dụ:

CH₃COOC₂H₅: etyl axetat

CH₂=CH-COO-CH₃: metyl acrylat

2.Với ancol đa chức:

Tên este = tên ancol + tên gốc axit

Ví dụ: 

CH₂OOC-CH₃: etylenglycol điaxetat

CH₂OOC-CH₃

III. Tính chất vật lí:

1.Trạng thái:  Đa số ở trạng thái lỏng. Những este có KLPT rất lớn có thể ở trạng thái rắn ( như mỡ động vật, sáp ong …)

2.Nhiệt độ sôi: Thấp, dễ bay hơi do không tạo liên kết hidro giữa các phân tử.

3.Tính tan: Ít tan hoặc không tan trong nước do không tạo liên kết hidro giữa các phân tử với nước.

4. Đa số các este có mùi thơm đặc trưng:

- Isoamyl axetat: CH₃COOCH₂CH₂(CH₃)₂: mùi chuối

- Etyl butirat: CH₃CH₂CH₂COOC₄H₉: mùi dứa

- Geranyl axetat: CH₃COOC₁₀H₁₇: mùi hoa hồng…