Tóm tắt lý thuyết Chương 4 Hóa 11: Đại cương về hóa học hữu cơ

I. Hợp chất hữu cơ và hóa học hữu cơ

1. Khái niệm

- Hợp chất hữu cơ là các hợp chất của C trừ oxit của C, muối cacbua, muối cacbonat, muối xianua.

- Hoá học hữu cơ là ngành hóa học chuyên nghiên cứu các hợp chất hữu cơ.

2. Phân loại hợp chất hữu cơ.

Hợp chất hữu cơ được chia thành hidrcacbon và dẫn xuất hidrcacbon.

a/ Hidrcacbon là loại hợp chất hữu cơ đơn giản nhất, trong thành phần phân tử chỉ chứa hai nguyên tố là cacbon và hidro.

- Hidrocacbon mạch hở:

    + Hidrocacbon no: Ankan CH₄

    + Hidrocacbon không no có một nối đôi: Anken C₂H₄

    + Hidrcacbon không no có hai nối đôi: Ankadien

- Hidrocacbon mạch vòng:

    + Hidrocacbon no: xicloankan

    + Hidrocacbon mạch vòng: Aren

b/ Dẫn xuất của hidrocacbon là những hợp chất mà trong phân tử ngoài C, H ra còn có một số hay nhiều nguyên tố khác như O, N, S, halogen...

- Dẫn xuất halogen: R – X ( R là gốc hidrocacbon)

- Hợp chất chứa nhóm chức:

        - OH - : ancol; - O - : ete; - COOH: axit......

3. Đặc điểm chung

- Hợp chất hữu cơ nhất thiết phải chứa C, hay có H thường gặp O ngoài ra còn có halogen, N, P...

- Liên kết chủ yếu trong hợp chất hữu cơ là liên kết cộng hóa trị.

- Các hợp chất hữu cơ thường dễ bay hơi, dễ cháy, kém bền nhiệt.

- Các phản ứng trong hoá học hữu cơ thường chậm, không hoàn toàn, xảy ra theo nhiều hướng thường phải đun nóng và có xúc tác.

4. Các phương pháp tinh chế hợp chất hữu cơ

- Chưng cất: để tách các chất lỏng có nhiệt độ sôi khác nhau nhiều.

- Chiết: để tách hai chất lỏng không trộn lẫn vào nhau.

                       Hình 4.1. Chưng cất thường         Hình 4.2. Chiết 2 lớp chất lỏng

- Kết tinh lại: để tách các chất rắn có độ tan khác nhau theo nhiệt độ.

II. Phân tích nguyên tố

Để xác định công thức phân tử hợp chất hữu cơ người ta phải xác định :

- Thành phần định tính nguyên tố.

- Thành phần định lượng nguyên tố.

- Xác định khối lượng phân tử.

1. Phân tích định tính nguyên tố.

- Phân tích định tính nguyên tố để xác định thành phần các nguyên tố hóa học chứa trong một chất.

- Muốn xác định thành phần các nguyên tố , người ta chuyển các nguyên tồ trong hợp chất hữu cơ thành các hợp chất vô cơ đơn giản rồi nhận ra các sản phẩm đó.

a. Xác định cacbon và hidro.

- Nhận Cacbon: Đốt cháy hợp chất hữu cơ:

        C −+O₂→ CO₂ −+Ca(OH)₂→ CaCO₃

- Nhận Hidro: Đốt cháy hợp chất hữu cơ:

        2H −+O₂→ H₂O −+CuSO_4 khan→ CuSO₄.5H₂O ( màu xanh lam)

- Hoặc có thể dùng chất hút nước mạnh như : H₂SO_{4 đđ}, CaCl_2 khan, P₂O₅.

b. Xác định nitơ và oxi.

- Nhận N: Đốt cháy hợp chất hữu cơ, nếu có mùi khét thì hợp chất đó có nitơ.

Hoặc đun hợp chất hữu cơ với H₂SO₄ đặc ( NaOH đặc) có mùi khai NH₃ thì hợp chất đó có chứa nitơ.

        C_xH_yO_zN_t −+ H₂SO₄đ, tº→ (NH₄)₂SO₄+......

        (NH₄)₂SO₄ + 2NaOH −tº→ Na₂SO₄ + H₂O + NH₃↑

- Nhận O : Khó phân tích định tính trực tiếp, thường xác định nhờ định lượng:

        m_O = m_{hợp chất} – tổng khối lượng các nguyên tố

c. Xác định halogen.

Khi đốt cháy hợp chất hữu cơ chứa clo bị phân hủy, clo tách ra dưới dạng HCl, ta dùng dung dịch AgNO₃

        HCl + AgNO₃ → AgCl↓ + HNO₃

2. Phân tích định lượng các nguyên tố:

- Phân tích định lượng các nguyên tố xác định khối lượng của mỗi nguyên tố hóa học chứa trong hợp chất hữu cơ.

- Muốn định lượng nguyên tố, người ta chuyển các nguyên tố trong hợp chất hữu cơ thành các hợp chất vô cơ đơn giản, định lượng chúng, từ đó suy ra khối lượng từng nguyên tố có trong một chất.

a. Định lượng cacbon và hidro.

VD: Đốt cháy chất hữu cơ A thu được CO₂ và H₂O và N₂

   m_{C (A)} = m_C(CO2) = n_CO2.12

        m_H(A) = m_H(H2O) = n_H2O.2

b. Định lượng nitơ

        m_N(A) = n_N2.28

c. Định lượng oxi

        m_O = m_(A) – ( m_C + m_H + m_N ).

* Chú ý :

- Dùng H₂SO₄ đặc, P₂O₅, CaCl₂ khan hấp thụ H₂O.

- Dùng NaOH, KOH, Ca(OH)₂ hấp thụ CO₂, độ tăng khối lượng của bình hay khối lượng kết tủa CaCO₃ giúp ta tính được CO₂

- Chỉ dùng CaO, Ca(OH)₂, NaOH hấp thụ sản phẩm gồm CO₂ và H₂O thì khối lượng bình tăng chính là tổng khối lượng CO₂ và H₂O.

3. Thành phần nguyên tố:

III. Công thức cần nhớ

1. Tính độ bất bão hòa (k)

Xét hợp chất: C_xH_yO_zN_tX_v (với X là các nguyên tố nhóm halogen)

Độ bất bão hòa  

2. Tính % khối lượng các nguyên tố trong hợp chất

Xét hợp chất: C_xH_yO_zN_t (a gam)

Trong đó:

3. Lập công thức phân tử của hợp chất hữu cơ 

Giả sử hợp chất hữu cơ có dạng: C_xH_yO_z

a/ Dựa vào thành phần phần trăm khối lượng các nguyên tố:

b/ Thông qua công thức đơn gián nhất (CTĐGN)

Từ CTĐGN ta có CTPT là (CTĐGN)_n.

Để xác định giá trị n ta dựa vào khối lượng mol phân tử M.

c/ Tính trực tiếp theo khối lượng sản phẩm cháy:

Ta có phản ứng cháy :

(A)

Ta có:

Và: 12x + y + 16z = M_A

Giải hệ trên ta được các giá trị x, y, z.