Công thức cấu tạo hợp chất hữu cơ là gì?
Công thức cấu tạo hợp chất hữu cơ là gì? được VnDoc sưu tầm và tổng hợp lí thuyết trong chương trình giảng dạy môn Hóa học lớp 11. Hi vọng rằng đây sẽ là những tài liệu hữu ích trong công tác giảng dạy và học tập của quý thầy cô và các bạn học sinh.
Lưu ý: Nếu bạn muốn Tải bài viết này về máy tính hoặc điện thoại, vui lòng kéo xuống cuối bài viết.
Công thức cấu tạo hợp chất hữu cơ
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 nhóm CHx với x đảm bảo hóa trị 4 ở C.
*Kết luận
Butan−1−ol và đietylete có cùng công thức phân tử C4H10O nhưng 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.
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, H2CO3 và 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 là CH4, hay rượu etylic C2H5OH – loại rượu được sử dụng để uống hàng ngày. Ngoài ra, các hợp chất hữu cơ còn rất nhiều ví dụ khác như C3H6 hay C4H8. 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 dạng hỗn 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 thuật sắc ký như sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) và sắc ký khí. Bên cạnh đó là các phương pháp thông thường để tách chiết như chưng cất, kết tinh, và chiết 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 pháp quang phổ hay 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 của hydro và carbon, từ đó mà có phổ NMR của 1H và 13C.
+ 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 cho phương pháp khối phổ.
+ Phương pháp khối phổ cho 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 xác định được chính xác cấu trúc thực tế của phân tử hữu cơ và được dùng để thay thế cho phương pháp phân tích cơ bản. Trước đây, phương pháp khối 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 học là 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 như phổ hồng ngoại (IR), máy đo độ 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 gồm định tính và định 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, và màu sắc.
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.
Độ hòa tan
Chất hữu cơ không phân cực có xu hướng kỵ nước, nghĩa là chúng ít tan trong nước và tan nhiều trong các dung môi hữu cơ khác. Có một vài ngoại lệ với một số chất hữu cơ có trọng lượng phân tử thấp như rượu, amine, và acid carboxylic nhờ các liên kết hydro. Các chất hữu cơ thường dễ tan trong dung môi hữu cơ. Dung môi có thể là ether tinh khiết hay rượu ethanol, hay hỗn hợp, cũng có thể là các dung môi thân dầu như ether dầu hỏa hoặc 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.
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 tính áp điện, tính dẫn điện (xem polyme dẫn điện và chất bán dẫn hữu cơ) và tính chất quang 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 vực khoa học polyme và khoa 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…
-------------------------------------------
Như vậy VnDoc đã giới thiệu các bạn tài liệu Công thức cấu tạo hợp chất hữu cơ là gì? Mời các bạn tham khảo thêm tài liệu: Giải bài tập Hóa học lớp 11, Giải SBT Hóa Học 11, Trắc nghiệm Hóa học 11, Tài liệu học tập lớp 11
