Khái niệm về hóa học hữu cơ

VnDoc xin giới thiệu bài Khái niệm về hóa học hữu cơ được chúng tôi sưu tầm và tổng hợp lí thuyết trong chương trình giảng dạy môn Hóa học lớp 9. 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.

Câu hỏi: Nêu khái niệm về hóa học hữu cơ?

Trả lời:

Hóa hữu cơ hay hóa học hữu cơ là một phân ngành hóa học nghiên cứu về cấu trúc, tính chất, thành phần và phản ứng hóa học của những hợp chất hữu cơ và vật liệu hữu cơ (các hợp chất chứa cacbon). Nghiên cứu cấu trúc xác định thành phần hóa học và công thức của hợp chất. Nghiên cứu tính chất bao gồm các tính chất vật lý và hóa học, và đánh giá khả năng phản ứng hóa học để hiểu được hành vi của chúng. Nghiên cứu các phản ứng hữu cơ bao gồm tổng hợp hóa học các sản phẩm tự nhiên, thuốc và polyme, và nghiên cứu các phân tử hữu cơ riêng lẻ trong phòng thí nghiệm và thông qua nghiên cứu lý thuyết (trong silico).

Phạm vi của các hóa chất được nghiên cứu trong hóa học hữu cơ bao gồm hydrocarbon (hợp chất chỉ chứa cacbon và hydro) cũng như các hợp chất dựa trên cacbon, nhưng cũng chứa các nguyên tố khác, đặc biệt là oxi, nitơ, lưu huỳnh, phosphor (bao gồm nhiều trong ngành hóa sinh) và các halogen.

Trong kỷ nguyên hiện đại, phạm vi được mở rộng hơn nữa trong bảng tuần hoàn, với các nguyên tố thuộc nhóm chính, bao gồm:

+ Các hợp chất hóa học cơ kim nhóm 1 và 2 liên quan đến kim loại kiềm (lithi, natri và kali) hoặc kiềm thổ (magiê).

+ Các á kim (boron và silicon) hoặc các kim loại khác (nhôm và thiếc).

Ngoài ra, các nghiên cứu đương đại tập trung vào hóa học hữu cơ còn liên quan đến các chất hữu cơ khác bao gồm lanthanide, nhưng đặc biệt là các kim loại chuyển tiếp như kẽm, đồng, palladi, niken, coban, titan và crôm.

Các hợp chất hữu cơ tạo thành nền tảng của tất cả sự sống trên Trái Đất và tạo thành phần lớn các hóa chất được biết đến. Các mô hình liên kết của cacbon, với hóa trị bốn - liên kết đơn, đôi và ba, cộng thêm các cấu trúc với các electron bất định - làm cho các hợp chất hữu cơ rất đa dạng về cấu trúc và phạm vi ứng dụng của chúng rất lớn. Chúng tạo thành cơ sở, hoặc là thành phần của nhiều sản phẩm thương mại bao gồm cả dược phẩm; hóa dầu và hóa chất nông nghiệp, và các sản phẩm làm từ chúng bao gồm dầu nhờn, dung môi; nhựa; nhiên liệu và chất nổ. Nghiên cứu về hóa học hữu cơ không chỉ chồng chéo với các ngành hóa học cơ kim và hóa sinh, mà còn với hóa học dược phẩm, hóa học polyme và khoa học vật liệu

I. Lịch sử hóa học hữu cơ

- Trước thế kỷ 19, các nhà hóa học nhìn chung tin rằng các hợp chất thu được từ các sinh vật sống được thừa hưởng một sức sống có thể phân biệt chúng với những hợp chất vô cơ. Theo quan điểm về sức sống, các vật chất hữu cơ được sở hữu một "sức sống" (vital force). Trong suốt nửa đầu thế kỷ XIX, một vài nghiên cứu có hệ thống đầu tiên về các hợp chất hữu cơ đã được công bố. Khoảng năm 1816 Michel Chevreul đã nghiên cứu xà phòng làm từ nhiều loại mỡ khác nhau và kiềm. Ông đã tách các axit khác nhau, khi kết hợp với kiềm, để tạo ra xà phòng. Vì chúng là tất cả các hợp chất riêng biệt, nên ông đã minh họa rằng nó có thể tạo ra thay đổi về hóa học giữa những loại mỡ khác nhau (thường từ các nguồn hữu cơ), tạo ra các hợp chất mới, mà không có "sức sống". Năm 1828 Friedrich Wöhler đã tạo ra ure hóa hữu cơ (carbamide), một thành phần của urine, từ ammoni cyanat NH₄CNO vô cơ, chất mà ngày nay được gọi là tổng hợp Wöhler. Mặc dù Wöhler luôn thận trọng trong việc tuyên bố rằng ông đã bác bỏ các lý thuyết về sức sống, sự kiện này được coi là một bước ngoặt.

- Năm 1856 William Henry Perkin, trong khi đang cố gắng chế quinine, đã tạo ra chất nhuộm hữu cơ một cách tình cơ hiện được gọi là Perkin's mauve. Từ thành công về tài chính này của ông, sự phát hiện của ông đã tạo nên mối quan tâm lớn đối với hóa hữu cơ.

- Bước đột phá quan trọng trong hóa hữu cơ là quan điểm về cấu trúc hóa học đã phát triển một cách độc lập và đồng thời bởi Friedrich August Kekulé và Archibald Scott Couper năm 1858.

Ngành công nghiệp dược bắt đầu trong cuối thập niên của thế kỷ XIX khi việc sản xuất ra axit acetylsalicylic (hay aspirin) ở Đức bắt đầu bởi Bayer.

II. Phân loại hợp chất hữu cơ

III. Đặc điểm chung của hợp chất hữu cơ

+ Cấu tạo: Liên kết hoá học chủ yếu trong chất hữu cơ là liên kết cộng hoá trị.

+ Tính chất vật lí: Các hợp chất hữu cơ thường dễ bay hơi, không tan hoặc ít tan trong nước, tan nhiều trong dung môi hữu cơ.

+ Tính chất hóa học: Các hợp chất hữu cơ thường kém bền với nhiệt, dễ cháy; các phản ứng của hợp chất hữu cơ thường chậm và không hoàn toàn theo một hướng nhất định.

IV. Liên kết hóa học và cấu trúc phân tử hợp chất hữu cơ

Liên kết hóa học thường gặp nhất trong phân tử các hợp chất hữu cơ là liên kết cộng hóa trị. Liên kết cộng hóa trị được chia thành hai loại: liên kết xích ma (σ) và liên kết pi (π).

Sự tổ hợp liên kết σ với liên kết π tạo thành liên kết đôi hoặc liên kết ba.

Liên kết đơn

Liên kết đơn (hay liên kết σ) do một cặp electron chung tạo nên và được biểu diễn bằng một gạch nối giữa hai nguyên tử. Liên kết σ là liên kết bền.

Liên kết đôi

Liên kết đôi do 2 cặp electron chung giữa 2 nguyên tử tạo nên. Liên kết đôi gồm một liên kết σ và một liên kết π. Liên kết n kém bền hơn liên kết σ nên dễ bị đứt ra trong các phản ứng hóa học. Liên kết đôi được biểu diễn bằng hai gạch nối song song giữa hai nguyên tử.

Mỗi nguyên tử cacbon của liên kết đôi còn tạo được hai liên kết đơn với hai nguyên tử khác. Bốn nguyên tử liên kết trực tiếp với hai nguyên tử cacbon của liên kết đôi nằm trong cùng mặt phẳng với hai nguyên tử cacbon đó.

Liên kết ba

Liên kết ba do 3 cặp electron chung giữa 2 nguyên tử tạo nên. Liên kết ba gồm một liên kết σ và hai liên kết n. Liên kết ba được biểu diễn bằng ba gạch nối song song giữa hai nguyên tử.

Mỗi nguyên tử C của liên kết ba còn tạo được một liên kết đơn với một nguyên tử khác. Hai nguyên tử liên kết với hai nguyên tử cacbon của liên kết ba nằm trên đường thẳng nối hai nguyên tử cacbon.

V. Phân tích nguyên tố

Phân tích định tính

+ Mục đích: Xác định các nguyên tố có mặt trong hợp chất hữu cơ.

+ Nguyên tắc: Chuyển các nguyên tố trong hợp chất hữu cơ thành hợp chất vô cơ đơn giản r nhận biết bằng phản ứng đặc trưng.

Phân tích định lượng

+ Mục đích: xác định hàm lượng các nguyên tố trong hợp chất hữu cơ.

+ Nguyên tắc: Cân chính xác lượng hợp chất hữu cơ ban đầu, sau đó xác định thể tích khối lượng các chất vô cơ đã được chuyển, từ đó tính hàm lượng phần trăm.

-------------------------------

Ngoài Khái niệm về hóa học hữu cơ đã được VnDoc giới thiệu, mời các bạn cùng tham khảo thêm Chuyên đề Hóa học lớp 9, Trắc nghiệm Hóa học 9, Lý thuyết môn Hóa học lớp 9 để hoàn thành tốt chương trình học THCS.