Hóa học 11 KNTT Bài 12: Công thức phân tử hợp chất hữu cơ

a. Khái niệm

Ví dụ: Khi butane và propane là khí hoá lỏng được nên trong bình gas, được các gia đình sử dụng để đun, nấu có công thức phân tử là C₃H₄ và C₄H₁₀.

b. Cách biểu diễn công thức phân tử hợp chất hữu cơ

- Công thức tổng quát: cho biết các nguyên tố có trong phân tử hợp chất hữu cơ.

Ví dụ: C_xH_yO_z (x, y, z là các số nguyên dương) cho biết phân tử chất hữu cơ đã cho chứa ba nguyên tố C, H và O.

- Công thức đơn giản nhất: cho biết tỉ lệ số nguyên tử của các nguyên tố có trong phân tử hợp chất hữu cơ (tỉ lệ các số nguyên tối giản).

Ví dụ: Hợp chất  glucose có nhiều trong quả nho chín có công thức phân tử là C₆H₁₂O₆, thì công thức đơn giản nhất là CH₂O.

a. Xác định phân tử khối bằng phương pháp phổ khối lượng

- Trong máy khối phổ, chất nghiên cứu bị bắn phá bởi một dòng electron tạo ra các mảnh ion.

Ví dụ: \(M\xrightarrow[10-100\,\,eV]{+\,\,E}{{M}^{+}}+e\)

- Mảnh ion [M⁺] được gọi là mảnh ion phân tử. Giá trị m/z của mỗi mảnh ion và hàm lượng của chúng được thể hiện trên phổ khối lượng.

- Đối với các hợp chất đơn giản, thường mảnh có giá trị m/z lớn nhất ứng với mảnh ion phân tử [M⁺] và giá trị này bằng giá trị phân tử khối của chất nghiên cứu.

Ví dụ: Phổ khối lượng của ethanol có peak (pic) ion phân tử [C₂H₆O⁺] có giá trị m/z = 46, đúng bằng phân tử khối của chất (Hình 12.1).

Hình 12.1. Phổ khối lượng của ethanol (C₂H₆O)

b. Lập công thức phân tử hợp chất hữu cơ

- Một hợp chất hữu cơ có công thức phân tử là C_xH_yO_z.

- Thiết lập công thức đơn giản nhất bằng cách lập tỉ lệ x : y : z ở dạng số nguyên tối giản p : q : r

- Phân tích định lượng, ta được tỉ lệ phần trăm các nguyên tố trong phân tử.

\(x : y : z = \frac{\%{{m}_{C}}}{12,0}\text{: }\frac{\%{{m}_{H}}}{1,0}\text{: }\frac{\%{{m}_{O}}}{16,0}\text{ } =p : q : r\)

- Từ đó thiết lập được công thức đơn giản nhất: C_pH_qO_r.

- Mối quan hệ giữa công thức phân tử và công thức đơn giản nhất:

C_xH_yO_z = n(C_pH_qO_r)

- Trong đó: p, q, r là các số nguyên tối giản; x, y, z, n là số nguyên dương.

- Khi biết phân tử khối, xác định được giá trị n, từ đó suy ra công thức phân tử.

Hãy thiết lập công thức đơn giản nhất từ các số liệu phân tích sau:

a) %C = 70,94%, %H = 6,40%, %N = 6,90%, còn lại là oxi.

b) %C = 65,92%, %H = 7,75%, còn lại là oxi.

Hướng dẫn giải

Lập công thức đơn giản của hợp chất hữu cơ C_xH_yO_zN_t là tìm tỉ lệ:

x : y : z : t = n_C : n_H : n_O : n_N hoặc \(\frac{\%{{m}_{C}}}{12,0}\text{: }\frac{\%{{m}_{H}}}{1,0}\text{: }\frac{\%{{m}_{O}}}{16,0}\text{:}\frac{\%{{m}_{N}}}{14,0}\text{ }\)

a) C_xH_yO_zN_t

- %_O = 100% – ( 70,94 + 6,4 + 6,9) = 15,76%

- Ta có x : y : z : t = \(\frac{70,94}{12}:\text{ }\frac{6,4}{1}:\frac{15,76}{16}:\frac{6,9}{14}\) = 5,91 : 6,40 : 0,99 : 0,49 = 12 : 13 : 2 : 1

⇒ Công thức đơn giản nhất: C₁₂H₁₃O₂N

b) C_xH_yO_z

- %_O = 100% – (65,92 + 7,75) = 26,33%

- Ta có x : y : z = \(\frac{65,92}{12}:\frac{7,75}{1}:\frac{26,33}{16}\) = 5,49 : 7,75 : 1,65 = 10 : 14 : 3

⇒ Công thức đơn giản nhất: C₁₀H₁₄O₃

Học xong bài học này, em có thể:

- Nêu được khái niệm về công thức phân tử hợp chất hữu cơ.

- Sử dụng được kết quả phổ khối lượng (MS) để xác định phân tử khối của hợp chất hữu cơ.

- Lập được công thức phân tử hợp chất hữu cơ từ dữ liệu phân tích nguyên tố và phân tử khối.

Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Hóa học 11 KNTT Bài 12 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết. 

• Câu 1:

  Công thức đơn giản nhất (CTĐGN) cho ta biết:

  • A. Số lượng các nguyên tố trong hợp chất.
  • B. Tỉ lệ giữa các nguyên tố trong hợp chất
  • C. Cấu trúc phân tử hợp chất hữu cơ.
  • D. Tất cả đều sai.

• Câu 2:

  Công thức phân tử (CTPT) không cho ta biết:

  • A. Số lượng các nguyên tố trong hợp chất.
  • B. Tỉ lệ giữa các nguyên tố trong hợp chất.
  • C. Hàm lượng mỗi nguyên tố trong hợp chất.
  • D. Cấu trúc phân tử hợp chất hữu cơ.

• Câu 3:

  Chất X có công thức đơn giản nhất là CH₂O. Công thức phân tử là:

  • A. C₂H₄O 
  • B. C₂H₄O₂ 
  • C. C₃H₆O₂   
  • D. C₃H₆O

Câu 4-10: Mời các em đăng nhập xem tiếp nội dung và thi thử Online để củng cố kiến thức về bài học này nhé!

Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Hóa học 11 KNTT Bài 12 để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.

Mở đầu trang 70 SGK Hóa học 11 Kết nối tri thức – KNTT

Hoạt động trang 70 SGK Hoá học 11 Kết nối tri thức – KNTT

Giải Câu hỏi 1 trang 71 SGK Hóa học 11 Kết nối tri thức – KNTT

Giải Câu hỏi 2 trang 71 SGK Hóa học 11 Kết nối tri thức – KNTT

Hoạt động trang 72 SGK Hoá học 11 Kết nối tri thức – KNTT

Hoạt động trang 73 SGK Hoá học 11 Kết nối tri thức – KNTT

Giải Câu hỏi 3 trang 73 SGK Hóa học 11 Kết nối tri thức – KNTT

Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Hóa học HOC247 sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!

Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!