Tổng quan về hóa hữu cơ và hợp chất hữu cơ (HCHC) - môn Hóa học 11

Tổng Quan Về Hóa Hữu Cơ và Hợp Chất Hữu Cơ (HCHC)

 

Kiến Thức Trọng Tâm:

1. Hóa Học Hữu Cơ và Hợp Chất Hữu Cơ:

- Hợp chất hữu cơ (HCHC) là những hợp chất của Cacbon trừ :CO, CO2, \(CO_3^{2 - }\) , HCN, AlC3, CaC2…

- Hóa học hữu cơ: là ngành chuyên nghiên cứu về HCHC và quá trình biến đổi của chúng.

- Các HCHC thường có những đặc điểm sau:

+ HCHC phải có nguyên tố C , thường gặp H, O, N đôi khi S, P và cả kim loại. Hidrocacbon chỉ có C và H.

Ví dụ: CH4, \({C_2}{H_5}OH,C{H_3}Cl,C{H_3}COONa,...\)

+ Trong HCHC, liên kết giữa các nguyên tử thường là liên kết cộng hóa trị.

+ Các HCHC thường có nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi thấp, dễ bay hơi( xăng dầu..), không tan hoặc ít tan trong nước, tan tốt trong dung môi hữu cơ ( benzene,…)

+ Các chất hữu cơ dễ cháy, kém bền với nhiệt, phản ứng giữa các chất xảy ra chậm không hoàn toàn(tạo nhiều sản phẩm),theo nhiều hướng, thường cần xúc tác.

2. Phân Loại Hợp Chất Hữu Cơ:

HCHC được chia thành HC và dẫn xuất HC

Dẫn xuất HC còn có những hợp chất khác như: Este: \(R - C{\rm{OO}} - R'{\rm{ }}\), Amin \(R - N{H_2}{\rm{ }}\) :, Aminoaxit: \(N{H_2} - R - C{\rm{OO}}H{\rm{ }}\) .(Ở chương trình lớp 12).

- Các gốc \(C \buildrel\textstyle.\over= C,C \equiv C, - X, - OH, - CHO, - C{\rm{OOH,}} - {\rm{CO,}} - {\rm{COO, - N}}{{\rm{H}}_2},N{O_2}\) …được gọi là các nhóm chức  Đây là nhóm nguyên tử gây ra tính chất đặc trưng cho phân tử HCHC.

 Một số nhóm chức thường gặp:  hydroxyl:- OH ; cacbandehit:-CHO ; Cacboxyl: -COOH; cacboxi: -COO; amino -NH2: ; nitro:-NO2 ….

3. Cấu Trúc Phân tử HCHC:

a. Đồng đẳng: là những HCHC có tính chất hóa học tương tự nhau nhưng trong thành phần phân tử hơn, kém nhau một hoặc nhiều nhóm -CH2 (metylen) hợp thành một dãy đồng đẳng. Một số dãy đồng đẳng thường gặp :

Hidrocacbon là HCHC chỉ gồm có C và H gồm:

+ Hidrocacbon no(paraffin): Trong phân tử HCHC chỉ có liên kết đơn Đại diện là ANKAN (mạch thẳng: \({C_n}{H_{2n + 2}}(n \ge 1)\)) và XICLOANKAN (mạch vòng: \({C_n}{H_{2n}}(n \ge 3)\) ).

+ Hidrocacbon không no: Trong phân tử HCHC có 1 liên kết đôi C=C. Đại diện là ANKEN(olefin) (  \({C_n}{H_{2n + 2}}(n \ge 2)\) ) hoặc ANKAĐIEN(điolefin: 2 liên kết đôi) ( \({C_n}{H_{2n - 2}}(n \ge 3)\) ). Hoặc ANKIN(Có 1 liên kết 3: \(C \equiv C;{C_n}{H_{2n - 2}}(n \ge 6)\) )

+ Hidrocacbon thơm: Trong phân tử HCHC có 3 liên kết π và 1 vòng:  Đại diện BENZEN(AREN: \({C_n}{H_{2n - 6}}(n \ge 6)\)  ).

Dẫn xuất HC chứa Oxi hay gặp: là HCHC mà trong phân tử của HC ta thay H bằng một nhóm chức( chứa Oxi) nào đó thì được gọi là dẫn xuất chứa Oxi của HC.

Công thức tổng quát(X)	X có thể thuộc dãy nào đồng đẳng	Điều kiện:
\({C_n}{H_{2n}}O\)	Andehit no, đơn chức Xeton no, đơn chức. Ancol không no, đơn chức(có 1 nối đôi) Ete không no (có 1 nối đôi)	\(\begin{array}{l} n \ge 1\\ n \ge 3\\ n \ge 3\\ n \ge 3 \end{array}\)
\({C_n}{H_{2n}}{O_2}\)	Axiccacbonxylic no, đơn chức Este no, đơn chức Tạp chức ancol , anđehit no đơn chức	\(\begin{array}{l} n \ge 1\\ n \ge 2\\ n \ge 2 \end{array}\)
\({C_n}{H_{2n + 2}}O\)	Ancol no, đơn chức Ete no, đơn chức	\(\begin{array}{l} n \ge 1\\ n \ge 2 \end{array}\)

 

b. Đồng phân: Là hiện tượng các chất có cùng công thức phân tử nhưng khác nhau về công thức cấu tạo. Do đó, khác nhau về tính chất. Có nhiều loại đồng phân:

- Đồng phân cấu tạo: những HC có cùng CTPT nhưng khác nhau về CTCT.

+ Khác mạch C: \(C{H_3}C{H_2}C{H_2}CH = CHC{H_3}\) ; \(C{H_2} = C(C{H_3}) - CH(C{H_3}) - C{H_3}\) cùng CTPT : \({C_6}{H_{12}}\)

+ Khác nhóm chức: \(C{H_3}COOH\,\,;\,\,HCOOC{H_3}\)

+ Khác vị trí nhóm chức: \(C{H_3}C{H_2}C{H_2}OH;\,\,\,\,\,\,\,C{H_3}CH(OH)C{H_3}\)

- Đông phân lập thể: là những đồng phân có CTCT giống nhau nhưng khác nhau về sự phân bố không gian của các nguyên tử trong phân tử.( Đồng phân hình học(cis – trans), đồng phân quang học).

Các đồng phân cis-trans cho nối đôi có mô hình chung như sau: abC = Cba

Trong đó a #b

Khoảng cách giữa các nguyên tử trong phân tử (X), (Y) khác nhau rất lớn, do đó về phương diện hình học thì (X), (Y) có hình dạng, kích thước phân tử khác nhau nên đại lượng Entalpi tự do tạo thành cũng khác nhau, các hằng số vật lý, các đặc trưng về phổ và cuối cùng là tính chất hóa học cũng khác nhau rõ rệt. Bơi vậy đó cũng là nguyên nhân X và Y là 2 đồng phân của nhau.

c. Liên kết trong HCHC: loại liên kết phổ biến và chủ yếu nhất trong HCHC là liên kết cộng hóa trị. Có hai loại điển hình:

- Liên kết đơn: do một cặp electron tạo nên và được biểu diễn bằng dấu “ - ”- dấu gạch ngang gọi là liên kết \(\sigma \) bền vững. ( Liên kết \(\sigma \) hình thành do sự xen phủ trục). 

- Liên kết bôi: gồm liên kết đôi và 3.

+ Liên kết đôi: do 2 cặp e tạo nên gồm 1 liên kết \(\sigma \)  và 1 liên π và được biểu diễn bằng “ = ”. Liên kết π kém bền nên dễ bị đứt ra trước trong các phản ứng hóa học.

+ Liên kết 3: do 3 cặp e tạo nên gồm 1 liên kết \(\sigma \)  và 2 liên kết π và được biểu diễn bằng “ = ”. Liên kết π kém bền nên dễ bị đứt ra trước trong các phản ứng hóa học.

d. Phân tích nguyên tố và lập CTPT của HCHC: Để thiết lập CTPT của HCHC ta phải tiến hành định tính và định lượng các nguyên tố.

	Phân tích định tính	Phân tích định lượng
Mục đích	Xác định các nguyên tố có mặt trong HCHC.	Xác định hàm lượng của từng nguyên tố trong HCHC.
Nguyên tắc	Chuyển các nguyên tố trong HCHC thành các chất vô cơ đơn giản, rồi dùng phản ứng đặc trưng nhận biết.	+ Cân một lượng m(g)  chính xác HCHC, chuyển nguyên tố C  CO2, H H2O, N N2… +Xác định chính xác thể tích CO2, N2 và khối lượng H2O  phần tram khối lượng của C, H, N…
Phương Pháp
+ Hidrocacbon	+Nung HCHC với CuO để chuyển C → CO2, H → H2O. CO2 làm vẩn đục nước vôi trong; H2O làm CuSO4 khan từ trắng sang màu xanh	\(\begin{array}{l} {m_H} = 2{n_{{H_2}O}};\,\,{m_C} = 12{n_{C{O_2}}}\\ \% H = \frac{{{m_H}}}{m}100\,;\,\% C  = \frac{{{m_C}}}{m}100\,\, \end{array}\)
+ Nitơ: N2	Chuyển N → NH3 sau đó dùng quỳ tím ẩm.	\(\begin{array}{l} {m_N} = 28{n_{{N_2}}};\,\,{m_N} = 14{n_{N{H_3}}}\\ \% N = \frac{{{m_N}}}{m}100\, \end{array}\)
+ Halogen: Cl2	Chuyển Cl, F, Br,… về HCl, HBr,… → cho tác dụng AgNO3	\({m_{Cl}} = 35,5{n_{HCl}} = 35,5{n_{AgCl}}\)

 

Sau khi phân tích xong ta sẽ lập CTPT của HCHC:

- CTĐGN (Công thức đơn giản nhất): cho biết tỉ lệ số nguyên tử của các nguyên tố trong phân tử.

- CTPT( công thức phân tử): cho biết rõ số nguyên tử của từng nguyên tố trong phân tử.

Chú ý:

- CTĐGN: \({C_a}{H_b}{O_c}{N_d}\)  với a:b:c:d: là số nguyên, tối giản.

- CTPT: \({C_x}{H_y}{O_z}{N_t}\) hay \({({C_a}{H_b}{O_c}{N_d})_n}\) với n = 1, 2, 3...

+ Lập CTPT: Là tìm x, y, z, hay tìm a, b, c, d và n.

Công thức cần nắm:

1. \(a:b:c:d = x:y:z:t = {n_C}:{n_H}:{n_O}:{n_N} = \frac{{{m_C}}}{{12}}:\frac{{{m_H}}}{1}:\frac{{{m_O}}}{{16}}:\frac{{{m_N}}}{{14}}\)

2. \(a:b:c:d = x:y:z:t = {n_C}:{n_H}:{n_O}:{n_N} = \frac{{\% C}}{{12}}:\frac{{\% H}}{1}:\frac{{\% O}}{{16}}:\frac{{\% N}}{{14}}\)

....

Trên đây là toàn bộ nội dung Tổng quan về hóa hữu cơ và hợp chất hữu cơ (HCHC) - môn Hóa học 11. Để xem thêm nhiều tài liệu tham khảo hữu ích khác các em chọn chức năng xem online hoặc đăng nhập vào trang hoc247.net để tải tài liệu về máy tính.

Hy vọng đề thi này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong kì thi sắp tới.