Khóa luận tốt nghiệp Hóa học: Nghiên cứu phương pháp giảng dạy bài Benzen & các chất đồng đẳng ở trường phổ thông

III] Quan điểm về xây dựng chương trình hóa học phổ thông: Thể hiện ở những điểm sau: -Tính cơ bản: kiến thức truyền thụ cho học sinh là những vấn để bản chất và cơ bản nhất về cấu tạo v

) 2921

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHAM TP.HCM

KHOA HOÁ

ROR

NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY

| Bài BENZEN & CAC CHA T PONG DANG

O TRUONG PHO THONG

Giảng viên hướng dẫn: Cô TRAN THỊ VAN

Giảng viên phản biện : Thây LÊ TRỌNG TÍN

Sinh viên thực hiện : TRAN THỊ NHUNG

Lop

Mục Lục

1 Lời nói đầu

2 Phần I

Các cơ sở phương pháp luan nghiền cứu để tài

Các bước tiến hành để

tài -3 Phần II

Cơ sở lý thuyết vé Benzen và các chất đồng

Các thí nghiệm kiểm tra tính chất của Benzen

và các chất đồng đẳng .5-.2:

Cải tiến một số thí nghiệm để áp dụng giảng

Gey Coke (ÔN iii tienes eee

Giáo án bài Benzen và các chất đồng đẳng

Bài tập và hướng dẫn giải

63

74

86

Xuảm wdnu tet xgheip

xi Ni Deu

¿Q 2} 2

Em xin trán trang ght ling Ếdết on edu các din Thay “đề

“Trang Tin, (á “Iran Thi Van nguti đã tận tink day db gids

dé em trong thet olan đạc tape cing dÁ trong that gtan tực

Em citing vin biét on tất cả các Thay (Cá kink mếu, uhiing

“đời cam on của em cũng chin thanh obi din todn thé Thay

Ci phang thi nghiém giáo đạc phipe vd đáa kite ca uhiing nguctt

Ain cảm on tat cả.

Tt 7⁄4 Chi Wink, ngay 25 thang Š nim 2000

Sink Vien tực téén

rin 2⁄4 Nhung

, ®+~

-am mo Roy gu Fins

Luin uău lil 200/2

`

Phân I

MỞ ĐẦU

Trong văn kiện đai hôi đại biểu toàn quốc lần thứ IV năm 1991,có đoạn nói

về mục tiêu của giáo dục: " nâng cao dân trí, đào tạo nhân lực, bổi dưỡng nhân tài,hình thành đội ngũ lao động có wi thức và có tay nghề, có năng lực thực hành, tư chủnăng động và sang tao, có dao đức cách mang, tinh thần yêu nước yêu chủ nghĩa xãhội Nhà trường đào tạo thế hệ trẻ theo hướng toàn diện và có nang lực chuyên môn

có ý thức và khả năng tự tạo việc làm trong nền kinh tế hàng hóa nhiều thành phan.

Đây thực sự là những việc làm trước mắt cần thiết nhằm đào tao ra con người mới

toàn điện để đáp ứng được như cầu ngày càng cao của đất nước, có thể theo kịp với

sự phát triển như vũ bdo của thế giới Đế đạt được những mục tiêu này cẩn phải có sự

góp sức chung của tất cả các môn học, ngành nghề Chính vì vậy để theo kịp với sự

thay đổi của các môn học khác, môn hóa học cũng đã và đang chuyển mình để có thểđạt được những mục tiêu để ra Thể hiện ở việc từng bước cải cách nội dung dayhọc theo hướng đảm bảo tính cơ bản, hiện đại, thực tiễn Việt Nam và đặc trưng của

bộ môn, nhưng tính giản, vừa sức, tăng tính thực tiễn và thực hành, đáp ứng yêu cdu

của đất nước, nhu cầu học tập và làm việc của người học Song song với việc cải tiến

nội dung dạy học thì phương pháp dạy học cũng dang din đổi mới manh mẽ Đó là

việc ấp dụng những phương tiên công cu hiện đại và giảng dạy, nhằm ting cường

tính tích cực chủ động sáng tao của người học khắc phục lối truyền thụ một chiéu thu

động, rèn luyện tư duy sáng tạo và năng lực tự học độc lập của người học Người học

sinh sau khi ra trường có thể vận dụng kiến thức của mình áp dụng vào đời sống lao

động sản xuất hoặc học tiếp lén cao hơn.

Những kiến thức hóa học được đưa vào trường phổ thông là những kiến thức

hết sức cơ bản là vốn kiến thức rất cần cho từng người học sinh, Đầu học kỳ II lớp 11 hoc sinh bất đầu được học vé hóa học hữu cơ với những hợp chất hữu cơ cơ bản.

Trong đó Benzen và các chất đồng đẳng là phan kiến thức khá quan trọng và đặc

biệt Chính điểu này đã gợi ý cho tôi chọn để tài “ Nghiên cứu phương pháp day bài

Benzen và các chất đổng đẳng ở trường phổ thông trung học" Ngoài mục đích nghiên cứu kỹ hơn hiểu sâu hơn về cơ sở lý thuyết của chúng, tôi còn muốn tự rèn

luyện, bổ sung thêm cho mình ngày càng vững chắc lý luận dạy học nói chung và lý

luận day học hóa học nói riêng Dựa vào đó có thể giảng dạy một cách tốt hon môn

hóa học, việc Um ra phương pháp giảng day bài Benzen và các chất đồng đẳng cũng

là một cách để tôi tư kiểm tra ban thân mình.

Luadn vtn (27 ngheéh

Những Cơ sở Phương Pháp Luận Nghiên Cứu Đề Tai

I Quan điểm duy vật biện chứng:

-Người ta nghiên cứu thế giới vat chất dựa trền quan điểm duy vật biên chứng thông qua

những nguyên \ý(sư phát triển của thế giới, mối quan hệ phổ biến của các sự vat hiện

tượng), các phạm trù(nôi dung và hình thức, cái chung và cá: riêng ,tất nhiên và agẫu

nhiền)và ba quy luât(đấu tranh và thống nhất giữa các mat đối lập, lượng đổi chất đổi,phủ

dinh của phủ định).Chúng có ý nghĩa rất quan trọng, là cơ sở chung của mọi nhận thức khoa

học Chúng cần được vận dụng trong nghiên cứu khoa học để nghiên cứu thế giới một cách

khách quan.

II Quan điểm về khả năng nhận thức thế giới:

Khi xác định được việc nghiên cứu khoa học dự a trên quan điểm về vật chất thì con

ngưới bất đầu tìm hiểu thế giới vật chất , nghiên cứu về sự biến đổi của vật chất ,của những

hiển tương đang xảy ra chung quanh họ Thông qua sự tìm hiểu họ đã đúc kết và tìm ra

những qui luật chung nhất của sư vận động vật chất , Đồng thới họ dùng lại chính thực tế để

kiểm nghiệm lại những gì mình khám phá ra được Cứ như thế, thế giới khách quan từng

bước được họ tìm hiểu, nhận thức của con ngưới đối với thế giới vật chất ngày càng cao, họ

có thể làm chủ thế giới họ đang sống, điểu khiển nó theo ý muốn của con agười.

Hóa hoc là một bộ món khoa học vừa lý thuyết vừa thực nghiệm Việc nghiên cứu sựbiến đổi của các chất trên lý thuyết sau đó được kiểm nghiệm bằng thực hành làm cho nhan

thức được củng cố một cách vững chắc và đây cũng chính là nền tảng để tim hiểu về những

hiện tượng mới, để rối từ đó rút ra được những qui luật hóa học.

III] Quan điểm về xây dựng chương trình hóa học phổ thông:

Thể hiện ở những điểm sau:

-Tính cơ bản: kiến thức truyền thụ cho học sinh là những vấn để bản chất và cơ bản

nhất về cấu tạo và biến đổi các chất, các định luật, học thuyết diễn tả những biến đổ: khách

quan của hóa học.Đồng thời rèn luyện cho học sinh một số kỹ năng thực hành thí nghiệm,

giải bài tập, những kiến thức cơ bản này là nền tang vững chấc để học sinh có thể ứng dung

trong cuộc sống hoặc học cao lên.

-Tính hiện đai: Thể hiện ở nội dung kiến thức phải tiềa tiến, phù hợp với khả nang

tiếp thu của học sinh nhưng cũng không quá nghèo nàn, đơn giản Dạy trước một cách hợp

lý các định luật học thuyết căn bản Các kỹ thuật tổng hợp tiền tiến phải được đưa vào

chương trình Tiến hành từng bườc đổi mới phương pháp dạy học, hướng dẫn học sinh khi

nghiên cứu các chất cụ thể phải tiến hành theo một trình tự cấu tạo -> tính chất -> điểu chế

->ứng dung.

-Đặt trưng của môn hóa học là một môn học thực nghiệm Việc kết hợp thực hành với

lý thuyết bài giảng sẽ làm cho kiến thức của hoc sinh được củng cố một cách vững

chấc.Ngoài ra, với những kiến thức trừu tượng thì việc làm thí nghiệm sẽ làm cho học sinh

hứng thú tiếp thu bài giảng , hiệu qủa giảng dạy sẽ cao hơn.

-Tính thực tiễn; Nói chung nước ta vẫn còn là một nước nông nghiệp nghèo, mặc dù

nên công nghiệp của nước ta đang trên đà phát tiển Chính vì đặc điểm như vậy ngành giáo

dục nói chung và việc dạy học môn hóa học nói riêng cần có hướng điểu chỉnh nội dung và

phương pháp dạy cho phù hợp Điểu này phụ thuộc vào điểu kiện cơ sở vật chất của trường

học, điểu kiện làm việc của giáo viên, học sinh Ngoài ra cẩn chú ý đúng mức đển đặc điểm

kinh tế, dia lý của từng vùng dia phương.

+

Ludn ¡đa lt nghiif

IV.Quan điểm về hệ thống và toàn diện:

Kiến thức truyền đạt cho học sinh phổ thông được xây dưng theo một hệ thống căn

bản Học sinh tiếp nhận tri thức theo một trình tự từ thấp đến cao,từ đơn giản đến phức

tạp.Các kiến thức mới và cũ có quan hệ chặt chẽ với nhau, cái cũ là nền tảng để học cái

mdi Trong hóa học tính hé thống thể hiện ở việc sắp xếp các nội dung Các học thuyết, định

luật về cấu tao chất, nguyên tử, phân tử được đưa vào trước, rổi đến các học thuyết về sư

tuần hoàn tính chất của các chất(đây có thể xem là nghiên cứu tính chất chung của các chất

cu thể) sau đó ứng dụng những điều trên để đi sâu vào nghiên cứu tính chất cụ thể của cácchất cụ thể với các điểu chế và ứng dụng của aó

Hiện nay mục tiêu đào tao của ngành giáo dục là hướng đến mục tiêu đào tao một

con người hoàn thiện, một con người mới đẩy đủ tài đức để phục vụ cho xã hội Vì vậy, việc

đòi hỏi càc ngành nghề, mồn học có sự gắn bó chặt chế với nhau ,củng cố hộ trợ cho nhau

Kiến thức truyền thụ phải đảm bảo toàn điện, tổng hợp Ngoài việc cung cấp những kiến

thức căn bản, cẩn phải bổ xung thêm những kiến thức về kỹ thuật tổng hợp, những kỹ năng

ký sáo cắn thiết, nhưng không vượt qua trình đô tiếp thu của học sinh Khi ra mồi trường xã

hỏi học sinh có thể có phần nào áp dụng những gì học được trong trưỡng phổ thông để sinh

tổn.

Để tài là nghiên cứu về benzen và các chất đồng đẳng, xác định rõ vị trí của mìnhtrong hệ thống hóa học phổ théng Là hợp chất hidrocacbon cuối cùng học trong chương

trình phổ thông sau khi đã học về tính chất của những hợp chất có liên kết đơn, đồi, ba và

những dien liền hợp Nên khi nghiên cứu tới bài benzen và các chất đồng đẳng có thể xem

đây là trường hợp đặc biệt, tổng hợp của các hợp chất đã học trước aó.

V Quan điểm về hoàn thiện về phương pháp dạy học bằng cách hoạt động hóa ngưới

học nhưng không tách rời vài trò chủ đạo của ngưới thầy

Hiên nay xu hướng đổi mới của phương pháp day học là phai làm sao cho ngưới học có

thể chủ động tiếp thu kiến thức, phải kích thích người học ham thích lĩnh hội tri thức, tìm

hiểu khoa học, luồn luôn lấy người học làm trung tâm nhưng cũng không xóa bé vai trò chủđạo của người thay hướng dẩn học sinh tiếp thu kiến thức theo hướng đúng 44n, hiểu kỹ hơn

vấn để Để làm được điểu này đòi hỏi người day phải từng bước cải tiến, phối hợp nhịp

nhàng các phương pháp,các kiểu dạy học.

Các Bước Tiến Hành Nghiên Cứu Đề Tài

I 1.Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về Benzen và các chất đồng đẳng.

2.Tiến hành các thí nghiệm để kiểm tra một số tính chất của Benzen và các chất déng

đẳng

II | Nghién cứu lý luận day học hóa học đại cương và lý luận dạy học hóa học van

dụng cho để tài nghiên cứu.

2 Diéu tra kiến thức của học sinh về “Benzen và các chất đồng đẳng “.

3 Xử lý các kết qủa điều tra

4, Nêu những kết luận rút ra từ trắc nghiệm

5, Soạn các giáo án, Và một số bài tập

II Những kết luận và để xuất.

Luan wtn (Z7 nghiep

Phần II Cơ Sở Lý Thuyết Về Benzen và Các Chất Đồng

Đẳng

Hợp chất hữu cơ nói chung và hợp chất hidrocacbon nói riêng thường được

chia làm hai loại chính:

+ Hidrocacbon béo ( Aliphatic ) bao gổm các chất mạch hở : Ankan , Anken

„Ankin và những hợp chất vòng cacbon tương Ung như xicloankan , xicloanken Với loại

này thường cho phản ứng ở các liên kết bội và phản ứng thế tự do,

+ Hidrocacbon thơm ( Aromatic ) hay còn gọi là aren Đây là những hợp chất

hidrocacbon dựa trên đơn vị cấu trúc là các vòng benzen và có tính thơm đặc trưng thể hiện

ở phan ứng thế Electrophil Bao gồm :

-Day đồng đẳng của benzen bao gồm benzen và các alkyl benzen Có công thức

tổng quát C„Hau.¿( n>=6)

- Các hidrocacbon khác có nhân benzen : alkenyl benzen, alkinyl benzen , hợp chất

có nhiều nhân benzen

Vấn để chính của chúng ta là nghiên cứu kỹ nền tang công thức cấu tao của benzen

và các chất đồng đẳng từ đó phát triển nhận thức về chất thơm, để thấy được tinh chất của

benzen là gì và những dẫn xuất của nó ảnh hưởag đến sư ổa định đặc biệt của chính nó như

thể nào Chúng ta sẽ đi sâu hơn về khái niệm của vòng benzen như một chất thay thế với

những phắn ứng cụ thể

1 Cấu tạo của benzen:

1 Nguồn gốc lịch sử:

Vào 1825 Michael Faraday đã tách được một hợp chất hidrocachon mới từ thành

phần của khí thấp sáng mà ông ta gọi là “bicacburet của hydrogen " Chin năm sau đó

Eihardt Mitscherlich đã điểu chế một chất tương tự bang cách đun nóng acid benzoic với vôi

tôi xút đã tìm thấy một hợp chất hidrocacbon có công thức tổng quát C„H,

CạH;COOH +2NaOH ——® C¿H¿ +Na;CO; + HO

Acid Benzoic CaO,°” Benzen

Do nó được tách ra từ acid benzoic, hợp chất hidrocacbon này được gọi là benzin và

sau này là benzen Tên này được đưa vào thuật ngữ của TUPAC sau đó không lâu Acid

benzoic là một hợp chất được biết đến hàng tram năm trứợc cuộc thí nghiệm của

Mitscherlich, nó được trích từ nhựa cây Styrac benzoin.

2 Sự phản ứng của benzen:

Sự phân chia hidrocacbon thành hai loại chính Aliphatic và Aromatic đã chứng tỏ

benzen và các chất déng đẳng có những diéu rất đặc biệt Tỉ lệ C/H cao hiển nhiên trong

công thức phân tử ( ví dụ benzen là CoH, , Toluen là C;H; ) đã chỉ ra rằng hidrocacbon thơm

là một hợp chất rất không no , giống như anken , ankin Tức là có khả nang tham gia các

phan ứng cộng Tuy nhiên , dưới những điểu kiên mà brom công rất nhanh vào anken và

ankin thì benzen lại không phan ứng Khi sự brom hóa được tiến hành trong điển kiện có

mặt bột sất phan ứng không xảy ra theo chiểu hướng cộng mà lại xảy ra theo chiéu hướng

: hản ứng không xảy ra.

thể —> „ Phin ứng không xảy

CoH, + Br;

xtbOt Fe Hà Br + HBr

Các nhà hóa học đả xem xét sau nguyên tử cavbon của phan tử benzennhư là những don

và cau trúc căn bin Những phản ứng xảy ra là những nguyên tử hidro bì thay thế nhưng cấu

trúc cud benzen không bị phá vỡ Điều này cho chúng ta thấy có điểu gì đó rất đặc biệt về cấutrúc của benzen mà làm cho nó trở nên trợ đối với nhiều phản ứng cộng như của anken.ankin

3 Công thức của Kekule về cấu trúc của benzen:

Năm! X6& mot xài năm sau khi đưa ra những ý tưởng liên quan tới cái bảy giờ chúng ta

thừa nhân - Ly thuyết cấu trúc của hóa học hữu cơ August Kekule đã ip dung những thuyết

vila ne vào cấu trúc của benzen Ông dat nên tảng lý luận của minh trên ba để mục :

a Công thức phân tử của benzen là C¿Hạ.

b Tat cả những hidro của benzen đều giống nhau về mọi mat.

& Lý thuyết về edu trúc đòi hời mỗi cacbon xung quyanh phải dim bảo đủ 4 liên kết.

Kekule đã đưa ý tưởng của mình đi xạ hon bằng cách cho rằng sáu nguyên tử cacbon

vua bea/en đã adi lại với nhau thành m.ột vòng khép kin Bốn liên kết của cacbon được xiải

thích bằng mot hệ thing liên kết đôi và đơn thay thé xen ké nhau và trên mỗi nguyên tử

vacbon có gắn mot nguyên tử hidro, giống như cấu trúc của ciclohexatrien ( hình |).

Mật số khuyết điểm trong côn; thức của Kekule đưa ra được chỉ ra sau đó không lâu.

Theo công thức Kekule thay thé kép 1,2 khác thay thế kép 1.6 ( hình 2)

x ome}

Hai côny thức aày khác nhau ở chỗ 2 cacbon có hidro bị thay thé

Cacbon số | và cacbun xố 2 liên kết với nhau bằng một nối đôi, còn cacbon số | và 6 lại được

liên kết với nhau bằng một nối đơn Từ những di kiện có sẵn đã chỉ ra không có chất đồng

phản nau như vậy tốn tại kekwle đã chấn chỉnh lại giả thuyết của mình về benzen rằng những

suf lưu trú liên kết nhanh đã gây ra sự chuyển đổi lẫn nhau giữa hai cỏng thức cấu trúc (hình 3 )

_—

Nhanh

Kekule đã đưa ra được công thức cấu trúc của benzen nhưng còn để lại những

vấn để quan trọng chưa gidi quyết về hoạt động phản ứng hóa học của nó, Benzen không hoạt

động đồng thời giống như ciclohexatrien ma chúng ta mong đợi Benzen không phải là một

$

Itựx.dr+e9 tỉnh, cũng không phải là mot phắn của vác đồng phân ciclohexatrien cân bing nhanh,

No đ Gar vớ xứ cho sự tự duy của lý thuyết điện tự về hóa hữu cơ wong thể ky 20 tại sav

ben-ven lat 1a một dua vi cấu trúc bền như vậy.

4 Đặc điểm về cấu trúc của benzen theo quan điểm hi én đại:

Bằng phương pháp nhiễu xạ tia x và phép do raman, ngưới ta xác định benzen có cấu

trúc phang bỏ khung của ad có hình luc giác déu với mỗi đỉnh là một nguyên tử cacbon ( hình

4 tated các liên Kết vacbon - cacbon có chiéu dai như nhau là 140 pm độ đài liênkết C-H là

10K pm và góc tiến kết là 130 Đặc biệt hơn là khoảng cách liên kết 140 pm của C-H ở benzenthi nằm giữ a khoảng cach liên kết dun điển hình Sp-Sp (146pm ) và khoảng cách liên kết đôi

Sp* -Sp* ¢ 134 pm ›.Như vậy chứng © không tổn tai công thức cấu trúc hóa học của benzen có

những lsên kết đổi và dun xen kế nhau Vậy nếu khoảng cách liên kết liên quan đến kiểu liên

Két thì liên kết C-C giữa liên kết dan và liên kết đôi sẻ là kiểu liênlết gì.

Hinh 4

ie ee

5, Mô tả sự công hưởng của liên kết trong benzen:

Những mỏ tả về liên kết của benzen wong thế kỷ 20 bao gốm hai vấn de:

đỏ Hà sự công hường và orbital lai hóa mà cả hai đều cung cấp một bức tranh rõ rằng hơn về

edu trúc cua benzen.

Cả hai công thức về cấu trúc của ben¿en đều có sự sắp xếp giống nhau về nguyên tử

nhưng khác nhau vẻ vị tri các electron

Đây là những dung cộng hưởng của nhau và không có cái nào trong chúng mô tả fnột cách

vhính xúc sự liên kết nguyên tử thực sư Benzen có cấu trúc là một sự lai hóa của haicấu trúc

kekule Cấu trúc lai hóa thườngđược trìnhbày bằng một vòng lục giác và một vòng tròn bên

trung.

Hình $

O-G~o

Ving tin bên trong diễn tả bản chất chuyển dich vị wi của các electron pi Nó được dé nghị

bói ông Robinson như là mộ t biểu tướng thuận tiện cho hệ thống hợp chất hữu cơ thơm Sáu

electron thay đổi vị trí nhưng đều có mật trong vòng benzen Công thức này của Robinson tiết

kiém thời gian để diễn tả benzen, còn công thức của kekule rườm rà nhưng thấy được đường đi

vủa electron và đặc biệt tiện lợi khi (+ nghiên cửu phản ứng hóa học của benzen.

Ngoài ra cả hai công thức của kekule đều cân bằng vé năng lượng và các nguyên tử cavbon

liên kết với nhau thành vòng tạo nên sức bến cho benzen 6

6 wy hier#

6 Sự bẻo vúa benzen:

Khi aghién vứu sy hidro hóa cua benzen và các aren khác thì người ta nhận thấy phản

ứng nas khó khăn hen nhiều so với phản ứng hidro hóa anken.ankin, Hai xúc tác mạnh là Rd

và PL ở nhiệt đô phòng và áp suất vừa phải benzen tiểu hủy ba phân tử hidro để cho ra một

phan tự viviohexun

acid J4€lc

kw Xucio hbax¿a 3‹3aIm

Nếu xúc tác là niken ( rẻ hơn Rd và Pt) ít có tac dụng hon RD và Pt Sự hidro hóa

cúabenzen và các chất đồng đẳng đồi hỏi phải có nhiệt độ cao ( khdang 100 - 200 độ ) và áp

suật cũng cao) khoảng 100atm ),

Nhiệt hides hos của benzen dé tạo ciclohexan khí do thực tế là 49.8 keal bất chấp xúc

Lác boar nào, Để có cát nhìn tổng thể về gid trị này taso sánh với nhiệt hidro hóa của ciciohexen

và 1.3 - vilohexadien,

Hinh 4

Pht 00 ta lifszss

aa

Dựa vau sự sở sánh ta thấy nhiệt hidro hóa của benzen ( với ba liên kết đôi thì nhỏ hun

vơ với 1.3 -ciclohexadien ( với hai liên kết đổi là 57.2 kcal ) và lớn hon nhiệt hidro hóa

ciclo-hexen + với một liên kết đôi là 28.6 kcal ) So san lh riêng giữa benzen khikêt hợp ba phan tử

hước» thì phản ứng sé tỏa nhiệt it hoa so với 1.3.5 -ciclohexatrien nhưng sẽ ít hơn là bau nhiêu.

Do phan tử 1.3.3 -ciclohexatnen không tồn tại thực ( nếucó thì lập tức trở thành benzen › nên

chiing ta không hté đo nhiệt hidro hóa của nó một cách trực tiếp để so sánh với benzen Chúng

ta chỉ dự đoán nó xấp xi gấp khoảng ba lan so với ciclohexen ( khoảng 85,6 kcal).như vậy nhiệt

hidrohds của benzen sé thấp hơn nhiệt hidro hoá của 1.3.5 -ciclohexatrien giả sử ( vì chất này

không tổn tại thực } với các liên kết doi không tác dụng tương hỗ là 85.6 -49.8 =36 kcal Day là

năng lượng cộng hưởng thực nghiệm của benzen , Bằng phương pháp xác định thiêu nhiệt kết

ya là thiêu nhệt của ben Zen cũng thấp hun so với 1.3.5 - ciclohexatrien dự đoán đúng 36 kcal Has xố du này cho thấy benzen bến hen báo nhiêu so với dự đóan dựa trên công thức của nó khí

xem nó ahư là một phẩn của chất ciclohexatrien biến đổi nhanh.

Chúng ta cũng kết luận tương tự khi so sánh beazen với (Z ) - 1.3.5 - hexatrien Ở đây

1

=—E=ỄễỄễẼỄẼE=EẼễỶỶẼỄẼễš <ŠÏEễẼỶẼỶẼÃỄễỄỄễỄễễ—— _— ‡

vhúng tu vò sánhhai phan tử thực, cd hai đều là các rien kết hợp nhưng một chất có cấu tạo

vòng con một chất có cấu tao mạch hd, Nhiệt hidro hóa của (Z ) - 1.3.5 -hexatrien là 80 5 kcal.

Cha tị này lún hein của benzen là 30,7 kcal,

⁄ = * Hes me Hever

.i——> ChịCẴH CHL OH z-119NJtkz HO Sac

Khi se sinh với 1.3.5 - cxclohexatren và (Z) -1.3.5 - hexatrien thì nang lượng cộng

hiftag cia beaven phụ thuộc vào chất tham chiếu, Nhưng điểu quan trong là đều cho thấy nang

ling vòng hưởag của ben¿en rất lớn gấp 6-> 10 Lin nang lượng một wien kết hợp Chính điều

nay độ làm cho denven và các chất liên quan với nó xếp vào một loa: riêng đặc thù của họ

hidrix «bán them,

7 Mô hình của orbital lai hóa trong liên kết của benzen:

Du mỗi cucbon của benzen được nối với ba nguyên tử khác tất cả các nguyên tử này

cùng nằm trên một mắt phẳng và tất cá các vóc liên kết đều là 120 đô nên chúng ta nhắn thấy

khuøs liên kết sighma vuvbua - cucbun của phân tử benzen xuất hiện là do sự xen phủ vủa các

orbital (ái hóa Sp, Còn liên kết xichma C-H là do sự xen phú giữa orbital lai hóa Sp? của

cucben với orbital S của hidro.

Trên mỗi cacboo còn lại một urbital 2p, sự xen phủ giữa những orbital này tạo nẻn một

hệ thống liên kết pi liên tục vây xung quanh tất cả các nguyên ử cacbun của vòng Sáu electron

pi này di chuyển vị trí trên tất cả sáu cacbon của vòng,

Hệ thống liên kết pi kết hợp thành vòng tao nên đặc điểm cấu trúc của benzen.

Trong hệ thống liên kết pi này noi có mat độ cau các electron là vùng tên và đướỉ trực tiếp của

mat phẳng vòng Mật độ của electron pi trong mật phẳng vòng bằng không

§ Orbital phân tử pi của benzen:

Hình sau là một mô hình hữu hiệu diễn tả sự phân bố electron pi trong phân tử benzen

và phấn mạnhsự di chuyển vị trí của các electron pi của nó Tất nhiên đây chỉ là mô tả, bởi vì

sdu elevtron pi không thể chiếm đồng thời bất kỳ một orbital nào dd đó là orbital nguyên tử hay

phan tử.

* pare Ti nephew re

Nghiên cứu kỹ hưa về orbital phản tử của benzen người ta nhân ca rằng sự xen phủ của

sau orbital nguyên tử 2p của vòng cavbon đã tao ra 6 orbital phân t pi Sáu orbital phân tử

niy vẽ ba orbital liên kết và ba orbital phản liên kết, Nang lượng tướng đối của chững orbital

này xạ xứ phân bố cde electron pi trong chúng được biểu diễn như hình sau:

Orbd¿ pose

ña=— —(flá tow kết

Nullg ARO

Hn tem đm SS

Có thể nói benzen có một cấu hình electron pi đóng kin Tất cà cic orbital liên kết được

điển đây còn orbital phản liên kết thì không có electron nào.

Thuyết vebital phan tử bắc cao có thể cung cấp thông tin định hang và nang lượng của uate orbital và phân tử vid cde electron của nó như thế nào.

Khi so sánh giữa hợp chất thơm và không thơm, sự chuyển vị của các electron pi trong

vòng làm cho các electron pi của benzebn liên kết mạnh hơn khi chúng bị giới hạn trong một

hệ thống vii sự thay thé lẫn nhau giữa liên kết đơn và liên kết đôi.

“ Ñ i H

- Là tính chất đặc trưng của hé thống hợp chất thơm.

- Có tính bên bất thường nhiệt hidro hóa và thiêu nhiệt thấp.

‹ Có khuynh hướng cho phan ứng thé electrophil như benzen nhưng khá tro với các tác

nhân phản ứng công ( cho dd chất thơm rất không no )

- Tinh thom của hợp chất có he thống orbital liên kết bất định xứ được giải tổa trong mot he thong vòng phẳng và đặc biết số electron bất định xứ phải là 2 6 10 tức là 4n +2 elec-

tron pe với n= 0 1.2.3.4 tuần theo qui tắc Hucken )

IL Danh pháp - L ý tính:

1 Danh pháp:

a khi nhân benzen có một nhóm thế:

Ệ CÀ kemeeteeee

2 oR tet nyphiep

- Trưởng hop dae biết:

‹ ar CH z⁄%

Ộ Ô @”

Mctsienon l‹optopnwlheszee - Vui Beaten

CTeusa) — (femen) (Siren)

b Khi có 2 hay nhiều nhóm thé:

+ Qui tắc chung:

* Aren được coi như là một din xuất của benzen hay aren có một tên thông

thường Juve ding,

* Chi vố vác nhóm thé trên benzen được đánh theo qui tắc tổng các chỉ số nhỏ

Olen M - Kibes ®- Xilen

11.2 - Qemeniy) bea/cs>y 11,3 - Dirmeatyt Benen) (1,3 Dementy! Den zea

* Oru ( viết tất o) chỉ vị trí tương đốt 1,2

* Meta ( viết tất m; chỉ vị trí tương đối 1,3

* Para t viết tất p! chỉ vị trí tướng đổi L,4

Khi có nháan phức tạp nhân benzen được xem như một nhóm phenyl và gọi tên; phenyt

ankan phenylanken

10

3 Nhóm aryl:

- La nhom hidrucachen hou nL có một nhẫn benzen.

+ Neu hea tri tự do tại nguyen tử cacbon của nhânbenzen nguyén tử cacboa này được

Eu ibenzen Cys -CoHs

n-props lbenzen |CgHs- CHyCH>CH;

Isopropy Ibenzen | C«Hs CH(CHa)2

Mesiilen 1.3,5-CeH3(CH3)3

-Da số: các chất déngding của benzen là chất lỏng một vài chat rắn,nhe hơn nước, ít

Lin trong mute do tính hữu cực thấp, chỉ can trong dung môi khong hữu cực như ete, CCI4.hoặc

legroin.

- Nhiều trong số chúng có mù: thơm nhưng phẩn lớn chúng đều rất độc.

-Hu của hidrocavboathơm rất dễ bốc cháy cho mùi thơm.

-Độ xôi tầng điều hòa khi tang khối lượng phân tử,Khí phân tử tảng 1 cacboa Jộ vôi tang

kheing20-30°C Các đồng vị phân tử của benzen 2 nhóm thế có độ soi khá gần nhau nên rất

khó tách chúng ra khỏi nhau bằng chưng cất.

-Đỏ nóng chảy không chỉ phụ thuộc nhiều vào khối lượng phân tử mà còn phụ thuộc vào

tinh đốt xứng của phản tử Đồngphân benzen hai nhóm thé có độ nóng chảy của đồng phản

para thường cao hua hai đồng phân meta và orto.Ngoài ra đồng phan para có đồ nóngchẩy cao

độ tan thấp do phân tử đối xứng để kết thành mang tinh thể Như vậy có thể tách đồng phãn

pura ca khỏi hat đồng phần kia bằng phương pháp kết tinh phần đoạn.

IL Tính chất hóa học:

Tinh chất hóa học chung và đặc trưng của benzen và các chất đổng đẳng là khuynh

hưởng thé nguyên tử hidro trong nhân benzen bởi tác nhân electronphil và tính bén lớn của

nhan benzen Các đồng phan của benzen ngoài những tinh chất tương tự tính chất của benzen

con có tỉnh vhất của nhánh (3 tính chat của hidroceacbon béo.Bén cạnh đó còn phản ứng cộng

và phan ứng oti how thể hiện tính chưa nu của benzen và các chất đồng đẳng.

“6 wy ky ^

L, Phan ứng thé eleetrophil ở nhân benzen ( SeAr:

Dy Vong thêm có mat độ clecuon khả cao nên rất dé dàng tag tic với những tiểu

Trang har ‹®⁄exŠ® trẻp

- Cui vhế hài giải đuạn đơn phân tử ( tương tự cơ chế Syl ở diy ao )

A:H+ aA en £

Kết qua thực nghiệm cho thấy hấu hết cde phản ứng thé electr phil ở nhắn thum đềuxàx ra thes coche tạo thành phức sichma là sản phẩm trunggian khong bén của phản ứng thé,

là mot xong cation chứa no trong đó 4 electron pi phan bố ở 5 nguyên tử cacbon còn nguyên tử

cucben thd s0 ở rang thất lai tạo Sp- có cấu tao tứ điện.

Dĩ -ÿ

Sự tas thành phức xichma từ benzen cần tiêu hav năng lượng vi hệ liên hợp thơm bi phá

vỠ tạo ca một hệ liên hợp không thơm Theo sự tính tan của cơ lượng tử thì nang lượng liên

hip « phức xichma là 36kcal /mol trang khí nâng lượng liên hợp thơm ở nhân benzen là

36kczl/mol Như vậy phản ứng thể cần năng lượng khoảng 10kcal/moi

Khi di tạo thành phức xichraa phức có thể bén vững hóa bằng hai hướng khác nhau:

+ Cộng anion Y” để tao thành hệ thống ciclohexadien I có năng lượng liên hyp khoảng

3.3 kcal/mol,

+ Tách proton H’ để tái tạo lại hệ thống liên hyp thom II có năng lượng liên hợp

khung 36kcal/mol.Đây cũng là hung chính trong cơ chế phản ứng thế electrophil vào nhân

thưm.

Phan ứng đòi hởi xúc tác thường là acid proton mạnh như H2SO+3 hay acid Lewis dưới

dạng halogenue kim loại AICI3, FeBr3, ZnBr2 phản ứng bất đầu bd: xúc tác tương tấu với tác

nhân phản ứng tạo ra tác nhân electrophil thường là cation E*

* Phản ứng chính qua hai giai đoạn:

+ Giai đoạn |: thường xảy ra châm tạophức xichma trung gian

vey ores

Phứ xivhima dite an định bởi cong hưởng

J¬@1-Ó|- S

+ Giải dung: Phức ð loại nhanh 1 proton HỶ tạo thành sản phẩm

Trung phán ứng SgAr giải đoạn chậm quyết định tốc độ phản ứng ( giaidoan 1) Tác nhân E* thiếu electron tấn công vào hệ thống sextet thơm giàu electron của vòng benzen Vì vậy nếu vòng benzen có nhóm đẩy electron làm tăng mật độ electron của nhân benzen thì độ

phản ứng SeAr sẽ tăng và ngược lại nhóm rút electron sẽ làm giảm độ phản ứng ta sé nghiền

cửu kỹ ở phan sau.

b Một số phản ứng thế electrophil vào nhân thơm.

* Phản ứng Halogen hóa:

Tổng quát; Ar-H + Xz —=——> Ar-X + HX + Phan ứng haloyenhúa ở nhân thơm xảy ra khí có mat bột sắt thực ra sất không phải là chất

xúc tác mà chỉ để tạo ca clorua hoặc bromua sắt (IID Các muối này cũng có vai trò như cấc

acid Lewis ¢ AlBr3 ZaCI2 ) mới chính là chất xúc tác

Chất xúc tác làm phân cực ( hay phan ly ) phần tử halogen tạo ra tác nhân electrophil

cho phản ứng thế.

3Fe«+3X; =2FeX'*$-X*-X" FeX;

13

om COA ny fre ye

©): = “Os FeX,

HX«t M oo X* Fe“{O) <= Š) —

Vụ: + Phan ứng beom hóa benzen có mặt bột sat

- Sir * 'te#c 8 (8C FeBr

oF a lu ~Q fi" Ar Fefu

Mis = Picts + Ui" be+ O=6 Nhanh 1%

- Đồ phan ứng của Xa: F> > Clạ >Br2 >la

Vii Flo phan ứng xảy ra mãnh liệt nên không thể dùng Fo dé Flo hóa trực tiếp nhãn

ben/en mà phúp điểu chế gián tiếp

Với lot phản ứng xảy ra kem vì

CaH¿ + be CạHs-1 +HI

phản ứng dịch chuyển nhiều về hỗn hup ban đầu để cân bằng chuyển dich sang phải thường

phải lows HI bởi phản ứng trung hòa hoặc bởi chất oxi hóa ( HNO, HIO3 ) hoặc tạo kết tủa

Agl bài AgCIO4 hay Ag 32S04/ HSO;.

Thường dùng Br› hay Cly để halogen hóa trực tiếp nhân benzen

* Phản ứng nitro hóa:

Tống quát Ar-H + HNO} -> Ar-NO3 + HO

Khi tiến hành nitru hóa nhãn thơm thưởng ding các chất nitro hóa khác nhau như acid

sulfuric hay anhydric acetic,

pentoxit nite, Nhưng phổ biến hơn cả là dùng hỗn hợp acid nitric đặc 5% và acid suifuric 95%

tạo tác nhân nitro hóa trực tiếp là ion aitronifNO2_ ( tác nhân electronphil ),

Trứuc dây người ta cho rằng vai trò của acid HạSOx là hút nước sinh ra trong phản

ứng nhưay ngày nay người ta nhân thoy rằng điểu đó không thực tế, Đầu tiên phan ứng nitrohỏa không có tính thuận nghịch nitrobenzen không tác dụng trở lại với nước để tái tạo thành

are

H+O+ - NO» e "NO> + HạO

H+SO¿ + HO + HSO; + HO"

HNO; + ˆH;ŠSO; ge “NO> + HŠO¿ + HO"

Hau như tất cả axit nitric đâm đặc trong acid sulfuric đều được chuyển din thành

NOs (rong phan ứng,

Nêu như nhân benzen được huat húa bởi các nhómđẩy electron thi phần ứng nit hóa

chỉ cắn avid nitric dam dae.

HNO} + 2HNO3 -> NO> + H30 + NO;

Với HNO bốc khói trộn với HaSOx bốc khói su nitro hóa mạnh có thể xảy ra với

những hup chất thơm kém hoạt động cho sản phẩm nhiều lin thé.

* Phan ứng Suifo hóa:

Tổng quát Ar-H + HOSO3H -> Ar-SO3H + HO

Phan ứng sulfo hóa hợp chất thơm người ta thường dùng tác nhân acid sulfuric dim đặchod oleum ( H2SO4 - SO3 ), lượng tác nhân thường lấy dư nhiều để hút nước sinh ra và duy trì

Phan es sult: boa henZen

Acid beavensultonic không bén khi dun với Adi nước qúa nóng bi thủy phân hoan Wan

alive Lat Denzen

In,

- Hg! —————~

Ngực ta tts sar dds điềm này để baw vệ một vị trí tên vòng benzen và chọn hướng thế

Co thể Sulte how gián tiếp bằng cách cloruasulfony| hóa rồi thủy phân

sage

O oh Ku —— Oo + LÁT + He

Xe Nó VI

- Trường hip benZen có hoạt tinh qúa manh ( do đượchoát hóa bởi nhóm đẩy electron

mạnh ¡vú thé dùng SO3 -piridin hay SO3 -divxan để sulfo hóa vì sự tao phức chất

là tag nhắn tưdn# đối yeu,

© Phan ứng Alkyl hóa:

“La phan ứng sắn nhám alkyl cầu nhân thom bằng cách chủ tắc dụng tren với nguồn

vufg vấp tay nhân Ñ*ethí;

+ alkyl hulogenua RX và vúc túc acid lewis ( AIX3.FeX3 ).

+ alken và stile tác HF has H2SO04, acid Lewis,,

+ Alcol ROH và xúc tác H2SO4 hay acid Lewis,

16

vite OO HY FIO 29x

Tang quát Ar-H + RX -> Ar-R +HX

“Kho ning phan ứng cia vác halogenus alkyl RA Theo thi tự

RF >RCI >RBr > RL

- Ct che phán ứng RX+ AIXS -> R X AIX3

- Tác nhân clevtrophil có thể lái carbocation hay là phức chất

| Carbocation = | PhúccháR ” X AIX3”

Điều kiện - RX bac 2 hay 3 dé RT” bên - RX bậc 1

- Acid Lewis mạnh: AIX3 - Acid lewis yéu: Fex3

- Phun ứng alkyl hóa benzen:

jn , a

Sau đó tắc dung với nhân thơm theo cơ chế trên

+ Phản ứng alkyl hỏa có một số nhược điểm:

-Trong nhiều trường hợp phản ứng khong đừng ở giai đoạn alkyl hóa một lan vì sự gấn

ahỏm alky! xào nhằnbenzen làm cho nhân benzen được tăng hoạt dé phan ứng ulky! hóa tiếp.

- Phin ứng thường kèm theo xự đồng phân hóa ( nhất là ki đùnz halogenua alky! mạch

không phan nhánh ) Cacbocation trung gian thường hay chuyển vị thành cacbocation khác bếnhun, Sản phẩm tạo thành thường là hỗn hợp

- Sự ulkyl hỏa không thể xảy ra nếu nhân benzen có sẩn những nhóm rút electron mạnh

làm giễm hoạt như:

-NO2 SO3H -CøN Thực tế chứng ininh khong thể mety! hóa nitro benzen.

* Phan ứng Acyl hóa:

-Là phần ứng gắn nhóm Acyl vào nhân benzen tạo thành ceton hơm

Tổng quát Ar-H + R-CO-K AMG, Ar-CO-R + HX

-Phin ứng acy! hóa thường dùng các tác nhân clorua acid R-CO-CL hayafhydric acid

với lượng thừa uvid Lewis ( là những tác nhân electrophil mạnh )

17

+ Đặc điểm phan ứng acyl hóa:

Thường phải được tiến hành trong một dung môi | khác với phản ứng alkyl hóa

1h vu 5n disultur hay nitro benzen.

Lướng xúc tác cần dùag dư do tạo một phda phức với sản phẩm ceton

a CH,

C+ CH, CaO AICI, L.o Ail,

mS AICI, —» hay £

phức nay bị thủy phan bởi acid loãng cho ceton thom

Khi dùng anhydric acid tác nhắn acyl hóa được tạo bởi

CH,C-O-C-CH, + ZAIC, ——> CH¿C-ACL, - + CHạC - O- AIC

“ "

0U oO o °

- Vận tốc phản ứng thế electrophil vào nhân thơmphụ thuộc vào nhiều yếu tố: cấu tạo hợp

chat thơm, cấu tao của tác nhân electrophil, điểu kiến phản ứng Phần trên chúng ta đã nghiên

cứu cấu tạo của tác nhân.ở đây chúng ta xem xet ảnh hưởng của nhóm thế có sẩn trong vòng

thơm tia chất phan ứng và hướng tấn công của tác nhân electrophil

- Nhỏm thé có sẵn trong nhân ben¿en có thể hoạt hóa hay phản hoạt hóa nhân thưm làm

ảnh hưởng đến vận tốc phản ứng Mặt khác nhóm thế đó còn định hướng cho nhóm thế mới đến

lưu 610x442

=ễễễỄEỀEỀễ::;ễbễễễễễỄễỄễẺỄễẺỄễẺễễễễễỲŸẺ

vác Xi tr orkpara hay tu tiến ve vi trí mets, Điều nay chủ yếu phụ thuộc vào ban chất

elec-tron vila nhóm thể đó quyết định.

* Nhân benzen có một nhóm thé

- Vaio nhằm Z quyết định sự thể tiếp trên vòng benzen về

- Tốc dê phần ứng vo với chất chuẩn là benzen.

Định hướng sản phẩm dưa vào tỉ lệ % orto.para hay meta.

- Đặc điểm của phản ứng thé SeAr: giai đoạn I là giai đoạn quyết định tốc độ phản ứng

vú su chuyển dich elevtron pi của nhân benzen làm cho tác nhân E: thiếu electron tấn cong

vậu và ta phúc xichmu trung gian Do vậy phan ứng sẽ dé dàng xảy ra khi có sự gia tăng mật

đỏ electron pit nhân benzen và ngược lại,

Những nhóm tăng hoạt nói chung là nhóm đẩy electron như -CH3 (Có hiệu ứng +1,+H

;O_ + có hiểu ứng +l.+R ):-OCH3, -NH2 ( có hiệu ứng +R>+l ) làm tăng tốc độ phan ứng

Sex,

Những nhóm yiäm huạt: nói chung là những nhóm rút electron như (CH3)N*-, H3N - (

hưếu nụ -Í 4 -NO2, -SO3H -CHO ( hiệu ứng -Í.<R! : halogenX2

thiêu ding -Í> +R Kum giảm tốc đồ phản ứng,

- Tìm hiểu việc gậy ảnh hưởng của nhóm thể Z cd sẩn trên nhắn benzen đến phản ứng

SẼ Aiđé gắn thén nhóm thứ 2 người ta tiến hành như sau:

Nav định tỉ lệ phan trăm các sản phẩm o-.m-,p-

Nae định tốc độ tướng đối của phản ứng và tốc độ phần của từng vị trí o-n-.p- với vịtrì đồng giá tri của benzen người ta ches làm hai loại nhóm thế loại một định hướng 6< và ,

Nhàn the loại hai định hướng

m-Truững Đại tt oie

1P, HOC MH! Ÿ

-.——- ooo

Sự diy electron của hai nhóm -O , -CH+ làm ting mật độ điện tích âm ở các nguyễn tử cacbon

trên nhân fam chờ tướng tác giữa vòng với tác nhân electrophil trở nen dé đàng hơn tức vòng

benven đã đực hoạt how Tuy nhiên su tang mật độ điện tích âm không đồng đều ma tang

nhiều hơn vú là vị trí a+ và p- Nên ở hai vị trí này tác nhân E tấn công dé đàng hơn cả

® 8

——= —

——-9

Sự rụt elcctran của nhóm -CH=O làm giảm mật độ electron picủa nhân benzen làm

cho tác nhân E khó tấn công , nhất là những vị trí nghèo electron như orto ,para làm cho vận

tóc phán ứng giám , gây hiệu Ung phản hoạt hoá sự định hướng E* lúc này là vào vị trí meta

+ Teany thái đồng ; chủ yếu là ta xét hợp chất trung gian của phản ứng

Ta nhân thay phức xichma trung gian mang điện tích đương Nên nếu :

Nhóm Z rút điện tử sẻ làm tang cao điện tích dương ở phức xichma dẩn đến việc

mất tính an định nang lượng hoạt húa cao , tốc độ phản ứng sẽ giảm

Nhóm Z đẩy điện tử làm điện tích dương trên phức xichma được giải tỏa , làm

cho phức xichma an định hơn , năng lượng hoạt hoá sẽ thấp và tốc độ phản ứng sẽ ting

+ Ngoài ra ta còn xét thêm phức xichma trung gian của cả ba sản phẩm o-, m-,p-.

Với nhóm Z : CH3 - ( đẩy điện tử )

H i

Nhom thé đấy điện tử làm anh hưởng mạnh nhất là vị trí cacbon gần nhất tức nguyên

tử cacbon mang nhóm thể, Vì vậy :

‘Cyl vậu công hường của phức xichma o- và p- có điện tích dương trên cacbon mang

nhóm thé , vhìu ảnh hưởng mạnh của su đẩy electron của nhóm CH3 - nên các cơ cấu củng

hưởa# aiy béa Su ding gop của chúng vào tap chủng cộng hưởng làm các phức xichma của

a- và p- bén hun

Phức vichma m- không có điện tích đương trên cacbon mang nhóm thế nên kém bền ,

Chính vi vay mà sự tấn cong của EŸ vào hai vị trí o- và p- nhanh hơn vào m-

_ Vai nhóm Z: -NO2 ( nhóm rút electron ).

22

—_==—= Ccqsăa=ma=mmm=—= SƠ

Nhỏm -NO+ rút electron củng làm ảnh hưởng lớn nhất ở vị trí cacbon gắn nhất vì vay

nen

- Phức vechma o- và p- có mang điện tích dương trên nguyên tư cacbon mang nhóm thế,

chew anh hiding mạnh cia sự rút electron của nhóm -NO2 làm tăng điển tích dương din đến

phife sighma + xà p- kém bến

- Con phức vichma m- không có điện tích dương trên cacbon mang nhóm thé nên bến

tein Chính vì vậy sự tấn công của E * vá vị trí m- nhanh hơn vào o- và p-

° Anh hưởng lắp thể :

Sư tưởng tác lập thể giữa nhóm Z có sẵn trên nhân thơm với tác nhân E+ làm cho tỷ lệ

giữa hụt san phẩm đồng phân orto với para thau đổi.

Dựa vào sự suy đoán thông thường , ta cho rằng khi thực hiện phản ứng thế tỷ lệ xiữa

har sin phim đồng phần orto và parato/p) phải là 2 do có hai vị trí orto và | vị trí para Nhưng

thực tế tỉ lẻ đỏ luũn nhỏ hơn 2 và nhiều khi nhỏ hơn 1 Hiện tượng này có thể giải thích theo

hiệu ứng không gian gây ra bói nhóm định hướng hoặc bởi tác nhân eictrophil Nếu nhóm địnhRap và tục nhân có kíuh thước công kénh tho phan ứng thế ở vị trí o- càng khó khan su với vị

tw para de de a lệ ofp giảm.

Nett lẻ op Kiu nitty hóa xà boom hod các alkyl benzen khác nhau

Ti lẻ wp khi thể một số hợp chất thm bằng các tắc nhân E+ khác nhau

rome | TT

có | | 0 | 0v —|

ÔNG, | la | 0 | 06 —|

ng D070 | 010 | 092 —

2 Phin ứng cộng ở nhân benzen:

Sự công vào nhân benzen khó hơn thé ,vì khi xảy ra phản ứng cong tác nhân sẽ làm vỡ

hệ thong liên hợp của vòng làm mất tính thơm nên đòi hỏi phải có nang lượng hoạt hóa cao Ở

điều kiện thường benzen và các chất đồng đẳng không làm mất màu dung dich brom , dung

dịch KMnO4 Tuy nhiên trong một sở điều kiện đặc biệt phản ứng vẫn xảy ra ˆ

a, Công hidew : đòi hỏi có mat xúc tác Ni, Pd,Pt dun nóng tạo thành vòng ciclohexan

_9+#©Mguesn Cele haven

L}- ee |

3

b Cộng Clor: dưới tác dụng của ánh sáng mat trời hoặc tia tử ngoại Cl+ cộng vào nhân

ben-zen theo cơ chế gốc Ap Cho hỗn hợp các đồng phan ciclohexan

° Tat agh ạa

- Hexacloro ciclohexan có 8 đồng phân lập thể “nu phát nr dang ghế của ciclohexan được

gọi tên a, Ø, ô, e, n, 8, +

Trong đó chỉ có đổng phân ( eee aaa) có tác dụng trừ sầu mạnh

c.Sự ozon phân :

z\az So

3 Phản ứng của các nhánh alkyl ở đồng phân của benzen

ạ Phản ứng oxi hóa :

Nhân benzen rất bển vững đưới tác dụng của các tác nhân oxi hóa nhu KMnOx , KzCr2Ợ

( giống alkan ) Tuy nhiên các alkyl benzen lại bị oxi hóa tại các mạch nhánh Tác nhân oxi

hóa thường ding là dung dich KMnO,g , cẩn đun nóng lâu ( vì sự oxi hóa này khó hơn so với sự oxi hóa alken ) Khi phản ứng xảy ra dây nhánh bị đứt C Chuyển thành nhóm -COOH

KMué® ¿

‘ gory cto

Phao ứng o4s diag để tổng hep acid cacboxylic thơm và nhân biết alkyl benzen Số

lực tự xà ví trí các nhánh alkv| được xác định bởi sản phẩm acid

b Phue ưng og vat

Din dice kiếo oo doh sing (tases hay dưới tác dụng của nhiết alkyl cho phiin ứng thế

Cin viral, wry?

roi @- CC (cnzol0t clusgz:

Phan ưng the có chế thể góc tự du Se tương tu halogen hóa alkan

Bor wt ohant phe tp sự haluyen hoa nhẳnh xảy ra chủ yếu ở C gắn trực tiếp ở nhắn benzen

Ngũ du Cis se ve cụ >

Guu thích dieu trên người tạ dựa vao sự an định bởi sự công hưởng của nhân ben ven khí tao

yúc uf de

| ©-jr ~ @-7

Hodes henry! CÀ có sâu Benes!

Tinh pen os tư de theo chiếu 0y benzyl > 30 > 20 >10.> -CH3 > vinyl

EV Điều chế benzen và các chất đồng đẳng :

- Phan doan đầu antrcen hay dấu lục ( 270" C -400°C ) có nhiều antracen , phenantrien

b Dấu me: chứa một lướng kin hidrovacben thơm chủ yếu ở đoan sồi trung bình và sdi

a

Ngoài cá tự các atkal hay enctoalkan của dầu mỏ người ta déa hành Refomiag súc tác

Pang ciel viet cas fudroxbBon nay qua Xúc tác Pod nhiệt độ và áp suất cao,

Tong quát Ar-X + 2Na +Ñ +> Ar-R + 2NaX

Bis la nối phan ứng giữa halogen thơm và alkyl halogenua trong dụng mdi eter vd thủy

ve mát Nà kim loại , có qua bước rung gián tao cơ Na -> alkyl benzen

._, +CH¡8: `

bere Tư © mee ¿se | Notre

Phưang pháp nay chủ sản phẩm phụ R-R và Ar-Ar nhưng dựa vào độ vôi khác nhau người ta

tach chiing dể dàng

a “ e That

-Tong quat Ar-H + R-X - > Ac-R +ÖHX ;

Phifing pháp aay vhỉ dùng che ahỏm R dun giản , ngắn ( vì có sự đồng phân hóa nhánh

R + dùng dư aren + tránh sự alkyl hou )

26

Naưới tạ thường dùng phướng phúp náy để yin một nhóm n- alkyl vào vòng ben/en rồi

khuf 9ì g5 tic cigbenat sit bt đồng phán hea}

Các Thí Nghiệm Chuyên Ngành

Để Kiểm Tra Kiến Thức Cơ Bản

© Thử khả năng hòa tan của benzen khi hòa tan các chất : Lưu huỳnh , cao su ,

lot.

2 Phương pháp :

e Với lưu huỳnh : Giữ nguyên lượng lưu huỳnh , thay đổi thế tích của benzen để

tìm ra benzen hòa tan tốt nhất ở lương cu thể nào :

+ Nhân Xét : Với 6ml benzen hòa tan tốt nhất 100mg lưu huỳnh ở điểu kiện thường

e Với lot: khả nang hòa tan của benzen thể hiện rất rõ cho radung dịch có mau

tím sim

e Với cao su: Benzen cũng hòa tan tốt ( khoảng 500mg cao su tong Imlbenzen )

tạo dung dịch đặc màu trắng đục

=r win udn let [//10:4

- Bột Fe hay vỏ bào Fe9.5g.

- Nhỏ từ từ 9.5 ml brom vào bình phản ứng.Lắc đều.Nếu phản ứng

xảy ra chậm cần dun nóng thêm.

- Khi cho hết brom, đun nóng nổi phản ứng trên bếp cách thuỷ tăng

nhiệt độ từ 15°- 20° đến 60-70” cho đến khi hết hơi brom trên chất lỏng.

- Dùng phiếu chiết rửa dung dịch thu đượcbằng nước, rối bằng

NaOH 10% Làm khô

- Chung cất lấy brombenzen trong bình Vuyếc 50 ml có ống sinh

hàn không khí Thu lấy brombenzen trong giới hạn nhiệt độ 140 — 170°C rồi cất lại lần thứ hai trong giới han hẹp hơn 154 -160°C Phần còn lại sau khi cắt đổ ra bát sứ,

làm lạnh thu được p- dibrombenzen, làm khô, kết tỉnh lại bằng rượu

+ Phương trình phản ứng chính:

Có thể sau khi thực hiện phản ứng xong, cho thêm nước vào bình cất rối chưng

cất lôi cuốn hơi nước lấy brombenzen cho tới khi xuất hiện tính thể

dibrombenzen ở trong ống sinh hàn thì ngưng Thay bình hứng thu lấy

p-dibrombenzen Sau đó tỉnh chế lại như trên.

Kết quả thu được 12.5g brombenzen

Hiệu suất H = (12.5/25.9) x 100 < 48.3%

ml ddKMnO, đáKMnO, dd KMnO,

2ml benzen +Iml | Không làm mất | Không làm mất

ddKMnO; màu ddKMnO, màu ddKMnO

+ Toluen :

« Tương tự cho benzen tác dụng với dung dich KMnO, khi không đun nóng cũng

không xảy ra hiện tượng làm mất màu dd KMnO;

« Khi đun nóng :tiến hành thí nghiệm ba lần

Thêm vài giọt rượu C;H;-OH ( hay COOH-COOH) để khử ddKMnO cịn dư.

Dung dịch thu được lúc này cĩ màu tím nhat,

e Loc bỏ kết tủa MnO; ( nâu đen ) trên phiểu

e Ria MnO; bằng nước nĩng 2 lần trên phéu

se Lay dd lọc cơ đặc trên bếp cịn khoảng 10 ml dd.

e Dùng acid Hel lộng để acid hĩa dd mới cơ đặc ( tỉ lệ 1:1) Acid benzeoic

tách ra hình vảy

e Lọc lấy acid benzeoic, rửa bằng nước lạnh làm khơ trong khơng khí

- Hố chất sử dung : 1,25m!Toluen ( 0.01 mol)

40 mi nước

Tiến hành các bước như trên

Kết qua : lg acid benzoic

Phương trình phan ứng xảy ra:

CạH,-‹CH; + 2KMnO, - > C,H; - COOk +2Mn0, + KOH + H,0

C 0,01 mol 0.02 mol Omol

{] 0 0.01 mol 0.01 mol

C6Hs -COOk +HCLI - >CsHs-COOH + KCI

* Lần II: Lượnghóa chất không đổi :

se Dun trong 2 gid

e Lượng rượu cho vừa phải.

e Sau khi khử KMnO, bằng C;H;-OH đem cô can kỹ khoảng 10-i2ml thì

ngưng

Kết qủa : 1,05 g

H= (1.05 *100)/1,22 =86% ( acid benzoic kết tinh đẹp )

* Lần II -Lương Toluen không đổi ,

se Tăng lượng KMnO, lên4g

s Dun trong 2 giờ Tăng lượng rượu.

© Cô cạn kỹ.

Kết qua: 1,08 g

H= (1,08* 100)/1,22 =88.5%(acid benzoic kết tinh dep )

2./Thử phản ứng công của Benzen với khí Clo

e Xử dụng một ống nghiệm chứa Iml benzen sau đó sục khí clo vào Phản

ứng tạo khói trắng, để một thời gian thành một chất rắn màu trắng dính trên thành

ống nghiệm Đó chính là Hexaclo ciclohexan C¿H;Cl;

Phương trình phản ứng xảy ra :

C„H, + Cl, -> C„H„Cl.

Sadan uẩz (ét “2/24

Cải Tiến Một Số Thí nghiệm

Để Áp Dụng Giảng Dạy Ở Phổ Thông

Do nếu tiến hành thí nghiệm phức tạp như trong phòng thí nghiệm hóa hữu cơ

thì với điều kiện trường phổ thông không đáp ứng được Vì vậy đưa ra mô hình đơn

giản để làm thí nghiệm này trong bài giảng tốn ít thời gian mà không gây 6 nhiễm

môi trường Ngoài ra còn chủ động được lượng HBr thoát ra

Luan van tt vi

2 Phản ứng công Cl của \ khi có meron

San phẩm của phản ứng này là C„H„Cl¿ có mùi sốc, rất độc Vì vậy cdn

hạn chế lượng sản phẩm làm ra, chúng ta cần chủ động về lượng benzen và khí Ch.

Ngoài ra điều kiện không gian, thời gian không cho phép điều chế khí Cl, tr6en lớphọc ( gây độc hại nếu quá trình điểu chế không kín)

* Hoá chất sử dụng: - 1-2ml benzen

- 1 bình tam giác khí Clo điểu chế sẵn.

* Dung cụ thí nghiệm:- 1 ống hút nhựa

- 1 nút đậy có 1 lỗ,

~ 1 bình tam giác.

Hình vẽ biểu diễn thí nghiệm:

hao: uđz: đê? ughitf

Phần II "

Lý Luận Dạy Học Hóa Học Ở Phổ Thông

I Lý luận dạy học hóa học -Một bộ phận của khoa học giáo dục:

1, Đối tương của lý luân day học hóa hoc:

- Lý luận dạy học hóa học là một bộ phận của khoa học giáo dục có đối

tượng nghiên cứu chính là nghiền cứu nội dung giảng dạy và học hoá học, những

nguyén tắc cơ bản của việc day và học môn hóa học này, những phương pháp pháp

và hình thức tổ chức việc đạy và học hóa học ở trường phổ thông nhằm đạt được

mục dich đào tao của trường phổ thông Qua trình dạy học bao gồm ba thành phan

không thể thiếu và gấn bó chặt chẽ với nhau đó là: môn học, việc dạy và việc học.

2 Nhiễm vu cơ bản của lý luận day học hóa hoc:

- Là nghiên cứu qúa trình dạy học ở trường phổ thông, tìm ra những quy luật cửa nó và xây dựng cơ sở lý luận để nâng cao qua trình này, phục vu tối ưu cho việc

dạy tốt, học tốt môn hóa học, góp phần nâng cao chất lượng đào tạo ở trường phổ

thông.

- Ta có thể cụ thể hóa nhiệm vụ chung nói trẻn bằng ba mặt hợp thành của

qúa trình:

+ Xây dựng cơ sở phương pháp luận cho lý luận đạy học hóa học: lý

luận dạy học hóa học nghiên cứu sự lĩnh hội những cơ sở của khoa học và sự phát

triển của học sinh để tim ra những con đường và cách thức day học tốiưu sao cho đạt được chất lượng kiến thức, kỹ năng và kỹ sảo cao nhất mà tốn thới gian, sức

lực ít nhất.

+ Xây dựng học thuyết về môn hóa học: lý luận dạy học hóa học phải

xác định nội dung, khối lượng, chiểu sâu, trình tự xắp xếp trương trình hóa học ở phổ thông, xác định những nguyên tắc cơ bản của logic học và những quy luật của

sư phạm Các chất hóa học cụ thể phải được nghiên cứu theo trình tự: cấu tạo chất

(nguyên tử , phân tử , tinh thể ) suy ra tính chất -> Ứng dụng -> Điều chế

+ Xây dựng lý thuyết về phương pháp dạy học môn hóa học: phương

pháp day học là một trong những thành tố quan trọng nhất của qúa trình day học

Việc nghiên cứu và tổng kết những kinh nghiệm từ việc dạy học xây dựng nên một

lý thuyết về phương pháp day học môn hóa học với việc phân loại các phương pháp day hoc một cách rõ nét làm trìmh độ nghiệp vụ sư phạm của giáo viên được

nâng cao và học sinh sẽ hứng thú, tích cực tiếp thu bài một cách sâu sắc hơn.

+ Đổi mới toàn diện thực tiễn day học môn hóa học theo tư tưởng công

nghệ dạy học hiện đại Xu hướng đổi mới hiện nay là phát buy tính tích cực sáng

tao của người học, chuyển trọng tâm họat động từ giáo viên sang học sinh kết hợp

xử dung tối ưu các phương pháp, phương tiền dạy học hiện đại Kiến thức được đưa

35

LX udn udn (6£

vào trương trình phù hợp với sự phát triển khoa học kỹ thuật hiên đại trên thể giới hiện nay, Nhưng tất cả việc làm trên phải được căn cứ vào mức độ tiếp nhận trì

thức của học sinh Ngoài ra lý luận day học hóa học với tư cách là một khoa học

độc lập trong hệ thống các khoa học giáo duc chỉ có thể phát triển nhanh chóng và

vững chắc trong mối quan hệ qua lại chặt chẽ với các khoa học khác như : Tâm lý,

Vật lý, toán học

II Vai trò của môn hóa học trong việc thực hiện mục tiêu đào tạo của trường

phổ thông:

Xuất phát từ thực tiển cuộc cách mạng khoa học đang diễn ra không ngừng

trên thế giới, việc giảng day hóa học trong trường phổ thông ngày càng nổi rõ hon

sự cần thiết của mình như: cung cấp kiến thức về nền sản xuât hóa học hiện đại lớn

nói chung, cơ sở khoa i:oc của nhiều ngành sản xuất cụ thể (luyện kim ) Ngoài ra

kiển thức hoá học ở phổ thông là phẩn kiến thức hóa học cơ bản có tính chất kỹ

thuật tổng hợp là nền tang vững chắc cho việc đào tao nghề nghiệp sau này của

học sinh, Vai trò của môn hóa học thể hiện rõ ở một số điểm sau:

1 Môn hóa học có vai trò giáo dục trí đức duc:

+ Cung cấp cho học học sinh những cơ sở khoa học hóa học đó là hệ thống

những khái niệm, định luật, học thuyết hóa học cơ bản Hệ thống kiến thức về hóa

vô cơ, hữu cơ cần thiết để nhận thức thé giới vật chất và đáp ứng những đòi hỏi của

đời sống, xã hội.

+ Giúp cho học sinh có kỹ năng thí nghiệm, thực hành và giải bài tập: kỹ

năng sử dụng các dụng cụ thí nghiệm và hóa chất don giản Quan sát giải thích các

hiện tượng trong và ngoài phòng thí nghiệm, ghi chép kết qua thí nghiệm rồi rút ra

kết luận

+ Có những hiểu biết vé nguyên tắc khoa học của nén sản xuất hóa học kiến thức kỹ thuật tổng hợp.

+ Hình thành cho học sinh phương pháp nghiên cứu khoa học: Phân tích và

tổng hợp, so sánh và khái quát, Suy luân từ hiện tượng quan sát đến bản chất và

ngược lại.

+ Góp phần giáo dục tư tưởng, đạo đức, lao động và thẩm mỹ.

3./ a ' giới Vv :

Khi học hóa học tìm hiểu cấu tạo và sự biến đổi các chất sẽ giúp cho

việc nhận thức sâu sắc đời sống tự nhiên, các định luật phát triển của nó và chính

vì vậy hình thành nên thế giới quan duy vật khoa học cho học sinh Cụ thể như:

- Hình thành khái niệm vật chất thông qua việc nghiên cứu các đơn chất, hợp chất Tính chất của các chất phụ thuộc vào bản chất, số lượng các nguyên

tố tham gia tao thành chất Ngoài ra còn phụ thuộc vào cấu tạo chất

' —* - Giúp học sinh hiểu rõ hơn về tinh thống nhất của thế giới vật chất

16