Các chủ đề về hoá học hữu cơ XI. Khái niệm về hợp chất hữu cơ Những hợp chất của cacbon (trừ CO, CO 2 , các muối cacbonat kim loại) đợc gọi là các hợp chất hữu cơ. XI.1. Đặc điểm chung của các hợp chất hữu cơ Các hợp chất hữu cơ có những đặc điểm chung sau đây : a) Số lợng các chất hữu cơ rất lớn, lớn hơn số lợng các chất vô cơ nhiều. b) Trong thành phần các hợp chất hữu cơ ngoài cacbon luôn có mặt ta có thể gặp hầu hết các nguyên tố hóa học, nhng số các nguyên tố thờng xuyên tạo nên các chất hữu cơ không nhiều, chỉ gồm hiđro (H), oxi (O), nitơ (N) rồi đến các halogen, photpho (P), lu huỳnh (S). c) Một lợng rất lớn các hợp chất hữu cơ thờng dễ bay hơi, kém bền với nhiệt và dễ cháy. d) Đa số các hợp chất hữu cơ thực tế không tan trong nớc hoặc rất khó tan trong nớc nhng chúng lại tan nhiều trong các dung môi hữu cơ. e) Các phản ứng hóa học của các hợp chất hữu cơ với nhau thờng xảy ra chậm và thờng xảy ra theo chiều hớng khác nhau tạo nên hỗn hợp sản phẩm. XI.2. Cấu tạo phân tử các hợp chất hữu cơ a) Trong phân tử các hợp chất hữu cơ, nguyên tử các nguyên tố kết hợp với nhau (hay liên kết với nhau) theo một trật tự xác định và theo đúng hóa trị của chúng. Trật tự kết hợp đó đợc gọi là cấu tạo hóa học. Nếu thay đổi trật tự kết hợp sẽ sinh ra chất mới. b) Trong phân tử các hợp chất hữu cơ cacbon luôn có hóa trị 4. Các nguyên tử cacbon không những liên kết với nguyên tử các nguyên tố khác mà còn liên kết với nhau tạo thành mạch cacbon : mạch không nhánh (mạch thẳng), mạch phân nhánh và mạch vòng kín. c) Tính chất của các hợp chất hữu cơ phụ thuộc vào thành phần phân tử, tức là vào bản chất và số lợng nguyên tử trong phân tử và phụ thuộc vào cấu tạo hóa học, tức là vào thứ tự kết hợp của các nguyên tử trong phân tử. XI.3. Công thức phân tử và công thức cấu tạo a) Công thức phân tử (CTPT): Công thức phân tử các hợp chất hữu cơ cho ta biết thành phần nguyên tố (định tính và định lợng), nên từ công thức phân tử ta tính đợc khối lợng phân tử. Tuy nhiên, CTPT không cho ta biết cấu tạo hóa học, nên cha khẳng định đợc tên của chất. b) Công thức cấu tạo (CTCT): Công thức cấu tạo không những cho ta biết thành phần nguyên tố của phân tử (đợc tạo nên từ những nguyên tố nào, số lợng những nguyên tử của nguyên tố đó là bao nhiêu) mà còn cho ta biết thứ tự kết hợp của các nguyên tử trong phân tử, do đó ta khẳng định đợc chất đó là chất nào và lí giải đợc nhiều tính chất của nó. * Để viết CTCT ngời ta quy ớc biểu thị một liên kết đơn (bằng một đơn vị hóa trị của mỗi nguyên tử liên kết với nhau bằng một vạch ngang đặt giữa kí hiệu hai nguyên tử. Thí dụ, phân tử metan CH 4 có CTCT nh sau: C H H H H * Công thức cấu tạo thờng đợc viết dới dạng thu gọn. Sau đây là CTCT đầy đủ và rút gọn của phân tử etan. C H H H H C H H CH 3 CH 3 (CTCT đầy đủ) ; (CTCT rút gọn) XI.4. Mạch cacbon Có ba loại mạch cacbon : Mạch hở không phân nhánh, mạch hở phân nhánh, mạch cacbon vòng kín. 1 CH 3 CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 CH CH 3 CH 3 H 2 C CH 2 CH 2 CH 2 H 2 C Mạch hở không phân nhánh Mạch hở phân nhánh Mạch vòng XI.5. Hiện tợng đồng đẳng Đồng đẳng là hiện tợng tồn tại những dãy hợp chất có cấu tạo hóa học tơng tự nhau nên có các tính chất hóa học tơng tự nhau, nhng phân tử khác nhau một hoặc nhiều nhóm CH 2 Thí dụ các hiđrocacbon no mạch thẳng CH 4 , C 2 H 6 , C 3 H 8 , C n H 2n+2 (n : nguyên dơng) tạo thành một dãy đồng đẳng có tên chung là ankan hoặc paraphin. XI.6. Hiện tợng đồng phân Đồng phân là hiện tợng tồn tại những hợp chất có cùng công thức phân tử, cùng khối lợng mol phân tử, nhng khác nhau về cấu tạo hóa học (tức là có CTCT khác nhau), nên có những tính chất vật lí và hóa học khác nhau, thí dụ : ứng với CTPT C 2 H 6 O có thể tồn tại hai chất khác nhau với các CTCT khác nhau. Ví dụ: Rợu etylic Đimetylete CH 3 CH 3 CH 2 OH O CH 3 H 3 CCH 2 OH H 3 C O CH 3 Nhiệt độ sôi : 78,3 0 C. Tan vô hạn trong nớc. Tác dụng với Na giải phóng H 2 Tác dụng với axit hữu cơ tạo este. Nhiệt độ sôi : -23,7 0 C. Không tan trong nớc Không tác dụng với Na Không tác dụng với axit hữu cơ XII. hiđrocacbon Hiđrocacbon (cacbua hiđro) là loại hợp chất hữu cơ có thành phần đơn giản nhất, phân tử chỉ đợc tạo nên từ hai nguyên tố C và H. Để biểu thị một hiđrocacbon cha biết thuộc loại nào ngời ta thờng dùng công thức chung C x H y với phân tử khối : M = 12x + y với x, y là các số nguyên dơng. Dựa vào đặc điểm về liên kết trong phân tử, ngời ta phân các hiđrocacbon thành nhiều loại. Sau đây là những loại chính thờng gặp. XII.1. Hiđrocacbon no mạch hở Ankan Hiđrocacbon no mạch hở hay còn gọi là ankan là những hiđrocacbon có công thức chung là C n H 2n+2 (với n nguyên dơng) và mọi liên kết CC và CH trong phân tử đều là liên kết đơn. Sau đây là tên của 10 ankan đầu tiên trong dãy đồng đẳng. CH 4 : Metan ; C 6 H 14 : Hexan C 2 H 6 : Etan ; C 7 H 16 : Heptan C 3 H 8 : Propan ; C 8 H 18 : Octan C 4 H 10 : Butan ; C 9 H 20 : Nonan C 5 H 12 : Pentan ; C 10 H 22 : Đecan Bốn chất đầu là các chất khí ở ĐKTC và điều kiện thờng, các chất còn lại là các chất lỏng. Tất cả đều không màu, không mùi, không vị, không tan trong nớc. Tất cả các ankan đều cháy trong oxi và trong không khí, phản ứng tỏa nhiệt mạnh, tạo thành hơi nớc và khí CO 2 : CH 4 + 2O 2 CO 2 + 2H 2 O + Q C n H 2n+2 + 3n+1 2 O 2 nCO 2 + (n+1)H 2 O 2 Từ các PTHH trên suy ra khi các ankan cháy thì số mol nớc luôn luôn lớn hơn số mol CO 2 và hiệu số của số mol nớc và số mol CO 2 chính bằng số mol ankan cháy. Tính chất đặc trng của metan và các đồng đẳng là có thể tham gia phản ứng thế với các halogen dới tác dụng của ánh sáng khuếch tán. CH 4 + Cl 2 askt CH 3 Cl + HCl Trong điều kiện thờng các ankan không làm nhạt màu hoặc mất màu nớc brom, không tác dụng với các dung dịch axit, các dung dịch kiềm, không làm mất màu dung dịch thuốc tím (KMnO 4 ). Tất cả các tính chất đó đợc gọi là tính no. CH 4 là hiđrocacbon nhẹ nhất, thờng đợc dùng làm chất đốt trong sinh hoạt và trong công nghiệp. XII.2. Hiđrocacbon không no mạch hở Có nhiều loại hiđrocacbon không no mạch hở, thờng gặp là anken, ankin và ankađien. a) An ken Anken hay còn gọi là olefin là những hiđrocacbon mạch hở có công thức chung là C 2 H 2n (n: nguyên và n2), trong phân tử có một liên kết kép (hay một nối đôi giữa hai nguyên tử cac bon). Anken đầu tiên và tiêu biểu cho dãy đồng đẳng là etilen (hay eten) có công thức cấu tạo là H 2 C=CH 2 , ba chất đầu (C 2 H 4 , C 3 H 6 , C 4 H 8 ) là các chất khí ở điều kiện tiêu chuẩn và điều kiện thờng. Các chất tiếp theo là các chất lỏng. Phản ứng cháy: C 2 H 4 + 3O 2 2CO 2 + 2H 2 O C n H 2n + 2 n3 O 2 nCO 2 + nH 2 O Theo các PTHH đó khi các anken cháy thì số mol nớc và số mol CO 2 đợc tạo thành là bằng nhau. Vì có liên kết đôi giữa hai nguyên tử cacbon, nên tính chất đặc trng của etilen và các anken là dễ dàng tham gia phản ứng cộng vào hai nguyên tử cacbon có liên kết đôi. Phản ứng cộng hợp H 2 cần đun nóng và có chất xúc tác là bột Ni hoặc bột Pt : H 2 C=CH 2 + H 2 0 Ni, t H 3 C CH 3 Theo PTHH trên thì phản ứng này làm giảm số mol (hoặc thể tích các chất phản ứng, số mol giảm đi chính là số mol đã phản ứng). Phản ứng cộng hợp halogen xảy ra ngay trong điều kiện thờng, vì vậy ngời ta thờng dùng bình đựng l- ợng d nớc brom để hấp thụ khí anken. CH 2 =CH 2 + Br 2 BrCH 2 CH 2 Br Các anken còn dễ dàng tham gia phản ứng trùng hợp, tạo thành các polime (hay hợp chất cao phân tử). Điều kiện phản ứng là áp suất cao, nhiệt độ cao. nCH 2 =CH 2 0 t , p, xt (- CH 2 CH 2 -) n b) Ankin Ankin là những hiđrocacbon không no mạch hở, phân tử có một liên kết ba C C và có công thức chung C n H n-2 (n 2 và n nguyên). Các ankin tạo thành một dãy đồng đẳng, chất đầu tiên là etin hay axetilen HC CH (CTPT : C 2 H 2 ). Vì có một liên kết ba (nối ba) giữa hai nguyên tử cacbon, nên tính chất hóa học điển hình của axetilen và các ankin là dễ dàng tham gia phản ứng cộng và phản ứng trùng hợp. Phản ứng cộng hợp hiđro. C 2 H 2 + H 2 0 t ,Ni C 2 H 4 C 2 H 2 + 2H 2 0 t ,Ni C 2 H 4 0 t ,Ni C 2 H 6 Phản ứng cộng hợp hai halogen : C 2 H 2 + 2Br 2 C 2 H 4 Br 4 Phản ứng hợp hiđroclorua : HC CH + HCl H 2 C = CHCl (Vinyl clorua) 3 nH 2 C = CHCl Trùng hợp ( H 2 C CHCl) n Polivinyl clorua (PVC) Các phản ứng nhị hợp và tam hợp. 2HC CH 0 Ni, t HC CCH = CH 2 Vinylaxetilen 3HC CH 0 Ni, t C 6 H 6 Benzen Phản ứng để tách và nhận biết axetilen : Khi cho khí axetilen đi qua dung dịch Ag 2 O trong NH 3 ta nhận đợc một kết tủa màu vàng nhạt. HC CH + Ag 2 O AgC CAg + H 2 O (Bạc axetilen) Cho kết tủa bạc axetilen tác dụng với lợng d dung dịch HCl thì axetilen sẽ đợc giải phóng ra. AgC CAg + 2HCl 2AgCl + C 2 H 2 XII.3. Hidrocacbon thơm: Benzen Benzen có CTPT là C 6 H 6 . Phân tử benzen có cấu tạo vòng. Trong vòng có sáu nguyên tử cacbon nằm ở sáu đỉnh của hình lục giác đều phẳng liên kết với nhau bằng 3 liên kết đôi xen kẽ 3 liên kết đơn và mỗi nguyên tử cacbon liên kết với một nguyên tử hiđro. thờng viết đơn giản : Benzen vừa có tính chất giống hiđrocacbon no (ankan) là có khả năng tham gia phản ứng thế vào nhân, vừa có tính chất giống hiđrocacbon không no là có khả năng tham gia phản ứng cộng : C 6 H 6 + Cl 2 0 Ni, t C 6 H 5 Cl + HCl (clobenzen) C 6 H 6 + 3H 2 0 Ni, t C 6 H 12 (xiclohenxan) So với anken và ankin, benzen khó tham gia các phản ứng cộng hơn. Đồng đẳng của benzen có công thức chung là C n H 2n-6 (n6) và phân tử có vòng benzen và có tính chất hóa học tơng tự nh benzen : vừa có khả năng tham gia phản ứng thế vừa có khả năng tham gia phản ứng cộng hợp vào nhân benzen. Tính chất đó đợc gọi là tính thơm. XII. dẫn xuất chứa oxi của hiđrocacbon I. Rợu Rợu (hay còn đợc gọi là ancol) là những hợp chất hữu cơ mà phân tử chứa một hoặc nhiều nhóm OH kết hợp trực tiếp với gốc hiđrocacbon. Nh vậy, công thức chung của rợu là R(OH) n . Tùy theo bản chất của gốc hiđrocacbon R, ta có nhiều loại rợu. ở đây, ta chỉ đề cập tới loại rợu no đơn chức mà tiêu biểu là rợu etylic : CH 3 CH 2 OH (hay C 2 H 5 OH). 1. Tính chất vật lí Rợu etylic là chất lỏng không màu, có nhiệt độ sôi (t s ) = 78,3 0 , tan vô hạn trong nớc, có tính sát trùng. Rợu etylic và các dung dịch nớc của nó trung tính, không làm đổi màu quỳ tím. 2. Tính chất hoá học Rợu etylic tác dụng với kim loại kiềm, giải phóng ra khí hiđro : 2C 2 H 5 OH + 2Na 2C 2 H 5 ONa + H 2 Natri etylat 4 H Khi đun nóng rợu etylic với lợng d dung dịch axit sunfuric đặc ở 180 0 , thì rợu mất nớc biến thành etilen. C 2 H 5 OH 0 2 4 H SO ,180 C H 2 C = CH 2 + H 2 O Nếu rợu d và nhiệt độ của phản ứng là 140 0 C thì rợu mất nớc theo kiểu khác, tạo thành este. C 2 H 5 OH + HOC 2 H 5 0 2 4 H SO ,140 C C 2 H 5 OC 2 H 5 + H 2 O Đietyl ete Rợu etylic bị oxi hóa theo nhiều cách : Phản ứng cháy (phản ứng oxi hóa hoàn toàn) : Rợu cháy trong oxi hoặc trong không khí tạo thành CO 2 và hơi nớc, phản ứng tỏa ra lợng nhiệt lớn : C 2 H 5 OH + 3O 2 2CO 2 + 3H 2 O + Q Nhờ phản ứng đó mà ngời ta dùng rợu làm chất đốt (đèn cồn). - Dới tác dụng của chất xúc tác men giấm, rợu bị oxi hóa bởi oxi tạo thành axit axetic. C 2 H 5 OH + O 2 men giấm CH 3 COOH + H 2 O Axit axetic Rợu etylic tác dụng với axit axetic tạo thành este là loại hợp chất có mùi thơm hoa quả: CH 3 COOH + C 2 H 5 OH 0 2 4 H SO , t CH 3 COOC 2 H 5 + H 2 O Etylaxetat II. Axit cacboxylic Axit cacboxylic là những hợp chất hữu cơ mà phân tử có một hoặc nhiều nhóm cacboxyl (COOH) kết hợp trực tiếp với gốc hiđrocacbon. Tùy thuộc vào số nhóm COOH trong phân tử axit mà ta có axit một lần axit (đơn axit) hay axit nhiều lần axit (đa axit). Tùy thuộc vào bản chất của gốc hiđrocacbon trong phân tử axit mà ta có axit no, axit không no hay axit thơm. Axit no đơn chức là những hợp chất hữu cơ mà phân tử chứa nhóm cacboxyl kết hợp với gốc hiđrocacbon no, tức là các hợp chất có công thức chung: C n H 2n+1 COOH (n=0, 1, 2, 3 ). Chúng tạo thành dãy đồng đẳng. HCOOH : Axit fomic (axit metanoic) CH 3 - CH 2 COOH : Axit propionic (axit propanoic) CH 3 CH 2 CH 2 COOH : Axit butiric (axit butanoic) C 15 H 31 COOH : Axit panmitic (thuộc loại axit béo no) C 17 H 35 COOH : Axit stearic (thuộc loại axit béo no). Các axit no đơn chức thờng gặp : Axit fomic HCOOH : Là chất đầu tiên trong dãy axit no đơn chức. Có trong con kiến. Mạnh hơn axit axetic tuy nhiên vẫn thuộc loại axit yếu. Axit butiric C 3 H 7 COOH : Là một trong những axit béo, yếu hơn axit axetic. Axit panmitic C 15 H 31 COOH : Là chất rắn, rất yếu, là một axit béo điển hình. Axit stearic C 17 H 35 COOH : Là axit béo điển hình, chất rắn, không tan trong nớc. ở đây chúng ta chỉ đề cập tới các axit no đơn chức mà điển hình là axit axetic CH 3 COOH (hay CH 3 COOH). 1. Tính chất vật lí Axit axetic là chất lỏng không màu, có vị chua, sôi ở 118 0 C, hòa tan vô hạn trong nớc, dung dịch có nồng độ từ 3 - 5% gọi là giấm, đợc dùng làm thực phẩm. Dung dịch axit axetic làm đỏ quỳ tím. 2. Tính chất hoá học Axit axetic có đầy đủ mọi tính chất của một axit yếu một lần axit. Thí dụ : CH 3 COOH + NaOH CH 3 COONa + H 2 O 2CH 3 COOH + CaO (CH 3 COO) 2 Ca + H 2 O 2CH 3 COOH + Mg (CH 3 COO) 2 Mg + H 2 5 Axit axetic là axit manh hơn axit cacbonic, nên đẩy đợc axit yếu này ra khỏi các muối cacbonat. Thí dụ : NaHCO 3 + CH 3 COOH CH 3 COONa + CO 2 + H 2 O 2CH 3 COOH + CaCO 3 (CH 3 COO) 2 Ca + CO 2 + H 2 O Khi đun nóng hỗn hợp của axit cacboxylic với các rợu thì ta thu đợc hợp chất thuộc loại este, thí dụ : CH 3 COOH + C 2 H 5 OH 0 2 4 H SO , t CH 3 COOC 2 H 5 + H 2 O Etyl axetat Axit axetic cũng nh các axit no đơn chức khác là những axit yếu, do đó các axit mạnh, thí dụ H 2 SO 4 dễ dàng đẩy chúng ra khỏi các muối của chúng. Thí dụ : 2CH 3 COONa + H 2 SO 4 2CH 3 COOH + Na 2 SO 4 Dung dịch axit axetic loãng (3 - 5%) gọi là giấm, đợc dùng làm thực phẩm. Để sản xuất giấm ngời ta đi từ rợu etylic. Nguyên tắc của phơng pháp là oxi hóa dung dịch rợu bằng oxi không khí dùng chất xúc tác là men giấm. C 2 H 5 OH + O 2 men giấm CH 3 COOH + H 2 O III. Este Este là sản phẩm đợc tạo thành khi cho rợu tác dụng với các axit. Các este quan trọng và có nhiều ý nghĩa trong thực tiễn là este của axit no đơn chức và rợu no đơn chức. Phản ứng của axit hữu cơ và rợu tạo thành este gọi là phản ứng este hóa. Phản ứng este hóa là loại phản ứng thuận nghịch, tức là phản ứng xảy ra theo cả hai chiều, loại phản ứng không hoàn toàn, thí dụ : CH 3 COOH + C 2 H 5 OH ơ CH 3 COOC 2 H 5 + H 2 O Muốn cho phản ứng xảy ra với tốc độ lớn, đạt đợc hiệu suất cao, ngời ta thờng phải dùng chất xúc tác (axit sunfuric đặc) và chng cất để lấy este ngay trong quá trình phản ứng. CH 3 COOH + C 2 H 5 OH 0 2 4 H SO , t CH 3 COOC 2 H 5 + H 2 O Este thờng là những chất lỏng dễ bay hơi hơn các rợu và axit tạo nên chúng và thờng có mùi thơm hoa quả. Este của axit no đơn chức và rợu no đơn chức thờng có trong tinh dầu của các loại hoa quả. Thí dụ, amyl axetat (CH 3 COOC 5 H 11 ) có trong tinh dầu chuối của quả chuối, Etyl butirat (C 3 H 7 COOC 2 H 5 ) có trong tinh dầu của quả mơ. Isoamyl valerat (tức là hợp chất có mạch nhánh C 4 H 9 COOC 5 H 11 ) có trong tinh dầu của quả táo. Tính chất quan trọng nhất của este là phản ứng thủy phân tạo thành rợu và axit. Đó cũng là phản ứng thuận nghịch, nên để phản ứng chỉ xảy ra theo một chiều, ngời ta thờng tiến hành trong môi trờng kiềm để thu đợc rợu và muối của axit cacboxylic : CH 3 COOC 2 H 5 + NaOH CH 3 COONa + C 2 H 5 OH Phản ứng loại này đợc gọi là phản ứng xà phòng hóa este. IV. Chất béo và xà phòng Chất béo là một loại este đặc biệt - este của các axit béo (nh axit butiric, axit panmitic, axit stearic, axit oleic C 17 H 33 COOH) và glixerin - một rợu ba lần rợu có CTPT là C 3 H 5 (OH) 3 - và CTCT là : CH 2 CH CH 2 Chất béo là thành phần chính của các loại mỡ, bơ động vật (lợn, bò, cừu) và các loại dầu thực vật (nh dầu oliu, dầu lạc, dầu vừng, dầu hớng dơng v.v ). Chất béo rắn nh là este của glixerin và axit béo no, thí dụ : ( C 15 H 31 COO) 3 C 3 H 5 : Panmitat glixerin ( C 17 H 35 COO) 3 C 3 H 5 : Stearat glixerin. Chất béo lỏng là este của axit béo không no và glexerin, thí dụ : ( C 17 H 33 COO) 3 C 3 H 5 : Oleat glixerin. Tính chất quan trọng nhất của chất béo là phản ứng thủy phân. Nếu tiến hành thủy phân trong môi tr- ờng kiềm, thì thu đợc glixerin và muối kim loại của axit béo, tức là xà phòng, thí dụ : (C 17 H 35 COO) 3 C 3 H 5 + 3NaOH 3C 17 H 35 COONa + C 3 H 5 (OH) 3 6 OH OH OH xà phòng Chất béo là một trong những nguồn thức ăn quan trọng của con ngời. Khi con ngời ăn chất béo, trong dạ dày, dới tác dụng của các men tiêu hóa, chất béo bị thủy phân tạo thành axit béo và glixerin, 2 chất này thấm qua mao trạng ruột và máu, đợc dẫn đến các mô của cơ thể tại đó glixerin và axit béo lại đợc tổng hợp lại thành chất béo của ngời, một phần bị oxi hóa chậm để tỏa ra năng lợng cho hoạt động của cơ thể, phần còn thừa đợc tích lại dới dạng mô mỡ. Xà phòng là muối natri hoặc kali của axit béo, xà phòng tan đợc trong nớc và có tác dụng làm giảm sức căng bề mặt của nớc, làm dễ thấm vào các chất bẩn đặc biệt các loại dầu mỡ bám vào quần áo và có tác dụng kéo chất bẩn ra khỏi quần áo. Do phần mạch cacbon dài trong phân tử xà phòng bám vào các vết dầu mỡ trên vải có tác dụng kéo chúng ra khỏi vải, nên xà phòng có tác dụng tẩy rửa tốt. V. Gluxit Gluxit hoặc cacbohiđrat (cacbon hiđrat) là tên chung chỉ nhóm các hợp chất hữu cơ quan trọng, rất phổ biến trong tự nhiên, có công thức chung là C n (H 2 O) m . Ngời ta chia gluxit thành 3 loại chính. Gluxit đơn giản, điển hình là glucozơ và fructozơ đều có công thức phân tử là C 6 H 12 O 6 nhng CTCT khác nhau. Loại này đợc gọi là monosaccarit. Đisaccarit, thờng gặp là saccarozơ đều có chung công thức phân tử là C 12 H 22 O 11 đều bị thủy phân thành glucozơ. Polisaccarit là những polime tự nhiên mà điển hình là tinh bột và glucozơ có CTPT chung là (C 6 H 10 O 5 ) n , nhng có CTCT khác nhau. Cũng nh các đisaccarit, các polisaccarrit cũng bị thủy phân cho sản phẩm cuối cùng là glucozơ. 1. Glucozơ a) Tính chất vật lí Chất rắn, kết tinh không màu, có vị ngọt và tan nhiều trong nớc. Có nhiều trong hoa quả chín đặc biệt trong quả nho, nên đợc gọi là đờng nho. Máu ngời chứa lợng nhỏ glucozơ (0,1%) Glucozơ có CTPT là C 6 H 12 O 6 . Trong phân tử có 5 nhóm - OH (rợu nhiều lần rợu) và một nhóm anđehit (-CHO). Phân tử có thể tồn tại ở dạng mạch cacbon thẳng và mạch cacbon vòng. b) Tính chất hoá học Glucozơ bị oxi hóa bởi dung dịch Ag 2 O trong amoniac (NH 3 ), tạo thành bạc kim loại : C 6 H 12 O 6 + Ag 2 O 0 3 dd NH , t C 6 H 12 O 7 + 2Ag Khi chọn nồng độ các chất phản ứng thích hợp, Ag kim loại tạo thành sáng trắng, vì vậy có tác dụng quan trọng là dùng để tráng gơng lên kính. Phản ứng giữa glucozơ với các dung dịch Ag 2 O trong NH 3 đợc gọi là phản ứng tráng gơng hoặc phản ứng tráng bạc. Có thể thay thế dung dịch bạc oxit trong amoniac bằng kết tủa Cu(OH) 2 trong môi trờng kiềm của NaOH hoặc KOH. Khi đun nóng hỗn hợp phản ứng, thu đợc kết tủa màu đỏ son của Cu 2 O : C 6 H 12 O 6 + 2Cu(OH) 2 + NaOH 0 t C 5 H 11 O 5 COONa + Cu 2 O + 3H 2 O Tính chất quan trọng của glucozơ là phản ứng lên men rợu (men zima) C 6 H 12 O 6 0 0 men zima, 30 -32 C 2 C 2 H 5 OH + 2 CO 2 c) ứng dụng của glucozơ Glucozơ đợc cơ thể đồng hóa trực tiếp. Khi ăn glucozơ vào nó đợc thấm ngay qua mao trạng ruột vào máu. Vì vậy, nó đợc sử dụng trong công nghệ thực phẩm (làm các loại đồ ngọt), dùng làm chất huyết thanh nhân tạo, làm thuốc tăng lực và nguyên liệu điều chế vitamin C. 2. Fructozơ Fructozơ cũng có CTPT là C 6 H 12 O 6 nhng trong phân tử chỉ có 5 nhóm OH và nhóm xeton. Trong môi trờng kiềm (của dung dịch NaOH, KOH hoặc NH 3 ) fructozơ chuyển hóa thành glucozơ vì vậy có tính chất hóa học giống glucozơ là tham gia phản ứng tráng gơng. Fructozơ có nhiều trong hoa quả chín, trong mật ong và ngọt hơn glucozơ. 7 3. Saccarozơ Saccarozơ còn đợc gọi là đờng kính hoặc đờng mía. Là chất rắn kết tinh không màu, ngọt hơn glucozơ tan nhiều trong nớc, ít tan trong rợu. Có nhiều trong cây mía, trong củ cải đờng và trong quả thốt nốt. Saccarozơ có CTPT là C 12 H 22 O 11 , phân tử có nhiều nhóm - OH, nhng không có nhóm anđehit và nhóm xeton, nên không tham gia phản ứng tráng gơng. Tính chất hóa học quan trọng của saccarozơ là thủy phân (xúc tác axit) trong dung dịch nớc tạo thành glucozơ và fructozơ : C 12 H 22 O 11 + H 2 O axit C 6 H 12 O 6 + C 6 H 12 O 6 Glucozơ Fructozơ Cũng giống nh glucozơ trong phân tử có nhiều nhóm OH nên các dung dịch glucozơ cũng nh saccarozơ đều hòa tan đợc kết tủa đồng hiđroxit (Cu(OH) 2 ) tạo thành dung dịch màu xanh lam. 4. Tinh Bột Là chất bột màu trắng, vô định hình, không tan trong nớc nguội, nhng tan trong nớc nóng cho ta dung dịch nhớt gọi là hồ tinh bột. Tinh bột có nhiều trong thực vật chủ yếu là trong các loại hạt gạo, mì ngô, trong các loại củ nh khoai, sắn và trong quả xanh nh chuối xanh, táo xanh v.v Trong gạo có tới 80% tinh bột, trong ngô, mì là 60 - 70%, trong khoai chỉ có 16 - 19%. Tinh bột là polime, trong phân tử có hàng vạn, chục vạn mắt xích C 6 H 10 O 5 và polime này có dạng mạch thẳng và mạch nhánh. Tính chất hóa học quan trọng nhất của tinh bột là phản ứng thủy phân tạo thành glucozơ : (C 6 H 10 O 5 ) n + nH 2 O axit loãng n C 6 H 12 O 6 Vì vậy, ngời ta điều chế đợc glucozơ từ ngũ cốc và từ đó điều chế đợc rợu etylic. Tinh bột có tính hóa học riêng, rất đặc trng mà không loại gluxit nào có, đó là tác dụng với dung dịch iot cho ta dung dịch có màu xanh. Phản ứng đó dùng để nhận biết tinh bột và dùng hồ tinh bột để nhận biết iot. Tinh bột là một trong những nguồn thức ăn quan trọng nhất của con ngời. 5. Xenlulozơ Là chất rắn, không màu, không vị, thực tế không tan đợc trong nớc và trong nhiều dung môi hữu cơ. Xenlulozơ là thành phần chính tạo nên lớp màng tế bào thực vật tạo nên độ bền cơ học và tính đàn hồi của tế bào đó. Bông nõn là xenlulzơ gần nh nguyên chất. Trong đay, gai, tre, nứa, gỗ nói chung chứa tới 45 - 50% xenlulozơ. Xenlulozơ là polime phân tử có tới hàng triệu mắt xích C 6 H 10 O 5 liên kết thành mạch polime thẳng. Vì vậy dễ kéo thành sợi. Trong mỗi mắt xích C 6 H 10 O 5 có 3 nhóm - OH. Vì vậy có thể viết CTPT của xenlulozơ nh sau: [C 6 H 7 (OH) 3 ] n Tính chất quan trọng nhất của xenlulozơ là thủy phân trong môi trờng axit cho glucozơ : n(C 6 H 10 O 5 ) + nH 2 O dd axit loãng n C 6 H 12 O 6 glucozơ Vì vậy, ngời ta thờng sản xuất rợu etylic đi từ vỏ bào mùn ca là những phế liệu của gỗ, công nghệ gỗ. Với con ngời xenlulozơ không có tính chất sinh lí nh tinh bột và các loại đờng vì xenlulozơ không thủy phân đợc trong dạ dày dới tác dụng của dịch vị và các men tiêu hóa nh tinh bột và saccarozơ. Xenlulozơ đợc dùng làm nguyên liệu điều chế các loại tơ nhân tạo nh tơ visco, tơ axetat, sản xuất phim ảnh, thuốc nổ v. v 8 . thuộc vào thành phần phân tử, tức là vào bản chất và số lợng nguyên tử trong phân tử và phụ thuộc vào cấu tạo hóa học, tức là vào thứ tự kết hợp của các nguyên tử trong phân tử. XI.3. Công thức. và theo đúng hóa trị của chúng. Trật tự kết hợp đó đợc gọi là cấu tạo hóa học. Nếu thay đổi trật tự kết hợp sẽ sinh ra chất mới. b) Trong phân tử các hợp chất hữu cơ cacbon luôn có hóa trị 4 khối lợng phân tử. Tuy nhiên, CTPT không cho ta biết cấu tạo hóa học, nên cha khẳng định đợc tên của chất. b) Công thức cấu tạo (CTCT): Công thức cấu tạo không những cho ta biết thành phần nguyên