ly thuyet va pp giai toan axit huu co

LÝ THUYẾT AXIT Axit hữu cơ I.Công thức - cấu tạo - cách gọi tên 1. Công thức . Axit hữu cơ (còn gọi là axit cacboxylic là những hợp chất có một hay nhiều nhóm cacboxyl (-COOH) liên kết với nguyên tử C hoặc H. ( ) ( , , ) n n k m m n n k m m k C H COOH C H CO C H O m n m n + − − + − − ⇔ ⇔ = + ≥ ≥ 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1 0  Với k= 0 , m= 1 => axit no đơn chức C m H 2m O 2 hay C n H 2n+1 COOH (Nếu đề bài cho C m H 2m O 2 => este no đơn chức hoặc axit no đơn chức => CO H O n n = 2 2 )  Với k = 1 , m = 1 => C n H 2n O 2 hay C n H 2n-1 COOH ( axit đơn chức có 1 liên kết Π trong gốc )  k = 4 ,m = 1 => Dãy đồng đẳng của axit thơm no đơn chức => C n H 2n-7 COOH ( n ≥ 6 )  .k=0 ,m=2 => C n H 2n (COOH) 2 điaxit no 2. Cấu tạo Do nguyên tử O hút mạnh cặp electron liên kết của liên kết đôi C = O đã làm tăng độ phân cực của liên kết O - H. Nguyên tử H trở nên linh động, dễ tách ra. Do vậy tính axit ở đây thể hiện mạnh hơn nhiều so với phenol. b) Ảnh hưởng của gốc R đến nhóm - COOH:  Nếu R là gốc ankyl có hiệu ứng cảm ứng +I (đẩy electron) thì làm giảm tính axit. Gốc R càng lớn hay bậc càng cao. +I càng lớn, thì tính axit càng yếu. Ví dụ: Tính axit giảm dần trong dãy sau.  Nếu trong gốc R có nhóm thế gây hiệu ứng cảm ứng I (như F > Cl > Br > I hay NO 2 > F > Cl > OH) thì làm tăng tính axit. Ví dụ: Tính axit tăng theo dãy sau.  Nếu trong gốc R có liên kết bội Ví dụ: .Nếu có 2 nhóm -COOH trong 1 phân tử, do ảnh hưởng lẫn nhau nên cũng làm tăng tính axit. c) Ảnh hưởng của nhóm -COOH đến gốc R: LÝ THUYẾT AXIT Nhóm -COOH hút electron gây ra hiệu ứng -I làm cho H đính ở C vị trí α trở nên linh động, dễ bị thế. Ví dụ: 3. Cách gọi tên a) Tên thông dụng HOOC-CH 2 -COOH axit malonic hay propandioic HOOC-COOH axit axit oxalic hay etandioic CH 2 =CH-COOH axit acrylic hay propenoic CH 2 =C(CH 3 )-COOH axit metacrylic CH 3 -(CH 2 ) 7 -CH=CH-(CH 2 ) 7 -COOH axit oleic (có trong dầu mỡ động thực vật) CH 3 -(CH 2 ) 16 -COOH axit stearic C 15 H 31 COOH axit panmitic b) Danh pháp quốc tế: Tên axit = Tên hiđrocacbon tương ứng + oic CH 3 - CH 2 - COOH : propanoic II. Tính chất vật lý của axit no, mạch hở một lần axit (C n H 2n+1  COOH)  Ba chất đầu dãy đồng đẳng là chất lỏng, có vị chua, tan vô hạn trong nước, điện li yếu trong dung dịch.  Những chất sau là chất lỏng, rồi chất rắn, độ tan giảm dần. Nhiệt độ sôi tăng dần theo n.  Giữa các phân tử axit cũng xảy ra hiện tượng liên hợp phân tử do liên kết hiđro. Do đó, axit có nhiệt độ sôi cao hơn anđehit và rượu tương ứng III. Tính chất hoá học 1. Phản ứng ở nhóm chức - COOH ( tính axit) a. Trong dung dịch nước điện li ra ion H + (H 3 O), làm đỏ giấy quỳ (axit yếu). R càng nhiều C, axit điện li càng yếu. b. Phản ứng trung hoà c. Hoà tan kim loại đứng trước H trong dãy Bêkêtôp. d. Đẩy mạnh axit yếu hơn ra khỏi muối: 2. Phản ứng do nhóm OH của - COOH a. Phản ứng este hoá với rượu: Phản ứng giữa axit axetic và rượu etylic là phản ứng thuận nghịch. CH 3 COOH + C 2 H 5 OH  CH 3 COOC 2 H 5 + H 2 O LÝ THUYẾT AXIT H + ; t 0 Phương trình tổng quát phản ứng giữa axit cacboxylic và ancol (Chiều thuận là chiều este hóa , chiều nghịch là phản ứng thủy phân). b. Phản ứng tạo thành anhiđrit axit: 3. Phản ứng ở gốc R Dễ thế halogen ở vị trí : IV. Điều chế a. Trong phòng thí nghiệm  Đi từ dẫn xuất Halogen ta có thể điều chế được hầu hết tất cả các axit cacboxylic R-X  R-CN  RCOOH KCN H 3 O + ,t 0  Oh hiđrocacbon, ancol C 6 H 5 -CH 3  C 6 H 5 COOK  C 6 H 5 COOH KMnO 4 ,H 2 O,t 0 H 3 O + b. Trong công nghiệp :  Người ta sản xuất axit axetic bằng cách lên men dấm : C 2 H 5 OH + O 2  CH 3 COOH + H 2 O men dấm,25-30 0 C  Oxy hóa anđehit axetic CH 3 CHO + 1/ 2 O 2  CH 3 COOH x t,t 0  Đi từ metanol và cacbon oxit : CH 3 OH + CO  CH 3 COOH x t,t 0 Giới thiệu một số axit 1. Axit fomic H - COOH  Là chất lỏng, không màu, tan nhiều trong nước, có mùi xốc, nhiệt độ sôi = 100,5 o C.  Trong phân tử có nhóm chức anđehit -CHO nên có tính khử mạnh của anđehit. Ví dụ:  Axit fomic có trong nọc kiến, trong một số trái cây, trong mồ hôi động vật.  Điều chế: có thể điều chế từ CO và NaOH (cho CO đi qua kiềm nóng) LÝ THUYẾT AXIT  Axit fomic được dùng làm chất khử trong ngành nhuộm, tổng hợp các hợp chất hữu cơ khác. 2. Axit axetic CH 3 - COOH  Là chất lỏng, khơng màu, tan nhiều trong nước, có mùi chua, xốc, nhiệt độ sơi = 118,5 o C.  Dung dịch 5 - 8% là giấm ăn.  Điều chế : ngồi các phương pháp chung, axit axetic còn được điều chế bằng những cách sau.  Đi từ axetilen.  Cho rượu etylic lên men giấm.  Chưng khơ gỗ: trong lớp nước có 10% CH 3 COOH. Trung hồ bằng vơi thành (CH 3 COO) 2 Ca. Tách muối ra rồi chế hố bằng H 2 SO 4 để thu axit axetic.  Axit axetic được dùng trong cơng nghiệp thực phẩm, trong cơng nghiệp dược phẩm và kỹ nghệ sản xuất chất dẻo và tơ nhân tạo. 3. Axit béo có KLPT lớn. Quan trọng nhất là C 15 H 31 COOH C 17 H 35 COOH (axit panmitic) (axit stearic)  Cả hai đều có cấu tạo mạch thẳng, khơng phân nhánh.  Là những chất rắn như sáp, khơng màu.  Khơng tan trong nước nhưng tan nhiều trong dung mơi hữu cơ.  Phản ứng với kiềm và tan trong dung dịch kiềm. Muối của các axit này với Mg và kim loại kiềm thổ (Ca, Ba, …) khơng tan trong nước. Phương pháp giải bài tập 1. Cho một axit hữu cơ tác dụng với kim loại hoạt động mạnh mà sinh ra 2 1 2 H n = n axit thì đó là axit đơn chức.  Nếu cho hai chất hữu cơ X và Y tác dụng với NaHCO 3 dư mà thu được 2 CO n = n hh thì trong phân tử mỗi chất hữu cơ chứa một nhóm ( - COOH).  Cho hai chất hữu cơ X và Y: X và Y + NaHCO 3 (dư) → 2 CO hh n n = X và Y + Na (dư) → 2 2 hh H hh n n n < < => X, Y đều có chứa 1 nhóm (-COOH) và một trong hai chất X hoặc Y phải có chứa nhóm (- OH). 2. COOH) - (axít chức nhóm sốlà x n ứng phảnn axít OH - ⇒= x VD1: Trung hòa hồn tồn 1,76 gam một axit đơn chức hữu cơ X bằng dung dịch NaOH vửa đủ rồi cơ cạn dung dịch sau phản ứng thu được 2,2 gam muối khan. Tìm X . HD giải: CTTQ của X là C x H y COOH C x H y COOH + NaOH → C x H y COONa + H 2 O Lí THUYT AXIT (12x + y + 45) gam (12x + y + 67) gam 1,76 gam 2,2 gam Ta cú t l: 12 43 12x + y + 45 12x + y + 67 x y 1,76 2,2 = + = y = 43 12x Lp bng bin thiờn: x1 2 3 4 y 31 19 7 õm nhn Vy X l C 3 H 7 COOH VD2 : Trung hũa hon ton 11,25 gam mt axit hu c cn 500 ml NaOH 0,5M. X l : HD gii: CTTQ ca X l R(COOH) x S mol NaOH l = C M .V = 500 0 5 0 25 1000 , , molì = R(COOH) x + xNaOH R(COONa) x + xH 2 O (R + 45x) gam x mol 11,25 gam 0,25 mol Ta cú t l: 0 2 0 25 R + 45x x R , x phải là 11,25 , = = Vy X cú CT l (COOH) 2 : axit oxalic VD3 : Trung hũa a mol mt axit hu c X cn 2a mol NaOH. t chỏy hon ton mt th tớch hi axit X thu c hai th tớch khớ CO 2 (cựng iu kin). CTPT ca X l: HD gii: CTTQ ca X l R(COOH) x R(COOH) x + xNaOH R(COONa) x + xH 2 O Trung hũa a mol X cn 2a mol NaOH X cú 2 nhúm COOH t 1 th tớch hi X 2 th tớch khớ CO 2 X cú hai nguyờn t C trong phõn t. Vy X chớnh l HOOCCOOH: axit oxalic VD4 : trung hũa hon ton 4,12 gam hn hp hai axit hu c n chc mch h l ng ng k tip nhau thỡ cn 500 ml dung dch NaOH 0,1 M. Tỡm CTPT ca hai axit v tớnh khi lng mui khan thu c . HD gii: CT chung ca hai axit 1n 2n C H COOH + S mol NaOH l = C M .V = 500 0 1 0 05 1000 , , molì = 1 1 2 n 2n n 2n C H COOH + NaOH C H COONa + H O + + 0,05 mol 0,05 mol 0,05 mol Ta cú: 4 12 82 4 14 46 2 6 0 05 hỗn hợp hỗn hợp hỗn hợp m , M , đvc n n , n , = = = = + = Vy CTPT ca hai axit l C 2 H 5 COOH v C 3 H 7 COOH Theo nh lut bo ton khi lng, ta cú: NaOH nước sinh ra muối hỗn hợp m m m m+ = + 4 12 0 05 40 0 05 18 5 22 NaOH nước sinh ra muối hỗn hợp m m m m , , , , gam = + = + ì ì = 3. Chớ cú axớt fomic ( H-COOH) tham gia phn ng trỏng gng 4. Khi t chỏy mt axit cacboxylic m thu c 2 2 CO H O n n= thỡ axit ú l axit no n chc. LÝ THUYẾT AXIT VD1 : Đốt cháy hoàn toàn m gam một axit đơn chức no mạch hở X thu được (m – 0,25) gam CO 2 và (m – 3,5) gam nước. Tìm X . HD giải: CTTQ của X là C n H 2n O 2 2 2 ®èt n 2n 2 C H O nCO nH O→ + (14n + 32) gam n .44 gam n.18 gam m gam (m – 0,25) gam (m – 3,5) gam Ta có tỉ lệ: 44 18 5 75 0 25 3 5 n. n. m , gam m , m , = ⇒ = − − Ta có tỉ lệ: 14 32 44 14 32 44 1 0 25 5 75 5 75 0 25 n n. n n. n m m , , , , + + = ⇔ = ⇒ = − − Vậy CTPT của X là CH 2 O 2 hay HCOOH ⇒ câu A đúng. VD2 : Đốt cháy hoàn toàn 0,1 mol hỗn hợp X gồm hai axit hữu cơ là đồng đẳng kế tiếp ta thu được 6,6 gam và 2,7 gam nước. a) Tìm CTPT của hai axit . b) Khi cho 0,1 hỗn hợp X tác dụng với lượng dư AgNO 3 /amôniac thì khối lượng kết tủa thu được? HD giải: a) 2 2 2 6 6 2 7 0 15 0 15 44 18 CO H O CO , , n , mol;n , mol n= = = = = ⇒ hai axit này là axit đơn chức no mạch hở (kết quả câu 24). CT chung của hai axit là 2 n 2n C H O 2 2 ®èt 2 n 2n C H O nCO nH O → + Ta có tỉ lệ: 1 0 1 1 5 0 15 2 hçn hîp CO n , n , n , n = = ⇒ = Vậy CTPT của HCOOH và CH 3 COOH b) Gọi a, b lần lượt là số mol của HCOOH và CH 3 COOH Ta có: a + b = 0,1 mol Ta có: 2 0 1 1 5 0 05 2 a b , n , a b , mol a b + = = ⇒ = = = + Chỉ có HCOOH tham gia phản ứng tráng gương. HCOOH + Ag 2 O 3 0 AgNO / am«niac t → CO 2 ↑ + H 2 O + 2Ag ↓ 0,05 mol 0,1 mol Khối lượng bạc sinh ra là: 0,1 × 108 = 10,8 gam  Khi đốt cháy một axit cacboxylic không no (1 nối đôi C = C) đơn chức thì: 2 2 axit CO H O n n n= − 5. Khi cho axit cacboxylic tác dụng dung dịch kiềm, cô cạn dung dịch sau phản ứng được chất rắn khan thì chú ý đến lượng kiềm dư hay không. VD: Cho 0,04 mol axit hữu cơ đơn chức tác dụng hoàn hoàn với 50g dung dịch NaOH 4%. Cô cạn dung dịch sau khi trung hoà thì được 4,16g rắn khan. Tìm CTCT của axit LÝ THUYẾT AXIT 6. Nếu cho axit cacboxylic X phản ứng hoàn toàn với dung dịch NaOH mà: : 1:1 NaOH X n n = → X là axit đơn chức. NaOH X n n> → X là axit đa chức. 7. Khi cho axit cacboxylic mạch hở tác dụng với dung dịch brôm , hidrô thì tỷ lệ n H2 /n axit là số liên kết π trong phân tử axit. 8. Khi chuyển hoá axit thành muối, nếu biết khối lượng trước và sau phản ứng thì nên dùng nhận xét về sự tăng giảm khối lượng để tính số mol phản ứng. Vd: 1 mol nhóm (-COOH) chuyển thành (- COONa) thì khối lượng tăng thêm 22 gam. . HOOC-CH 2 -COOH axit malonic hay propandioic HOOC-COOH axit axit oxalic hay etandioic CH 2 =CH-COOH axit acrylic hay propenoic CH 2 =C(CH 3 )-COOH axit metacrylic. 2 ) 7 -COOH axit oleic (có trong dầu mỡ động thực vật) CH 3 -(CH 2 ) 16 -COOH axit stearic C 15 H 31 COOH axit panmitic b) Danh pháp quốc tế: Tên axit =