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 đại học cần thơ - khoa nông nghiệp giáo trình giảng dạy trực tuyến QJ 7S &ĂQ 7K 7HO )D[ :HEVLWH KWWSZZZFWXHGXYQNQQ HPDLO GPLQK#FWXHGXYQ YWDQK#FWXHGXYQ Vi sinh vật đất Chơng 3: Vi sinh vật phân giải chất hữu &KQJ 9L VLQK YW YD V SKQ KX\ FKW KX F 9L 6LQK 9W iW &+ml1* ,,, 9, 6,1+ 9h7 9$s 6m 3+h1 *,$t, &+h7 +mu8 &l R2R , 7+$s1+ 3+h|1 &h8 7$2 &$v& &+h7 +mu8 &l 7521* ih7 1JXQ FXQJ FS FKW KX F WURQJ DW SKQ OQ O WKF YW QJRDL UD FRQ FR WK N WK P FKW KX F GR VLQK YW [DF FXD QJ YW YD FKW EDL WL W FXD QJ YW 7KDQK SKQ FX WDR FKX \ X JP FR FDF ORDL QJ OLJQLQ YD SUW LQ &DF ORDL QJ D iQJ Q JLDQ JP FDF ORDL QJ Q QK JOXF] YD QJ L QK PDOW] VDFFKDU] &DF ORDL QJ QD\ FR WK E SKQ JLDL EL QKL X ORDL YL VLQK YW E iQJ SKF WDS JP FDF ORDL SO\VDFFKDULF QK WLQK EW K PLFHOOXO] FHOOXO] YD FDF ORDL D SKQ W N W KS EL FDF SKQ W QJ QK FKLWLQ SHFWLQ 7LQK EW JP WKDQK SKQ OD DP\O] FR FX WDR OD FDF SKQ W JOXF] QL YL QKDX EL QL β YD DP\OSHFWLQ OD QKQJ JOXF] FR QL β 7LQK EW F SKQ JLDL EL QKL X YL VLQK YW YD F QJ YW WL X KRD &KQJ 9L VLQK YW YD V SKQ KX\ FKW KX F 9L 6LQK 9W iW + PLFHOOXO] JP FDF JOXFDQ QJ WK KPJO\FDQ YD JO\FDQ G WK K W UJO\FDQ WK GX [\ODQ JOXFPDQDQDQ &X WDR K PLFHOOXOR] JP FR SHFW] [\O] YD DUDELQ] KH[] JOXF] PDOW] JDODFW] YD XUQLF DFLG JOXFUQLF DFLG JDODWDUQLF DFLG + PLFHOOXO] F SKQ JLDL EL PW V ORDL YL VLQK YW &KLWLQ FR WURQJ YR QJRDL FXD FQ WUXQJ YD WURQJ YDFK FXD FDF ORDL QP iQ Y FX WDR FKQK FXD FKLWLQ OD 1DF W\O JOXFVDPLQ FR QL β 1KL X ORDL [D NKXQ YD PW V ORDL YL NKXQ QP FR WK SKQ JLDL F FKLWLQ 3HFWLQ Q Y FX WDR FXD SHFWLQ SKQ OQ OD JDODFWXUQLF DFLG FR QL β 3HFWLQ G SKQ JLDL EL YL VLQK YW /LJQLQ &X WDR NKQJ QJ QKW YD SKF WDS Q Y FX WDR OD SK Q\O SUSDQH /LJQLQ OD FKW NKR E SKQ JLDL 3UW LQ iQ Y FX WDR OD FDF DFLG DPLQ 3UW LQ G F FDF YL VLQK YW SKQ JLDLYD FDF ORDL QJ YW WL X KRD 6DX \ OD WKDQK SKQ FX WDR FXD YDL ORDL WKF YW /RDL WKF YW &KW EHR iQJ KRD WDQ + PLFHOOXO] &HOOXO] /LJQLQ ;DF X QDQK 5P /D WKQJ iDP 7UR WK ,, 48$v 75n1+ 3+h1 *,$t, &+h7 +mu8 &l 7521* ih7 &KW KX F WURQJ W FR WK F SKQ JLDL EQJ QJ WL X KRD FXD QJ YW VQJ WURQJ W YD EQJ FDF ORDL SKDQ QJ VLQK KRD FXD YL VLQK YW lt FDF QJ YW WURQJ W K WL X KRD FXD FKXQJ FK WL X KRD F JOXF] WLQK EW YD SUW LQ 5W W ORDL QJ YW WL X KRD F K PLFHOOXO] YD FHOOXO] +DL FKW QD\ FK F SKQ JLDL EL FDF YL VLQK YW FR VQ WURQJ WXL WL X KRD FXD PW V ORDL &KQJ 9L VLQK YW YD V SKQ KX\ FKW KX F 9L 6LQK 9W iW QJ YW F EL W VDX R PL F WL X KRD 7K GX FRQ PL V SKQ JLDL FHOOXO] WURQJ WXL WL X KRD FXD PL OD GR FDF ORDL QJX\ Q VLQK QJ YW SUW]D lt FDF YL VLQK YW L YL FDF QJ Q QK JOXFR] YL VLQK YW FR WK KS WKX WUF WL S i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iQJ KRF QJ SKQ KRD W &KW Q JLDQ KRF SKQ W $FLG DPLQ iQJ KRF QJ 9L VLQK YW KS WKX 7URQJ TXD WUQK SKQ JLDL FKW KX F WURQJ W YDL WUR FXD QJ YW NHP KQ VR YL YL VLQK YW Y QJ YW FR W WL X KRD FKP YD NKD QQJ WL X KRD FXQJ JLL KDQWURQJ PW V W FKW KX F 7X\ QKL Q QJ YW JLX YDL WUR K WU KX KL X FKR YL VLQK YW WURQJ TXD WUQK SKQ JLDL TXD FDF WDF GXQJ QJKL Q QKR WUQ OQ FKW KX F YDR W FXQJ QK FKW KX F VDX NKL L TXD WXL WL X KRD VH FR QKQJ WQK FKW WKXQQ OL KQ L YL WDF GXQJ FXD YL VLQK YW &KQJ 9L VLQK YW YD V SKQ KX\ FKW KX F 9L 6LQK 9W iW i FR TXD WUQK SKQ JLDL FKW KX F WURQJ W FR WK GXQJ FDF SKQJ ... 33 Chương 3 CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁCH BIỆT VÀ TINH CHẾ HỢP CHẤT HỮU CƠ 3.1. Phương pháp chưng cất Chưng cất là quá trình chuyển chất lỏng thành hơi rồi ngưng tụ thành lỏng. ðể chuyển chất lỏng thành hơi, tiến hành ñun sôi chất lỏng ñó. Chất lỏng sôi khi áp suất hơi của nó bằng áp suất bên ngoài. Khi áp suất bên ngoài giảm thì nhiệt ñộ sôi của chất giảm. Với một chất tinh khiết thì nhiệt ñộ sôi không ñổi trong quá trình ñun, nếu không có hiện tượng hơi quá nhiệt do ñun mạnh. Nếu nhiệt ñộ sôi của chất thấp hơn nhiệt ñộ chất ñó bị phân hủy thì có thể tiến hành chưng cất ở áp suất thường. Còn nếu nhiệt ñộ sôi của chất cao hơn nhiệt ñộ phân hủy thì phải tiến hành chưng cất ở áp suất thấp. Phương pháp chưng cất thường dùng ñể tách biệt (tinh chế) các chất có nhiệt ñộ sôi khác nhau ra khỏi hỗn hợp của nó. Có nhiều phương pháp chưng cất khác nhau tùy thuộc vào tính chất của hỗn hợp chất lỏng. - Với các chất có nhiệt ñộ sôi xa nhau thường chọn phương pháp cất ñơn hay cất thường. - Với các chất có nhiệt ñộ sôi gần nhau thường chọn phương pháp chưng cất phân ñoạn. - Phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước dùng ñể tách biệt các chất trong hỗn hợp, trong ñó có một chất không tan trong nước và dễ bay hơi với hơi nước. Thông thường phương pháp này ñược lựa chọn khi thỏa mãn các ñiều kiện trên và không thực hiện ñược với hai phương pháp trên. Các phương pháp chưng cất trên có thể tiến hành ở áp suất bình thường hoặc ở áp suất thấp tùy vào ñặc ñiểm tính chất của hỗn hợp chưng cất. Dụng cụ dùng ñể chuyển từ dạng hơi sang dạng lỏng trong quá trình chưng cất ñược gọi là ống sinh hàn. Có nhiều loại ống sinh hàn: ống sinh hàn không khí, ống sinh hàn nước; ống sinh hàn thẳng, xoắn, bầu, . tùy vào bản chất của các chất và tùy vào mục ñích sử dụng. Với chất lỏng sôi ở nhiệt ñộ thấp hơn 80 o C thì dùng ống sinh hàn nước, nếu cao hơn 150 o C thì dùng sinh hàn không khí, còn trong giới hạn 200- 300 o C thì hứng trực tiếp ở nhánh bình cất. 3.1.1. Chưng cất thường (chưng cất ñơn giản, chưng cất ñơn) Chưng cất ñơn giản ở áp suất thường dùng ñể tách biệt chất ñủ bền khi ñun nóng và thực tế không bị phân hủy ở nhiệt ñộ sôi. Phương pháp này thường dùng với các chất có nhiệt ñộ sôi cao hơn 40 o C và thấp hơn 160 o C vì những chất lỏng sôi thấp hơn 40 o C sẽ mất ñi nhiều sau khi chưng cất nên không có hiệu quả. Nếu chưng cất sử dụng ống sinh hàn, thì các ống sinh hàn này thường ñược lắp xuôi ñể chất ngưng tụ thu ñược ở bình hứng. Tốc ñộ cất thường từ 1-2 giọt chất lỏng rơi vào bình hứng trong một giây. ðể chất lỏng sôi ñều và tránh hiện tượng quá lửa sẽ 34 không có hiện tượng sôi với biểu hiện các hạt chất lỏng chuyển ñộng trên bề mặt chất lỏng, dẫn ñến hiện tượng thỉnh thoảng chất lỏng sôi trào mạnh và tràn sang bình hứng, cần phải cho vào bình cất một ít ñá bọt, hay ống mao quản hàn kín một ñầu vào ngay khi bắt ñầu ñun nóng. Chú ý không ñược cho ñá bọt vào bình cất khi ñang sôi. Hình 3. 1. Hệ thống chưng cất ñơn giản ở áp suất thường (1: bình chứa mẫu chưng cất, 2: nhiệt kế, 3: ống sinh hàn lắp xuôi, 4: ống nối cong, 5: bình hứng) Hình 3. 2. Hệ thống chưng cất ñơn giản ở áp suất Thí nghiệm vi sinh vật học ThS.Lê Xuân Phương 66 BÀI 6 : XÁC ĐỊNH KHẢ NĂNG PHÂN GIẢI CÁC CHẤT HỮU CƠ KHÔNG CHỨA NITƠ CỦA VSV I. XÁC ĐỊNH KHẢ NĂNG LÊN MEN (RƯỢU ETYLIC) CỦA NẤM MEN 1.1. Tiến hành quá trình lên men rượu - Làm môi trường lên men từ nước ép trái cây : nho, dâu, dứa, mơ v.v hoặc từ nước mạch nha. - Điều chỉnh độ pH = 4 - 6 - Thanh trùng dịch ép trái cây theo phương pháp Tyndal hoặc khử trùng bằng nồi hấp ở áp suất 0,75 atm trong 20 phút. - Để môi trường nguội tới 30 o C thì cấy men giống vào với tỉ lệ 2 - 5% thể tích dịch lên men. Đậy nút bình lên men. - Đặt bình có dịch lên men vào tủ ấm ở 28 - 30 o C, sau 1-2 ngày lấy ra. 1.2. Xác định các đặc trưng của quá trình. a. Xác định các đối tượng vi sinh vật tham gia: - Làm tiêu bản giọt ép, giọt treo hay nhuộm đơn để thấy được hình dạng tế bào nấm men - Yêu cầu : quan sát tiêu bản ở vật kính (x40) trên kính hiển vi. Chú ý nhận biết các dấu hiệu đặc trưng về hình thái của mỗi loài. b. Xác định chất lượng men giống trước khi cho lên men: - Xác định tỉ lệ tế bào nảy chồi trong dị ch men giống bằng phương pháp đếm số lượng tế bào nảy chồi trên khung đếm Goriaep. - Xác định tỉ lệ tế bào sống và chết bằng tiêu bản nhuộm sống nấm men (để phân biệt 2 loại tế bào này). - Xác định số lượng tế bào/1ml dịch men giống bằng phương pháp đếm số lượng tế bào trên khung đêm Goriaep. c. Xác định tốc độ quá trình lên men thông qua lượng CO 2 tạo thành : * Nguyên tắc : - Dựa vào phương trình tổng quát của quá trình lên men : C 6 H 12 O 6 → 2C 2 H 5 OH + CO 2 + 27kcal - Lượng đường phân giải trong quá trình lên men càng nhiều thì lượng CO 2 tạo ra càng lớn. - Tốc độ quá trình lên men chính là lượng CO 2 bay ra từ 1 thể tích môi trường nhất định trong 1 khoảng thời gian xác định. Thí nghiệm vi sinh vật học ThS.Lê Xuân Phương 67 * Cách tiến hành : - Để xác định lượng CO 2 tạo ra trong quá trình lên men, người ta sử dụng một dụng cụ chế tạo theo nguyên tắc của bình lên men Smith - Dụng cụ này gồm các bộ phận sau : + Một bình cầu chứa 50mlo dịch lên men và 10ml dịch men giống. + Miệng hình cầu có đậy bằng 1 nút cao su. + Bình cầu được nối với 1 lọ thuỷ tinh miệng rộng qua 1 ống thuỷ tinh uốn cong. Một đầu ống thuỷ tinh nằm ở phần trên dịch lên men trong bình c ầu. đầu kia của ống nhúng vào 1 ống nghiệm chứa đầy nước ép ngược trong lọ thuỷ tinh (hình 6.1). - Đặt dụng cụ lên men này vào tủ ấm có nhiệt độ 32 - 35 o C. - Sau một thời gian, quan sát thấy bọt khí CO 2 thoát ra theo ống thuỷ tinh và đẩy mực nước trong ống nghiệm xuống. - Lượng nước bị đẩy xuống càng nhiều chứng tỏ lượng CO 2 tạo ra càng lớn. - Có thể xác định được thể tích lượng CO 2 này bằng cách thay ống nghiệm thường bằng ống nghiệm có vạch chia từ 1 - 25ml. - Căn cứ vào thể tích mực nước hạ xuống ta biết được thể tích CO 2 được tạo thành trong quá trình lên men tại các thời điểm cần xác định. (Sau khi lên men 24h, 48h ). Phương pháp này dùng để định lượng CO 2 trong quá trình lên men. d. Định tính CO 2 được tạo ra: * Nguyên tắc : - Dựa trên phản ứng khi cho CO 2 đi qua dung dịch Ba(OH) 2 hoặc nước vôi trong sẽ làm cho dung dịch này bị đục. * Cách tiến hành : - Cho vào ống nghiệm : + 5ml dịch lên men. + 1ml dung dịch Ba(OH) 2 10% Hình 6.1 : Dụng cụ thu CO 2 trong thí nghiệm lên men Thí nghiệm vi sinh vật học ThS.Lê Xuân Phương 68 - Dùng kẹp gỗ kẹp ống nghiệm và đun nhẹ trên ngọn đèn cồn. - Để lắng ta sẽ thấy có kết tủa trắng do BaCO 3 được tạo thành theo phản ứng: CO 2 + Ba(OH) 2 → BaCO 3 + H 2 O e. Các phản ứng định tính rượu êtylic: * Nguyên tắc chung : Dựa vào các phản ứng đặc trưng của rượu êtylic với các chất để xác định sự có mặt của rượu trong quá trình lên men. * Cách tiến hành : - Phản ứng tạo thành indoform: + Cho vào ống nghiệm các chất sau : . 5ml dịch lên men. . 5ml NaOH . 0,1 g iôt tinh thể dạng bột. + Đun nóng ống nghiệm hay ngâm ống nghiệm vào nồi cách thuỷ ở 60 o C cho đến khi iốt tan hết và mất màu. + Để PHÂN LOI VÀ TÊN GI P CHT HU C PHÂN LOI HP CHT HU C HIROCACBON Ch cha C, H HIROCACBON NO . Ví d: HIROCACBON KHÔNG NO . Ví d: HIROCACBON THM . Ví d: * GC HIROCACBON : nhóm nguyên t còn li ca hirocacbon khi ly bt i 1 hay nhiu nguyên t H. Ví d: N XUT HIROCACBON : Cha C, H và các nguyên t khác nh: O, N, Halogen N XUT HALOGEN . Ví d: ANCOL, PHENOL . Ví d: ANEHIT, XETON . Ví d: AXIT CACBOXYLIC . Ví d: ESTE. Ví d: * Nhóm chc : là nhóm nguyên t gây ra nhng phn ng c trng a phân t hp cht hu c. I TÊN HP CHT HU C TÊN THÔNG THNG a hp cht u có thng c t theo ngun gc tìm ra chúng. Ví d: DANH PHÁP IUPAC Tên gc - chc : Tên phn gc + Tên phn nh chc Tên thay th : Tên phn th + Tên mch C chính + Tên phn nh chc Copyright © Dy và hc hóa hc, http://ngocbinh.webdayhoc.net Cách nh: Mê em phi bao phen i hp i ngi p hoc M em phi bón phn hóa hc ngoài ng. Sample - Org-chart (2).mmap - 2/19/2011 - Mindjet Team ... QJX Q VLQK QJ YW SU W]D lt FDF YL VLQK YW L YL FDF QJ Q QK JOXFR] YL VLQK YW FR WK KS WKX WUF WL S iL YL FDF FKW D SKQ W QK SU W LQ FDF SOVDFFKDULG... PD YL VLQK YW WL W UD E Q QJRDL &KXQJ WL W UD FDF SKQ KRD W QK SU W D] FHOOXOD] WKX SKQ FDF SU W LQ WKDQK DFLG DPLQ YD FHOOXO] WKDQK JOXF] 6DX R FDF FKW Q... lt FDF QJ YW WURQJ W K WL X KRD FXD FKXQJ FK WL X KRD F JOXF] WLQK EW YD SU W LQ 5W W ORDL QJ YW WL X KRD F K PLFHOOXO] YD FHOOXO] +DL FKW QD FK F