Xác định công thức phân tử hợp chất hữu cơdựa vào CTTQ hoặc số liên kết pi Việc nghiên cứu các chất hữu cơ có những nét đặc trng khác với việc nghiên cứu các hợp chất vô cơ.. Đó là với
Trang 1Xác định công thức phân tử hợp chất hữu cơ
dựa vào CTTQ hoặc số liên kết pi ()
Việc nghiên cứu các chất hữu cơ có những nét đặc trng khác với việc nghiên cứu các hợp chất vô cơ Đó là với mỗi loại hợp chất hữu cơ ta chọn một chất tiêu biểu có nhiều ứng dụng trong thực tiễn để nghiên cứu kĩ từ đó suy ra những tính chất tơng tự của các chất trong dãy đồng đẳng của
nó đây là một cách học thông minh tiết kiệm đợc nhiều thời gian
Đối với mỗi loại hợp chất đều có công thức chung hay còn gọi là công thức tổng quát (CTTQ) đại diện cho tất cả các chất trong dãy đồng đẳng
Công thức tổng quát và số liên kết của một số hợp chất hữu cơ
CTTQ của hợp chất hữu cơ chứa C, H, O là: CnH2n + 2 – 2aOm
a là tổng số liên kết trong phân tử
m là số nguyên tử Oxi Hoặc CxHyOz thì số liên kết là:
2
y 2 x 2
a
1 Ancol mạch hở có CTTQ là CnH2n + 2 – 2a – m(OH)m (1 m n)
Số liên kết trong gốc bằng số liên kết trong phân tử và bằng a
2 Anđehit mạch hở có CTTQ là CnH2n + 2 – 2a – m(CHO)m
Số liên kết trong gốc là a
Số liên kết trong nhóm chức là m
Tổng số liên kết trong phân tử là (a + m)
3 Axit cacboxylic mạch hở có CTTQ là CnH2n + 2 – 2a – m(COOH)m
Số liên kết trong gốc là a
Số liên kết trong nhóm chức là m
Tổng số liên kết trong phân tử là (a + m)
Bài tập xác định công thức phân tử dựa vào CTTQ hoặc số liên kết là dạng bài tập rất cơ bản và quan trọng của hóa học hữu cơ Sau đây chúng tôi cung cấp một số cách giải về loại bài tập này
Bài 1: X là một ancol no, mạch hở có CTĐG là C2H5O Biện luận để xác định CTPT của X
Lời giải
CTPT X là: (C2H5O)n C2nH5nOn C2nH4n(OH)n
Cách 1:
CTTQ của ancol no, đa chức có dạng: CxH2x + 2 – y(OH)y
Ta có:
2 y
4 x
2 n y
n
n 2 n 2 2 n
x n 2 y
n
y 2 x 2 n 4
x n 2
CTPT của X là: C4H8(OH)2
Cách 2: Số liên kết trong toàn phân tử X là: 0 n 2
2
n 5 2 n 2 2
CTPT của X là: C4H8(OH)2
Cách 3: Gốc C2nH4n là gốc hiđrocacbon no, hóa trị n
2
) n n 4 ( 2 n 2 2
Trang 2Bài 2: Một axit hữu cơ X mạch hở, không no chứa 1 liên kết 3 trong phân tử có công thức đơn giản
là C2H2O Biện luận để xác định CTPT của axit A
Lời giải
Vì X là axit nên CTPT của X có dạng: (C2H2O)2n C4nH4nO2n C3nH3n(COOH)n
Cách 1: CTTQ của axit mạch hở, không no chức 1 liên kết 3 có dạng: CxH2x – 2 – y (COOH)y
Ta có:
1 y
3 x
1 n y
n
n 2 n 2 n
x n 3 y
n
y 2 x 2 n
x n 3
Vậy CTPT của X là: C4H4O2 với cấu tạo CH C – CH2 – COOH
Cách 2: Số liên kết trong phân tử X là: n + 2
2
n 4 2 n 4 2 2
n 4 2 n
4
.
2
Vậy CTPT của X là: C4H4O2 với cấu tạo CH C – CH2 – COOH
Cách 3: Gốc C3nH3n là gốc hiđrocacbon không no chứa 1 liên kết 3, hóa trị n
Số liên kết trong gốc là 2
2
) n n 3 ( 2 n 3 2 2
) n n 3 ( 2 n
3
2
Vậy CTPT của X là: C4H4O2 với cấu tạo CH C – CH2 – COOH
Bài 3: Một anđehit no A mạch hở không phân nhánh, có công thức đơn giản là C2H3O
1 Biện luận để xác định CTPT của anđehit A
2 Nếu chỉ biết A là một anđehit thì có đủ dữ kiện để biện luận tìm ra công thức phân tử của nó hay không? Nếu đợc hãy trình bày cách biện luận
Lời giải
1 CTPT của A: (C2H3O)n C2nH3nOn CnH2n(CHO)n
Cách 1: CTTQ của anđehit no có dạng: CxH2x + 2 – y (CHO)y
y n
n 2 n 2 n 2
x n y
n
y 2 x 2 n 2
x n
Vậy CTPT của A là: C4H6O2 với cấu tạo HOC – CH2 – CH2 – CHO
Cách 2: Số liên kết trong phân tử A là: n n 2
2
n 3 2 n 2 2
Vậy CTPT của A là: C4H6O2 với cấu tạo HOC – CH2 – CH2 – CHO
Cách 3: Gốc CnH2n là gốc hiđrocacbon no, hóa trị n
2
) n n 2 ( 2 n 2
Vậy CTPT của A là: C4H6O2 với cấu tạo HOC – CH2 – CH2 – CHO
Cách 4: Cách tính nhẩm
Nhận xét: Vì A là anđehit mạch hở, không phân nhánh (chỉ chứa cacbon bậc 1 và 2) Số nhóm
chức (– CHO) tối đa là 2
Mà số nguyên tử H là số chẵn n = 2
Vậy CTPT của A là: C4H6O2 với cấu tạo HOC – CH2 – CH2 – CHO
2
Cách 1: CTTQ của anđehit có dạng: C H (CHO)
Trang 3Ta có:
) a 1 ( 2 n
y n
x n y
n
n a 2 2 n 2 n 2
x n y
n
y a 2 2 x 2 n 2
x n
Vậy CTPT của A là: C4H6O2
Cách 2: Gốc CnH2n là gốc hiđrocacbon hóa trị n
Với hiđrocacbon CxHy ta luôn có: y 2 x 2
Từ đó ( 2 n n ) 2 n 2 n 2 n 1 ; 2
Mà số nguyên tử H là số chẵn n = 2
Vậy CTPT của A là: C4H6O2
Một số bài tập tơng tự:
Bài 1: Một axit hữu cơ no A mạch hở không phân nhánh, có công thức đơn giản là C2H3O2, C3H4O3 Biện luận để các định CTPT của A
Bài 2: Một axit hữu cơ A mạch hở không no có 1 liên kết 3 có công thức đơn giản là C2HO2 Biện luận xác định CTPT của A
Bài 3: Một anđehit no A mạch hở không phân nhánh, có công thức đơn giản là C3H5O, C3H4O1,5 Biện luận xác định CTPT của A
Bài 4: Một anđehit A mạch hở không no có 1 liên kết 3 có công thức đơn giản là C4H4O Biện luận xác định CTPT của A