Trong hóa học, kim loại (tiếng Hy Lạp là metallon) là nguyên tố có thể tạo ra các ion dương (cation) và có các liên kết kim loại, và đôi khi người ta cho rằng nó tương tự như là cation trong đám mây các điện tử. Trong bảng tuần hoàn các nguyên tố, đường chéo vẽ từ bo (B) tới poloni (Po) chia tách các kim loại với các phi kim. Các nguyên tố trên đường này là các á kim, đôi khi còn gọi là bán kim loại; các nguyên tố ở bên trái của đường này là kim loại; các nguyên tố ở góc trên bên phải đường này là các phi kim.
CHUN ĐỀ: PHÂN LOẠI CÁC CHẤT VƠ CƠ Chất vơ cơ: Đơn chất ♦ Kim loại ♦ Phi kim Hợp chất ♦ Oxide ♦ Acid ♦ Base ♦ Hydroxide lưỡng tính ♦ Muối A Đơn chất - Kim loại - Phi kim I Kim loại Khái niệm Trong hóa học, kim loại (tiếng Hy Lạp metallon) nguyên tố tạo ion dương (cation) có liên kết kim loại, đơi người ta cho tương tự cation đám mây điện tử Trong bảng tuần hoàn nguyên tố, đường chéo vẽ từ bo (B) tới poloni (Po) chia tách kim loại với phi kim Các nguyên tố đường kim, đơi gọi bán kim loại; nguyên tố bên trái đường kim loại; nguyên - tố góc bên phải đường phi kim Phân loại Nhóm IA (trừ H), nhóm IIA: kim loại nguyên tố s Nhóm IIIA (trừ B), phần nhóm IVA, VA, VIA: kim loại - nguyên tố p Các nhóm B (từ IB đến VIIIB): kim loại chuyển tiếp, chúng nguyên - tố d Họ lantan actini (xếp riêng thành hai hàng cuối bảng): kim loại thuộc hai họ nguyên tố f Ví dụ mở rộng Magie _ Kim loại “dễ phát khùng”: Tên gọi có nguồn gốc từ tiếng Hy Lạp, tới khu vực Thessaly gọi Magnesia Người Anh Joseph Black nhận magie nguyên tố vào năm 1755, Năm 1808, Sir Humphrey Davy điện phân cô lập kim loại magie nguyên chất từ hỗn hợp magnesia HgO Năm 1831, A A B Bussy điều chế dạng cố kết Magie nguyên tố phổ biến thứ vỏ Trái Đất Nó kim loại kiềm thổ, khơng tồn tự nhiên dạng đơn chất Nó tìm thấy khống chất magnesit, dolomit v.v Magie sử dụng để làm cho hợp kim nhẹ bền, đặc biệt cho ngành công nghiệp hàng không vũ trụ, sử dụng flashbulbs pháo hoa đốt cháy với lửa trắng rực rỡ II Phi kim Khái niệm Phi kim nguyên tố hóa học dễ nhận electron; ngoại trừ hiđrô, phi kim nằm bên phải bảng tuần hồn Hầu hết phi kim khơng dẫn điện; số ngun tố có biến tính, ví dụ carbon: graphit dẫn điện, kim cương khơng Phi kim thường tồn dạng phân tử Phân loại - Các khí (khí trơ, khí q): Nhóm VIII A ( heli, neon, argon, krypton, xenon, - radon) Các halogen: Nhóm VII A (fluor, chlor, brom, iod, astatin) Các phi kim lại: Nhóm VI A (oxy, lưu huỳnh, selen, telu), nhóm V A (nitơ, photphor, arsenic), nhóm IV A (carbon, silic), nhóm III A (bor) Ví dụ mở rộng Photphor _ Vật mang ánh sáng: Photphor (từ tiếng Hy Lạp phosphoros, có nghĩa "vật mang ánh sáng" tên gọi cổ đại Sao Kim) nhà giả kim thuật người Đức Hennig Brand phát năm 1669 thông qua việc điều chế nước tiểu Làm việc Hamburg, Brand cố gắng chưng cất muối cách cho bay nước tiểu, trình ơng thu khống chất màu trắng phát sáng bóng đêm cháy sáng rực rỡ Kể từ đó, chữ lân quang, liên quan đến ánh sáng lân tinh photphor, sử dụng để miêu tả chất phát sáng bóng tối mà khơng cần cháy Tuy nhiên chất vật lý tượng lân quang không trùng với chế phát sáng photphor: Brand không nhận thực tế photphor cháy âm ỉ phát sáng B Hợp chất - Oxide - Acid - Base - Muối I Oxide Khái niệm - Oxide hợp chất của hai nguyên tố, có nguyên tố oxy - VD: FeO, NO, ZnO, Al2O3, P2O5, Phân loại Phân làm loại: Oxide acid, oxide base, oxide trung tính, oxide lưỡng tính - Oxide acid: + Khái niệm: Là oxide tác dụng với dung dịch base tạo thành muối nước + Phân loại: • Oxide acid tạo thành phi kim oxy: • Oxide acid tạo kim loại có hóa trị cao oxy: + Ví dụ mở rộng: Khí carbonic: Carbon dioxide hay dioxide carbon (các tên gọi khác thán khí, anhydride carbonic, khí carbonic) hợp chất điều kiện bình thường có dạng khí khí Trái Đất, bao gồm nguyên tử carbon hai nguyên tử oxy Là hợp chất hóa học biết đến rộng rãi, thường xuyên gọi theo cơng thức hóa học CO2 Trong dạng rắn, gọi băng khơ Carbon dioxide khí miêu tả chất hữu khơng khí Vào kỷ XVII, nhà hóa học người Flanders Jan Baptist van Helmont quan sát thấy ông đốt than củi bình kín khối lượng lại tro thấp so với khối lượng nguyên thủy than củi Diễn giải ơng phần lại than củi biến tố thành chất khơng nhìn thấy mà ơng gọi "khí" hay "linh hồn hoang dã" (spiritus sylvestre) Carbon điơxít thu từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm khí từ núi lửa, sản phẩm cháy hợp chất hữu hoạt động hô hấp sinh vật sống hiếu khí Nó số vi sinh vật sản xuất từ lên men hơ hấp tế bào Các lồi thực vật hấp thụ carbon dioxide trình quang hợp, sử dụng carbon oxy để tạo carbohydrate Ngồi ra, thực vật giải phóng ơxy trở lại khí quyển, oxy sinh vật dị dưỡng sử dụng q trình hơ hấp, tạo thành chu trình Nó có mặt khí Trái Đất với nồng độ thấp tác động khí gây hiệu ứng nhà kính Nó thành phần chu trình carbon Carbon dioxide có nhiều ứng dụng sống như: + Làm lạnh thực phẩm, mẫu sinh học mặt hàng mau hỏng khác + Sản xuất "sương mù băng khô" để tạo hiệu ứng đặc biệt + Cần thiết hệ thống thùng nhiên liệu hệ thống trơ máy bay B-47 Tuy nhiên gây số tác hại như: + Hít nhiều khí CO2 làm người phát phì (Nhà khoa học Lars- Georg Hersoug Trung tâm nghiên cứu phòng bệnh chăm sóc sức khỏe Đan Mạch sau nghiên cứu thể trọng lượng lớn người gầy béo phì suốt - 22 năm) + Hiệu ứng nhà kính Oxide base: + Khái niệm: Là oxide tác dụng với dung dịch acid tạo thành muối nước VD: + Phân loại: • Oxide base tan: Là oxide base tan nước tạo dung dịch base VD: • Oxide base khơng tan: Là oxide base không tan nước để tạo thành dung dịch base VD: + Ví dụ mở rộng: Magie oxide: Magie oxide (cơng thức hóa học MgO) oxide magie, gọi Mag Frit Magie oxide sử dụng vật liệu chịu lửa lò sản xuất sắt thép, kim loại màu, thủy tinh hay xi măng Magie oxide hợp chất khác sử dụng nông nghiệp, công nghiệp hóa chất xây dựng Nó sử dụng để tạo hợp kim nhôm - magie dùng sản xuất vỏ đồ hộp, thành phần cấu trúc tơ máy móc Magie oxide sử dụng kỹ thuật chế tạo pháo hoa tạo tia sáng lập lòe, magiê ví dụ, hồn tồn trái ngược với kim loại khác cháy khơng dang bột Magie oxide dùng vật liệu gốm nhờ hai đặc tính quan trọng độ giãn nở nhiệt thấp khả chống rạn men Trong men nung nhiệt độ cao, chất chất trợ chảy (bắt đầu hoạt động từ 1170 độ C) tạo men chảy lỏng có độ sệt cao, sức căng bề mặt lớn, đục sần Cũng CaO, tác động làm chảy men gia tăng nhanh nhiệt độ cao MgO khơng nên dùng cho men có màu sáng Nó tác hại đến số chất tạo màu phía MgO dùng làm chất điều chỉnh bề mặt – tạo mặt men - matte Oxide trung tính: + Khái niệm: Còn gọi oxide khơng tạo muối, oxide không tác dụng với acid, base, nước VD: + Ví dụ mở rộng: Carbon monooxide: Carbon monoxide, cơng thức hóa học CO, chất khí khơng màu, khơng mùi, bắt cháy có độc tính cao Nó sản phẩm cháy khơng hoàn toàn carbon hợp chất chứa carbon Carbon monoxide nhà hóa học người Pháp de Lassone điều chế lần năm 1776 cách đốt nóng oxide kẽm (ZnO) với than cốc, ông sai lầm cho khí thu hydro cháy với lửa màu xanh lam Sau này, nhà hóa học người Anh William Cruikshank xác định hợp chất chứa carbon oxy năm 1800 Nhà sinh lý học người Pháp Claude Bernard vào khoảng năm 1846 lần nghiên cứu kỹ lưỡng thuộc tính độc hại carbon monoxide Ơng cho chó hít thở khí nhận máu chúng tất mạch máu đỏ Carbon monoxide nguy hiểm, việc hít thở phải lượng lớn CO dẫn tới thương tổn giảm oxy máu hay tổn thương hệ thần kinh gây tử vong Nồng độ khoảng 0,1% carbon monoxide khơng khí nguy hiểm đến tính mạng CO chất khí khơng màu, khơng mùi khơng gây kích ứng nên nguy hiểm người ta khơng cảm nhận diện CO không khí CO có tính liên kết với hemoglobin (Hb) hồng cầu mạnh gấp 230-270 lần so với oxy nên hít vào phổi CO gắn chặt với Hb thành HbCO máu khơng thể chun chở oxy đến tế bào CO gây tổn thương tim gắn kết với myoglobin tim Triệu chứng ngộ độc CO thường bắt đầu cảm giác bần thần, nhức đầu, buồn nơn, khó thở từ từ vào hôn mê Nếu ngộ độc CO xảy ngủ say uống rượu say người bị ngộ độc hôn mê từ từ, ngưng thở tử vong Ngộ độc CO xảy trường hợp chạy máy nổ phát điện nhà kín, sản phụ nằm lò than phòng kín, ngủ xe nổ máy nhà - gara Oxide lưỡng tính: + Khái niệm: Là oxide tác dụng với dung dịch base dung dịch acid tạo thành muối nước VD: + Ví dụ mở rộng: Kẽm oxide: Kẽm Oxide (cơng thức hóa học: ZnO), trước đây, dùng để làm chất màu trắng nên gọi kẽm trắng, hay kẽm hoa (là chất bột mịn sau ngưng tụ kẽm trang thái hơi) Hiện nay, kẽm trắng thuật ngữ để ZnO điều chế cách đốt cháy kẽm kim loại Từ lâu, người ta biết ZnO sản phẩm phụ trình luyện đồng Người La Mã dùng để luyện đồng thau, làm thuốc mỡ Các nhà giả kim nghĩ biến kẽm oxide thành vàng Giữa kỉ XIII, nhà hóa học Đức Cramer khám phá đốt cháy kẽm kim loại thu kẽm oxide Năm 1781, Pháp, Courtois bắt đầu điều chế ZnO, đến năm 1840 người ta áp dụng phương pháp để sản suất ZnO ngày áp dụng rộng rãi nhu cầu dùng ZnO ngày cao Đó người ta dùng kẽm oxide thay cho chì trắng (khi tên gọi chì oxide) Kẽm oxide có ưu điểm khơng độc, khơng bị sẫm màu mơi trường khí Năm 1850, S.Wetherill (New Jersey) hồn thành lò nung Trong có lưới lọc phủ hỗn hợp quặng kẽm than Khi đốt than, kẽm bị oxy hóa thành ZnO cửa lò Những lò nung ngày cải tiến người ta khơng dùng Trong suốt nửa sau kỷ 19 người ta dùng ZnO sản xuất cao su để giảm bớt thời gian cần thiết trình lưu hóa cao su Năm 1906, nhà hóa học điều chế chất xúc tác hữu cho phản ứng lưu hóa cao su Phát góp phần làm tăng thêm tầm quan trọng II - kẽm oxide, hóa chất để điều chế chất xúc tác Acid Khái niệm Theo thuyết Arrhenius: Là chất tan nước phân li cation H+ Theo thuyết Bronsted: Là chất nhường proton H+ Có thể phân tử ion Theo Lewis: Là phần tử có khả nhận cặp e- tạo liên kết cộng hóa trị Phân loại Theo số nấc phân li: (thuyết Arrhenius) + Acid nấc: Là acid mà tan dung dịch nước phân li nấc ion H+ VD: HCl, CH3COOH, Acid nhiều nấc: Là acid mà tan dung dịch nước phân li nhiều nấc ion H+ VD: H3PO4, H2S, - Theo thành phần nguyên tố: + Acid có oxy: Là acid mà thành phần phân tử có chứa nguyên tố oxy VD: + Acid khơng có oxy: Là acid mà thành phần phân tử không chứa nguyên tố - oxy VD: Theo độ hoạt động: + Acid mạnh: + Acid trung bình, yếu: Ví dụ mở rộng Acid chlorhydric: Khơng có nhiều tài liệu rõ ràng cho thấy acid chlorhydric điều chế vào thời kỳ Trung cổ Có vẻ nguồn đề cập đến việc điều chế vào kỷ XV XVI, vấn đề tranh cãi Một số tác giả giữ quan điểm acid Basil Valentine, thầy tu dòng Be-ne-dict Đức, phát vào kỷ XV, cách nung muối ăn (NaCl) acid sulfuric (H 2SO4) lục Nước cường toan, hỗn hợp acid nitric acid chlorhydric mô tả nhà giả kim thuật châu Âu kỷ XIII Pseudo-Geber (Paul of Taranto) Acid chlorhydric có nhiều ứng dụng như: + Tẩy gỉ thép + Tổng hợp chất hữu cơ: PVC, hóa chất xử lí nước (sắt (III) clorua polyaluminium clorua (PAC)) + Điều chỉnh pH môi trường OH− + HCl → H2O + Cl− Tuy nhiên acid mạnh nên cần ý an toàn tiếp xúc: Acid chlorhydric đậm đặc tạo thành sương mù axit Cả dạng sương mù dung dịch có khả gây ảnh hưởng ăn mòn mơ người, có khả gây tổn thương quan hô hấp, mắt, da ruột Khi trộn acid chlorhydric với chất ơxy hóa phổ biến khác natri hypoclorit (NaClO) kali permanganat (KMnO4) làm giải phóng khí độc clo Khi tiếp xúc cần mang đồ bảo hộ găng tay cao su, kính bảo vệ mắt, quần áo, giày Mức độ nguy hiểm dung dịch acid chlorhydric phụ thuộc vào nồng độ Bảng bên liệt kê theo cách phân loại EU nồng độ axit III - Base Khái niệm Theo thuyết Arrhenius: Là chất tan nước phân li cation OH - Theo thuyết Bronsted: Là chất nhường proton OH- Có thể phân tử ion Theo Lewis : Là phần tử có khả cho cặp e- tạo liên kết cộng hóa trị Phân loại - Theo số nấc phân li (thuyết Arrhenius) + Base nấc: Là base mà tan dung dịch nước phân li nấc ion OH- VD: NaOH, KOH, Base nhiều nấc: Là base mà tan dung dịch nước phân li nhiều nấc ion VD: Mg(OH)2, Ca(OH)2, - Theo tính tan: + Base tan: LiOH, KOH, Ba(OH)2, Ca(OH)2, NaOH + Base không tan: hidroxit nhiều kim loại (gồm Mg kim loại đứng sau Mg dãy hoạt động hóa học kim loại): Be, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Co, Ni, Sn, Pb, Cu, Riêng Mg(OH)2 tan nước nóng đun sơi - Be(OH)2 tan kiềm Theo độ hoạt động: + Base mạnh: Base kim loại kiềm kiềm thổ tan nước: LiOH, KOH, Ba(OH)2, Ca(OH)2, NaOH + Base trung bình, yếu: Còn lại Ví dụ mở rộng Natri hydroxide: Natri hydroxide lần chuẩn bị nhà sản xuất xà phòng Quy trình tạo natri hydroxide xuất phần cơng thức chế tạo xà phòng sách Ả Rập vào cuối kỷ 13: Al-mukhtara` fi funun al-suna` (Những phát minh từ nhiều nghệ thuật công nghiệp khác nhau), biên soạn al-Muzaffar Yusuf ibn 'Umar ibn' Ali ibn Rasul (năm 1295), vị vua Yemen Natri hydroxide có nhiều ứng dụng đời sống sản xuất như: + Sản xuất xà phòng, chất tẩy, bột giặt + Sản xuất tơ nhân tạo + Sản xuất giấy + Sản xuất nhôm (làm quặng nhôm trước sản xuất) + Chế biến dầu mỏ nhiều ngành cơng nghiệp hóa chất khác Tuy nhiên base mạnh nên cần ý an toàn tiếp xúc: Giống acid ăn mòn kiềm khác, giọt dung dịch natri hydroxide dễ dàng phân hủy protein chất béo mô sống thông qua thủy phân amide thủy phân este, gây bỏng hóa học gây mù vĩnh viễn tiếp xúc với mắt Chất kiềm rắn thể tính chất ăn mòn có nước, chẳng hạn nước Do đó, thiết bị bảo hộ , găng tay cao su , quần áo an toàn bảo vệ mắt, luôn nên sử dụng xử IV - - lý hóa chất giải pháp Hydroxide lưỡng tính Khái niệm Theo thuyết Arrhenius: Là chất tan nước vừa phân li acid, vừa phân li base VD: : Phân li theo kiểu base : Phân li theo kiểu acid Theo thuyết Bronsted: Là chất vừa nhận, vừa nhường proton H + VD: : Nhận proton H+ : Nhường proton H+ Ví dụ mở rộng Nhơm hydroxide: Nhơm hydroxit, Al(OH)3, tìm thấy tự nhiên dạng khống gibbsit (còn gọi hydrargillit) ba chất đa hình nhiều nó: bayerit, doyleite nordstrandite Nhơm hydroxide lưỡng tính tự nhiên, tức là, có tính chất base có tính acid Nhôm hydroxide sử dụng chất độn chống cháy cho ứng dụng polymer cách tương tự magiê hydroxide hỗn hợp huntite hydromagnesite Nó phân hủy khoảng 180 °C (356 °F), hấp thụ lượng đáng kể nhiệt trình tỏa nước Ngồi vai trò chất làm chậm cháy, hiệu thuốc giảm khói loạt polyme, đặc biệt polyeste, acrylics, ethylene vinyl acetate, - epoxy, nhựa PVC cao su Muối Khái niệm Là hợp chất , tan nước phân li cation kim loại (hoặc cation NH 4+) - anion gốc acid Phân loại Muối trung hòa: Là muối mà anion gốc acid khơng hiđro có khả phân li V H+ (hiđro có tính acid) 10 5’ CH3 4’ 3’ 2’ CH2CH3 CH3 3-etyl-2-methylpentan 1’ 2-methylpropan Tên bán hệ thống (CH3)2CHCH3: isobutan (CH3)2CHCH2CH3: isopentan C(CH3)4: neopentan c Lịch sử tên gọi thông tin - Alkan: tên gọi theo IUPAC - Parafin: tên gọi xuất phát từ tiếng Latinh parum (ít) affinitas (ái lực) chúng có khả phản ứng với chất khác - Alkan có Trái Đất hệ Mặt Trời, nhiên có tỷ lệ không lớn Các hydrocacbon nhẹ, đặc biệt metan etan phần quan - trọng thiên thể khác Ngày nay, nguồn chứa quan trọng alkan rõ ràng khí thiên nhiên dầu mỏ, hợp chất hữu có dạng khống chất tự nhiên Khí thiên nhiên chủ yếu chứa metan etan, với chút propan butan Dầu mỏ hỗn hợp alkan lỏng hydrocacbon khác Cả hai hình thành động vật biển chết che phủ trầm tích để loại bỏ có mặt oxy chuyển hóa sau nhiều triệu năm nhiệt độ áp suất cao thành chất tự nhiên tương ứng Ví - dụ miêu tả phản ứng hình thành khí thiên nhiên: C6H12O6 → 3CH4 + 3CO2 Chúng tự tập hợp lại loại đá xốp, che phủ lớp khơng thấm nước phía Ngược lại với metan hợp chất tạo với khối lượng lớn, alkan mạch dài tạo để có khối lượng đáng kể tự nhiên Các mỏ dầu không tái tạo chúng bị - cạn kiệt Các alkan rắn thu cặn lại sau cho dầu mỏ bay hơi, biết đến hắc ín Một mỏ tự nhiên lớn alkan rắn hồ chứa bitum gọi La Brea đảo Trinidad vùng Caribe Cycloankan 24 a Đinh nghĩa - Xycloalkan hydrocarbon no mạch vòng Thường xét xycloalkan đơn vòng - Cơng thức tổng qt monoxicloalkan: CnH2n (n ≥ 3) b Danh pháp Danh pháp IUPAC Số vị trí – tên nhánh + cyclo + tên mạch + an cyclopropan methylcyclopentan c Lịch sử tên gọi thông tin Hầu hết hợp chất hữu chứa vòng nguyên tử carbon: Ester acid chrysanthemic có tác dụng diệt trùng hoa cúc có chứa cyclopropan (vòng cạnh) Prostaglandin – acid béo không no chất trung gian trình viêm cảm nhận đau, hormone mạnh, kiểm sốt nhiều chức sinh lí khác thường người – có chứa cylopentan - Alken, alkadien a Đinh nghĩa - Alken hydrocarbon không no, mạch hở phân tử có chứa liên kết đơi C=C lại liên kết đơn - Công thức tổng quát alken: CnH2n (n ≥ 2) - Alkadien hydrocarbon không no, mạch hở phân tử có chứa liên kết đơi lại liên kết đơn b Danh pháp Danh pháp IUPAC Số vị trí – tên nhánh + tên mạch + số vị trí-en/dien CH2=C-CH3 2-methylpropen (isobutylen) CH3 25 CH3-CH=CH-CH3: but-2-en CH2=CH-CH=CH2: buta-1,3-dien (divinyl) CH2=C-CH=CH2: 2-methylbuta-1,3-dien CH3 Tên thông thường CH2=CH2: ethylene CH2=CH-CH2-CH3: butylen CH2=CH-CH=CH2: butadiene CH2=CH-CH3: propylen CH2=C=CH2: allen CH2=C-CH=CH2: isopren CH3 c Lịch sử tên gọi thơng tin - Alken hay gọi olefin (xuất phát từ olefin gas, tên gọi khác - ethylen) Năm 1917 người ta phát ethylen có ảnh hưởng kích thích chín Từ 1933-1937 nhiều nghiên cứu khẳng định sản xuất số nguyên liệu thực vật, đặc biệt thịt Crocker (1935) cộng (Mĩ) đề nghị xem ethylen hoocmon chín Sau phương pháp phân tích cực nhạy ngưới ta phát ethylen tất mơ Nó sản phẩm tự nhiên trình trao đổi chất Tuy nhiên, ngày người ta thừa nhận ethylen phytohoocmon thực vật hình thành với lượng nhỏ cây, vận chuyển tế bào hình thức khuếch tán đặc biệt gây hiệu sinh lí suốt trình phát triển cá thể chúng Vì sau thu hoạch nơng sản việc kiểm soát nồng độ ethylen việc quan Các loại nông sản bị thối hỏng thời gian ngắn nồng độ ethylen cao Alkyn a Đinh nghĩa - Alkyn hydrocarbon không no, mạch hở phân tử có chứa liên kết ba CC lại liên kết đơn - Công thức tổng quát alkyn: CnH2n-2 (n ≥ 2) b Danh pháp Danh pháp IUPAC Số vị trí – tên nhánh + tên mạch + số vị trí-yn CHCH: ethyn 26 CHC-CH2CH3: but-1-yn Tên thơng thường CHCH: acetilen CHC-CH2CH3: ethylacetilen CH3CCCH3: dimethylacetilen c Lịch sử tên gọi thông tin - Acetilen alkyn đơn giản nhất, sử dụng rộng rãi công nghiệp biết đến nhiều chất khí để đốt đèn hàn oxy-acetilen có nhiệt độ cao Tên acetilen bắt nguồn từ tiếng Pháp ( acétylène /asetilɛn/) Vào năm 80 kỉ trước, phương pháp luyện kim, nhiệt điện phát triển mạnh Một vị tướng Bắc Mỹ hưu J.Morhead kĩ sư Canada T.L.Wilson lập xí nghiệp luyện kim Lò luyện kim lót than cốc vơi, sau lần sản xuất lớp lót bị bong thành mảng, phải đổ vào thùng rác Trẻ em bới rác lấy cục đất lót lò vứt xuống nước khí sùng sục phát ra, đốt cháy mạnh Kỹ sư T.L.Wilson mang loại đất màu xám nghiên cứu kết luận canxicacbua khí sinh acetilen Một phát minh ngẫu nhiên làm tiền đề để ngành công nghiệp đời Công nhiệp sản xuất đất đèn khí acetilen - Chỉ có số alkyn có tự nhiên, ví dụ capillin (có hoạt tính kháng nấm), ichthyothereol – chất gây co giật thổ dân da đỏ vùng Amazon tẩm vào mũi tên) Aren a Đinh nghĩa Hydrocarbon thơm hay gọi aren bao gồm benzen đồng đẳng nó, hydrocarbon thơm nhiều nhân, hợp chất thơm khơng chứa vòng benzen b Danh pháp Danh pháp IUPAC Tên nhóm + benzen C6H6: benzen C6H5-CH3: methylbenzen - Nếu vòng benzen có nhánh thay số vị trí nhánh tiền tố vị trí tương đối nhánh là: o-(1,2; 1,6), m- (1,3; 1,5), p- (1,4) m-dimethylbenzen 27 C6H5-CH=CH2: vinylbenzen (phenyletilen) Tên thông thường m-xylen C6H5-CH3: toluen C6H5-CH=CH2: styren C6H5CH(CH3)2: cumen c Lịch sử tên gọi thông tin - Tên gọi thơm xuất phát từ chỗ hợp chất tìm thuộc loại có mùi thơm khác toluen (từ cao Tolu), benzen (thu từ dịch cất than đá) Ngày nay, từ thơm dùng để hợp chất có chứa vòng cạnh với liên kết đơi tương tự benzen - Được tìm lần từ sản phẩm nén khí cháy Anh Faraday (năm 1825) ban đầu có tên benzen, năm sau Pesligot Mitscherslic điều chế chất cách đung nóng acid benzoic với vơi Lúc Mitscherslic gọi benzin, Liebig gọi benzol Sau năm nhà hóa học Laurent đề nghị gọi benzen lại ông đề nghị đổi lại Phen (hiện không dùng nữa) với hai dẫn xuất có liên quan là: phenol, gốc phenyl (được IUPAC lưu dùng) Hiện sử dụng tên gọi benzen cho C6H6 - Toluen (C7H8): Được tách lần từ sản phẩm chưng cất số nhựa nhựa thông (Pelochie Oanter, 1837), nhựa tolu (Dervine, 1841) Ban đầu Dervine đề nghị tên gọi benzoen, sau Benzileus đổi thành Toluin Toluol (gần với benzin, benzol benzene) Hiện cúng ta dùng tên gọi Toluen theo tên benzen (cùng hậu tố -en) B Dẫn xuất hydrocarbon Alkyl halide a Đinh nghĩa Khi thay hay nhiều nguyên tử hydro phân tử hydrocarbon hay nhiều nguyên tử halogen ta dẫn xuất halogen hydrocarbon, thường gọi tắt dẫn xuất halogen b Danh pháp Danh pháp IUPAC - Tên gốc – chức: Tên gốc HC + halide CH2=CH-Cl: vinyl cloride C6H5-CH2-Br: benzyl bromide - Tên thay thế: nguyên tử halogen nhóm đính vào mạch hidrocacbon ClCH2CH2Cl: 1,2-dichloroethan Tên thông thường 28 CHCl3: chloroform (thuốc gây mê) CHBr3: bromofom CHI3: iodofom CCl4: carbon tetrachloride Alcohol, phenol a Đinh nghĩa Ancol hợp chất hữu phân tử có chứa nhóm -OH liên kết với nguyên tử C no (C sp3) gốc hiđrocacbon CT chung: R – (OH)n Phenol hợp chất hữu phân tử có nhóm OH liên kết trực tiếp với nguyên tử C vòng benzen b Danh pháp Danh pháp IUPAC: Tên HC tương ứng theo mạch + số vị trí + ol CH3CH2CHCH3: butan-2-ol OH HO-CH2-CH2-OH: ethan-1,2-diol C6H5-OH: phenol Tên thông thường Tên gốc HC + alcohol CH3OH: methyl alcohol CH2=CHCH2OH: allyl alcohol (CH3)2CHOH: isopropyl alcohol C6H5-CH2-OH: benzyl alcohol C2H4(OH)2: ethylen glicol C3H5(OH)3: glicerol o-cresol c Lịch sử tên gọi thông tin - Methyl alcohol chất độc, gây mù mắt, chí làm chết người - Alcohol methylic (CH3-OH): Xuất phát từ methyl (cồn, rượu vang…) - - hyle (gỗ), anchol metylic sinh trình chưng khan gỗ Ethanol, biết đến rượu ethylic, alcohol ethylic, rượu ngũ cốc hay cồn, hợp chất hữu cơ, nằm dãy đồng đẳng rượu methylic, dễ cháy, không màu, rượu thơng thường có thành phần đồ uống chứa cồn Trong cách nói dân dã, thơng thường nhắc đến cách đơn giản rượu Ethanol người sử dụng từ thời tiền sử thành phần gây cảm giác say đồ uống chứa cồn Ethanol nguyên chất lần 29 thu vào năm 1796 Johann Tobias Lowitz, cách lọc ethanol chưng cất qua than củi Antoine Lavoisier mô tả ethanol hợp chất cacbon, hiđrô ôxy, năm 1807, Nicolas-Théodore de Saussure xác định cơng thức hóa học Năm 1858, Archibald Scott Couper cơng bố công thức cấu trúc ethanol, điều làm cho ethanol trở thành hợp chất hóa học có xác định cấu trúc hóa học - Năm 1825 Faraday vơ tình phát ethanol tạo từ ethylen (thành phần khí than) từ việc hydrat hóa xúc tác acid, trình tương tự dùng để tổng hợp ethanol quy mô công nghiệp - Tên gọi cũ benzen phene, dẫn xuất hydroxyl gọi phenol Từ phenol sử dụng tên gọi hợp chất riêng biệt (hydroxylbenzen) tên gọi lớp hợp chất thơm có nhóm hydroxyl - Phenol phát vào năm 1834, chiết xuất từ nhựa than đá, nguồn sản xuất phenol ngành cơng nghiệp hóa dầu phát triển Các chất sát trùng mang đặc tính phenol sử dụng Joseph Lister (1827-1912) kỹ thuật phẫu thuật tiên phong ông dùng chất khử trùng, mặc việc tiếp xúc liên tục với phenol gây kích ứng da Lister phủ vết thương với miếng giẻ vải thơ ngâm phenol - Vì rẻ tiền, dễ điều chế, gây chết nhanh chóng êm dịu với gram, phenol sử dụng phương tiện giết người Đức quốc xã chiến thứ hai từ năm 1939 đến ngày cuối chiến Thời kỳ đó, Zyklon-B, phát minh Gerhard Lenz, sử dụng phòng ngạt để giết người với số lượng lớn, phát xít Đức dùng phenol tiêm cho nạn nhân để sát hại nhóm người biện pháp tiết kiệm kinh tế Việc tiêm phenol áp dụng với hàng ngàn người dân trại tập trung, đặc biệt Auschwitz-Birkenau Aldehyd a Đinh nghĩa Aldehyde, hay aldehyd, hợp chất hóa hữu có nhóm chức cacbaldehyd: R-CHO b Danh pháp Danh pháp IUPAC Tên HC tương ứng theo mạch + số vị trí + al HCHO: methanal CH3CH2CHO: propanal CH3CH=CHCHO: but-2-en-1-al 30 Tên thông thường HCHO: formaldehyd (aldehydeformic) CH3CHO: acetaldehyd (aldehydacetic) (CH3)2CHCH2CHO: isovaleraldehyd (aldehyd isovaleric) C6H5CHO: benzaldehyd (aldehydbenzoic) c Lịch sử tên gọi thông tin - Tên aldehyde gốc từ tiến Latinh alcohol dehydrogenatus có nghĩa - - - rượu khử hydro Các aldehyd dùng trình sản xuất plastic, phẩm màu, nước hoa dược phẩm Với aldehyd thông dụng methanal HCHO có tính khử trùng, diệt vi khuẩn, nên thường dùng chất diệt côn trùng, chất tẩy uế Xiclohexanon dùng làm nguyên liệu sản xuất polyme tơ capron,nilon6,6 Aceton dùng làm dung mơi q trình sản xuất nhiều hợp chất công nghiệp mĩ phẩm,làm nguyên liệu tổng hợp clorofom,ioddofom, Nên lưu ý aldehyde chất độc gây ung thư, bệnh tim mạch, bệnh thối hóa thần kinh bệnh trí nhớ, Parkinson Alzheimer, dị dạng thai nhi, viêm, nguy loét tăng huyết áp ăn hay hít phải dù với lượng Fomandehyd lần nhà hóa học người Nga Aleksandr Butlerov tổng hợp năm 1859 Hoffman xác định chắn vào năm 1867 Keton a Đinh nghĩa Keton hợp chất hữu cơ, nhóm cacbonyl C=O liên kết trực tiếp với gốc hydrocarbon Công thức tổng quát R-CO-R' b Danh pháp Danh pháp IUPAC - Tên thay thế: Tên HC tương ứng theo mạch + số vị trí + on - Tên gốc – chức: Tên gốc HC + keton CH3-CO-CH3: propan-2-on CH3-CO-CH=CH2: but-3-en-2-on dimethyl keton methyl vinyl keton C6H5COCH3: methyl phenyl keton Tên thông thường C6H5COCH3: acetophenon CH3-CO-CH3: aceton c Lịch sử tên gọi thông tin 31 - Aceton, bắt nguồn từ tiếng Pháp (acéton) dùng để làm PTN, làm - nước tẩy sơn móng tay Các keton thường chất lỏng, keton cao có dạng chất rắn có mùi tương đối dễ chịu Acetone có khả hòa tan vơ hạn nước đồng đẳng cao tan khơng tan Acetone có khả hòa tan tốt chất hữu nên thường dùng pha sơn tấy móng tay keton thường có nhiệt độ sơi cao andehit phân nhánh gốc hydrocarbon làm nhiệt độ sôi tỉ khối giảm Acid carboxylic a Đinh nghĩa Acid carboxylic loại axit hữu chứa nhóm chức carboxyl, có cơng thức tổng quát R-C(=O)-OH, viết thành R-COOH RCO2H R- gốc hydrocarbon no không no Loại acid carboxylic đơn giản no, đơn chức, ký hiệu R-COOH R- gốc hydrocarbon chí nguyên tử hydro b Danh pháp Danh pháp IUPAC Acid + tên HC tương ứng theo mạch + oic (CH3)2CH-COOH: acid 2-methyl HOOC-COOH: acid ethandioic propanoic C6H5-COOH: acid benzoic c Tên thông thường, lịch sử tên gọi thông tin - HCOOH: acid fomic, S.Fischer J.Wray nêu lên từ năm 1670, đến năm 1749 A.S.Maggrat điều chế trạng thái tương đối nguyên chất cách chưng cất lồi kiến đỏ có tên fomica rufa Vào năm 1971, người ta đặt tên axit fomic CH3COOH: acid acetic Từ lâu người ta biết axit có vang bị chua Khoảng năm 1700, Stahl điều chế axit axetic đậm đặc Tên Latinh CH3COOH acidum acetium, có nghĩa axit vang chua (acere: chua) CH3CH2COOH: acid propionic Đây axit tìm thấy chất béo Tên gọi xuất phát từ tiếng Hy Lạp protơs lần piôn chất béo CH3(CH2)2COOH: acid butyric Axit tồn dạng este với glixerol (gọi butirin) có bơ làm từ sữa bò, có mùi bơ ôi Tên gọi acid butyric xuất phát từ tiếng Latinh butyrum có nghĩa bơ CH3(CH2)3COOH: acid valeric tồn dạng tự este rễ valeriana offcinalis (cây nữ lang) Vì thế, năm 1838 người ta đặt tên acid valerianic, sau năm 1852 đổi thành acid valeric 32 - CH3[CH2]10COOH: acid lauric Vào năm 1857, người ta lấy acid từ Laurus nobilis (nguyệt quế) Từ có tên lauric ancol tương ứng CH3[CH2]10CH2OH ancol laurylic - CH3[CH2]16COOH: acid stearic Phần lớn chất dầu mỡ động – thực vật chứa glyxêrit acid (gọi stearin) Tên gọi stearin có từ năm 1817, xuất phát từ tiếng Hy Lạp stear có nghĩa mỡ hay chất béo đặc Acid xuất phát từ stearin gọi acid stearic CH3[CH2]7CH=CH[CH2]7COOH: acid oleic Acid dạng chất lỏng dạng dầu, tồn dạng glixerit nhiều loại dầu thực vật dầu oliu, dầu hạnh nhân, dầu cá voi… Các tên gọi olein acid oleic xuất phát từ tiếng Latinh oleum có nghĩa dầu CH3[CH2]4[CH=CHCH2]2[CH2]6COOH: acid linoleic Acid khơng no có dầu lanh (linseed) số dầu khác dạng glixerit Vào năm 1857 người ta đặt tên cho acid acid linoleic, xuất phát từ tiếng Latinh lin(um) có nghĩa lanh oleum có nghĩa dầu Ester a Đinh nghĩa Ester sản phẩm tạo thành thay nhóm –OH nhóm carboxyl acid carboxylic nhóm –OR’ ancol Tùy theo đặc điểm gốc hidrocacbon số nhóm cacboxyl, este chia thành nhiều loại khác như: este no, este không no, este đơn chức, đa chức… b Danh pháp Danh pháp IUPAC Tên gốc HC + tên anion gốc acid (đuôi at) HCOOC2H5: ethyl fomat CH3COOCH=CH2: vinyl acetat c Tên gọi thông tin Mùi ester Các mùi trái diện hỗn hợp phức tạp chất hóa học, ester đóng góp vai trò quan trọng, ngồi có thành phần khác Mỗi loại hoa có mùi đặc trưng thể lượng ester chiếm ưu thế, nhiên có ester thể mùi nhiều loại hoa khác ngược lại Dựa vào đặc tính mùi vị trên, công nghiệp thực phẩm nay, người ta thường dùng ester để tạo mùi cho sản phẩm Thông thường, ester dùng công nghiệp thực phẩm, đồ uống, bánh kẹo tổng hợp chiết xuất từ thiên nhiên Tuy nhiên, giá thành cao số nguyên nhân khác, nên hầu hết nguồn chủ yếu từ tổng hợp hóa học Ester rượu đơn chức axít đơn chức thường chất lỏng, dễ bay hơi, có mùi thơm dễ chịu loại hoa khác Esterr 33 acid có nhân thơm có mùi đặc trưng loại hoa quả, loại tinh dầu hương liệu tự nhiên Mùi số ester thông dụng Amyl acetat: Mùi chuối, Táo Amyl buthyrat: Mùi mận, mơ, đào, dứa Allyl hexanoat: Mùi dứa Benzylacetat: Mùi đào Benzyl buthyrat: Mùi sơri Ethylfomiat: Mùi đào chín Ethyl butyrat: Mùi dứa Ethyl lactat: Mùi kem, bơ Ethyl format: Mùi chanh, dâu tây 10 Ethyl cinnamat: Mùi quế 11 Isobuthyl format: Mùi mâm xôi 12 Isoamylacetat: Mùi chuối 13 Isobuthyl propionat: Mùi rượu rum 14 Geranyl acetat: Mùi hoa phong lữ 15 Methyl salisylat: Mùi cao dán, dầu gió 16 Methyl butyrat: Mùi táo, Dứa, Dâu tây 17 Methyl 2-aminobenzoat: Mùi hoa cam 18 Octhyl acetat: Mùi cam 19 Propyl acetat: Mùi lê 20 Methyl phenylacetat: Mùi mật 21 Methyl anthranilat: Mùi nho C6H4(NH2)COOCH3 (Vị trí ortho) 22 Methyl trans-cinnamat: Mùi dâu tây Carbonhydrat - Glucose có hầu hết phận hoa, lá, rễ, chín Đặc biệt có nhiều nho chín nên gọi đường nho Trong mật ong có nhiều glucose (khoảng 30%) Glucose có thể người động vật Trong máu người có lượng nhỏ glucose với nồng độ không đổi khoảng 0,1% Glucose giúp hỗn hợp có pha đường khơng bị lên hạt đường nhỏ để lâu (hiện tượng hồi đường hay lại đường) Đồng thời giúp bánh kẹo lâu bị khơ giữ độ mềm Nó sử dụng trình làm kem để giữ hỗn hợp nước đường mịn, khơng bị hồi đường Nó giúp sản xuất Vitamin C pha huyết Glucose sử dụng để tạo lượng cần thiết cho sống, trình diễn tế bào Việc sử dụng glucose tế bào phụ 34 thuộc vào hoạt động màng tế bào tác dụng Insuline (ngoại trừ tế bào não, tổ chức thần kinh, tế bào máu, tủy thận thủy tinh thể) - Saccarose chất tạo thực phẩm phổ biến số quốc gia, Mỹ, người ta thay chất tạo khác xi rô fructoza hay tổ hợp thành phần chức chất tạo có độ cao Điều trợ cấp quyền việc sản xuất ngô dẫn tới lợi nhuận lớn Cùng với thuế suất nhập đường cao dẫn tới giá xi rô ngô thấp so với đường Saccarose loại đường quan trọng thực vật tìm thấy nhựa libe Nói chung hay tách từ mía đường hay củ cải đường sau làm tinh khiết kết tinh Các nguồn sản xuất saccarose quy mô thương mại (nhưng nhỏ) khác có lúa miến (Sorghum spp.) ngọt, thích đường (Acer saccharum) nốt (Borassus spp.) Saccarose thường gặp chế biến thực phẩm vừa chất tạo vừa chất dinh dưỡng, thành phần quan trọng nhiều loại thực phẩm bánh bích quy, kẹo ngọt, kem nước trái cây, hỗ trợ bảo quản thực phẩm - Fructose (đường hoa hay đường trái cây) monosaccharide ketonic đơn giản tìm thấy nhiều lồi thực vật, nơi thường liên kết với glucose để tạo thành disaccharide saccarose Nó ba monosacarit dùng cho ăn kiêng: với glucose galactose, fructose hấp thu trực tiếp vào máu q trình tiêu hóa Fructose nhà hóa học người Pháp Augustin-Pierre Dubrunfaut phát vào năm 1847 Tên "fructose" nhà hóa học người Anh William Miller đặt vào năm 1857 Fructose tinh khiết khô chất rắn kết tinh ngọt, màu trắng, không mùi loại đường tan nước tốt Fructose tìm thấy mật ong, trái nho, hoa, quả, hầu hết loại rau củ 35 Amin a Đinh nghĩa Khi thay hay nhiều nguyên tử hydro phân tử NH 3NH3 hay nhiều gốc hydrocarbon ta amin Trong phân tử amin, nguyên tử nito liên kết với hoặc gốc hydrocarbon b Danh pháp Danh pháp IUPAC - Tên gốc chức: Tên gốc HC + amin - Tên thay Tên HC tương ứng theo mạch + số vị trí + amin C2H5NH2: ethanamin C2H5NHCH3:methylethanamin ethylamin ethylmethylamin Tên thông thường C6H5NH2: anilin c Lịch sử tên gọi thơng tin - Anilin (C6H5-NH2): Được tìm thấy lần sản phẩm chưng khan inđigo (năm 1826) có tên anilin (theo tiếng Bồ Đào Nha anil có nghĩa Indigo) Amino acid a Đinh nghĩa Amino axit loại hợp chất hữu tạp chức mà phân tử chứa đồng thời nhóm amino (NH2) nhóm cacboxyl (COOH) b Danh pháp Danh pháp IUPAC Acid + vị trí + amino + tên acid carboxylic tương ứng H2N–CH2–COOH acidaminoethanoic HOOC–[CH2]2–CH(NH2)–COOH: acid 2-aminopentandioic Tên bán hệ thống: Acid + vị trí chữ Hi Lạp (α, β, γ, δ, ε, ω,…) + amino + tên thông thường acid carboxylic tương ứng 36 CH3–CH(NH2)–COOH: acid α-aminopropionic H2N–[CH2]5–COOH: acid ε-aminocaproic c Tên thông thường, lịch sử tên gọi thơng tin - Vì nhóm COOH có tính axit, nhóm NH2 có tính bazơ nên trạng thái kết tinh amino acid tồn dạng ion lưỡng cực dung dịch, dạng ion lưỡng cực chuyển phần nhỏ thành dạng phân tử: - Thuật ngữ amino acid sử dụng tiếng Anh xuất từ năm 1898 - Các nhà hóa học tìm thấy protein cho thu acid amin từ enzim tiêu hóa thủy phân acid Năm 1902, Emil Fischer Franz Hofmeister đề xuất protein hình thành từ liên kết nhóm amin acid amin với nhóm cacboxyl acid amin bên cạnh, tạo thành mạch thẳng mà Fischer đặt tên "peptit" Các amino acid gọi tên thông thường thường - tên gọi cho ta biết đơi điều amino acid NH2-CH2-COOH : Glycine (Gly) Gọi tên có vị ngọt, bắt - nguồn từ tiếng Hi Lạp (glykos) nghĩa (CH3)2CH-CH(NH2)-COOH : Valine (Val), giống acid valeric, có - nguyên tử C HO-C6H4-CH2-CH(NH2)-COOH : Tyrosin (Tyr), bắt nguồn từ tiếng Hi Lạp (tyros) nghĩa phomat 10 Polimer a Danh pháp Danh pháp IUPAC poli + tên monome Nếu tên monome gồm từ trở lên tạo nên từ monome tên monome phải để ngoặc (-CH2-CH2-)n: poliethylen (-CH2-CHCl-)n: poli( vinylchloride) Tên thông thường 37 (-CF2-CF2-)n: teflon (-NH-[CH2]5-CO-)n: nilon-6 (C6H10O5)n: xenlulozo b Lịch sử tên gọi thông tin - Poli: nhiều meros: phần IV Chú ý dạy chuyên đề phân loại danh pháp hợp chất hữu - Chú trọng kiến thức lý thuyết cấu tạo loại hợp chất hữu cơ, từ phân biệt phân loại hợp chất hữu - Khi giảng dạy nên lưu ý điểm khác biệt danh pháp quốc tế so với tên gọi trước đó, tránh nhầm lẫn cách gọi tên với - Khi giảng dạy chất cụ thể cần thường xuyên rèn luyện kĩ sử dụng ngơn ngữ hố học hố hữu cơ: kĩ viết, sử dụng cơng thức công thức cấu tạo, công thức tổng quát, danh pháp, ưng dụng nguồn gốc loại hợp chất hữu Từ hình thành khả tư khái quát nghiên cứu loại hợp chất hữu - Khi hình thành khái niệm cần ý liên hệ, củng cố phát triển khái niệm cũ có liên quan: so sánh thành phần, cấu tạo phân tử, tính chất chất nghiên cứu với loại với - Trong giảng dạy cần ý kết hợp thực nhiệm vụ dạy học: truyền thụ kiến thức, rèn luyện kĩ năng, hình thành giưới quan khoa học, phát triển tư cho học sinh 38 ... dihydrophosphat(1-) PHÂN LOẠI HỢP CHẤT HỮU CƠ 21 PHÂN LOẠI VÀ DANH PHÁP CHẤT HỮU CƠ I Phân loại hợp chất hữu II Phân loại danh pháp Trong thời kì trước đây, có số hợp chất hữu biết đến, hợp chất gọi tên cách... thạch 11 DANH PHÁP CÁC CHẤT VÔ CƠ A Giới thiệu chung Cách phiên chuyển thuật ngữ - Các nguyên tố H, O viết hydrogen, oxygen, không viết hydro, oxy Các từ hydro oxy dành cho hợp chất có hydrogen... khoảng trống phân cách với hợp phần âm không có liên kết với anion hay khơng Tên hợp chất kép viết sau tên hợp chất phân cách gạch ngang dài tiếp tỉ lệ chúng ngoặc đơn Cách viết tên phân tử nước