Đề tài hóa học hữu cơ và ỨNG DỤNG TRONG đời SỐNG

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH TIỂU LUẬN HỌC PHẦN: HÓA HỮU CƠ NÂNG CAO Đề tài: HÓA HỌC HỮU CƠ VÀ ỨNG DỤNG TRONG ĐỜI SỐNG Họ tên học viên: PHAN THANH NHÂN Mã số học viên: 208140111310023 Chun ngành: LL&PPDH HĨA HỌC Khóa học: 2020 – 2022 Giảng viên: PGS.TS LÊ ĐỨC GIANG NGHỆ AN, NĂM 2021 MỤC LỤC MỞ ĐẦU LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU CHƯƠNG HÓA HỌC HỮU CƠ VÀ HỢP CHẤT HỮU CƠ .9 1.1 Lịch sử hóa học hữu 1.2 Hợp chất hữu 10 1.2.1 Đặc điểm 10 1.2.2 Tính chất vật lý hợp chất hữu .11 1.2.3 Tính chất hóa học hợp chất hữu 12 1.3 Phân loại hợp chất hữu .12 1.3.1 Hidrcacbon .12 1.3.2 Dẫn xuất của hidrocacbon 12 CHƯƠNG HIDROCACBON NO VÀ ỨNG DỤNG TRONG ĐỜI SỐNG .13 2.1 Khái quát cấu tạo tính chất 13 2.1.1 Alkan .13 2.1.2 Cicloalkan 14 2.2 Ứng dụng hidrocacbon no đời sống 14 2.2.1 Khí đốt (khí gaz) ứng dụng 15 2.2.2 Khí Methane ứng dụng 17 2.2.3 Khí Propane ứng dụng 17 2.2.4 Xăng 18 2.2.5 Dầu Mazut (FO), Dầu hỏa (KO) Dầu diesel (DO) .19 2.2.6 Nhựa đường .21 CHƯƠNG HIDROCACBON KHÔNG NO VÀ ỨNG DỤNG TRONG ĐỜI SỐNG 23 3.1 Khái quát cấu tạo tính chất 23 3.1.1 Alken .23 3.1.2 Dien 24 3.1.3 Alkin 25 3.2 Ứng dụng đời sống 26 3.2.1 Ethylene 26 3.2.2 Propilen 28 3.2.3 Acetilen 29 CHƯƠNG AREN VÀ ỨNG DỤNG TRONG ĐỜI SỐNG .31 4.1 Khái quát cấu tạo tính chất 31 4.2 Ứng dụng đời sống 31 CHƯƠNG HALOGENUR ALKIL VÀ ỨNG DỤNG TRONG ĐỜI SỐNG 35 5.1 Khái quát cấu tạo tính chất 35 5.2 Ứng dụng đời sống 35 5.2.1 Clorofom 36 5.2.2 Trichloroethylene (TCE) 36 5.2.3 Halothane 37 5.2.4 Chlorofluorocarbon 38 5.2.5 Bromomethane 38 CHƯƠNG ALCOHOL VÀ ỨNG DỤNG TRONG ĐỜI SỐNG 40 6.1 Khái quát chung cấu tạo tính chất 40 6.2 Ứng dụng đời sống 41 6.2.1 Methanol 41 6.2.2 Ethanol 42 6.2.3 Ethylene Glycol .43 6.2.4 Glycerol 45 CHƯƠNG PHENOL VÀ ỨNG DỤNG TRONG ĐỜI SỐNG 48 7.1 Khái quát cấu trúc tính chất .48 7.2 Ứng dụng đời sống 49 CHƯƠNG ETHER, EPOXID VÀ ỨNG DỤNG TRONG ĐỜI SỐNG 51 8.1 Khái quát cấu tạo tính chất .51 8.2 Ứng dụng đời sống 51 CHƯƠNG ALDEHID, CETON VÀ ỨNG DỤNG TRONG ĐỜI SỐNG 53 9.1 Khái quát cấu tạo tính chất .53 9.2 Ứng dụng đời sống 53 9.2.1 Formaldehide 53 9.2.2 Acetone 55 CHƯƠNG 10 ACID CARBOXILIC VÀ ỨNG DỤNG TRONG ĐỜI SỐNG 58 10.1 Khái quát cấu tạo tính chất 58 10.2 Ứng dụng đời sống 59 10.2.1 Acid Acetic 59 10.2.2 Acid Béo 61 10.2.3 Acid Citric .63 CHƯƠNG 11 DẨN XUẤT ACID CARBOXILIC VÀ ỨNG DỤNG TRONG ĐỜI SỐNG 64 11.1 Khái quát cấu tạo tính chất 64 11.2 Ứng dụng đời sống 65 11.2.1 Ester .65 11.2.2 Amide 67 CHƯƠNG 12 AMINE VÀ ỨNG DỤNG TRONG ĐỜI SỐNG 70 12.1 Khái quát cấu tạo tính chất 70 12.2 Ứng dụng đời sống 71 12.2.1 Nicotine 71 12.2.2 Aniline 71 12.2.3 Melamine – Gỗ Phủ Melamine (MDF) 73 CHƯƠNG 13 ACID AMINE , PROTEIN VÀ ỨNG DỤNG TRONG ĐỜI SỐNG 76 13.1 Axit amine 76 13.1.1 Lysine 76 13.1.2 Histidine 76 13.1.3 Threonine .77 13.1.4 Methionin .77 13.1.5 Valine 77 13.1.6 Leucine 77 13.1.7 Isoleucine .78 13.1.8 Phenylalanine 78 13.1.9 Tryptophan .78 13.2 PROTEIN 79 CHƯƠNG 14 CARBOHYDRATES VÀ ỨNG DỤNG TRONG ĐỜI SỐNG .81 14.1 Glucose .81 14.2 Fructose 82 14.3 Saccarose 82 14.4 Xenlulose 82 14.5 Tinh Bột 82 CHƯƠNG 15 POLYME VÀ ỨNG DỤNG TRONG ĐỜI SỐNG .83 15.1 Tổng quan 83 15.2 Một số polyme phổ biển ứng dụng đời sống .84 15.2.1 Họ Polyetylen 84 15.2.2 Polypropylen 86 15.2.3 Poly(Vinyl Clorua) 87 15.2.4 Polystyren 88 15.2.5 Poly(Metyl Metacrylat) 90 15.2.6 Poly(Vinyl Axetat) 91 15.2.7 Polycyanoacrylat 91 15.2.8 Polyacrylonitril 92 15.2.9 Cao Su Tự Nhiên 93 15.2.10 Cao Su Butyl 94 15.2.11 Teflon - Polytetrafloetylen (PTFE) 95 KẾT LUẬN 97 TÀI LIỆU THAM KHẢO .98 MỤC LỤC BẢNG BIỂU VÀ HÌNH ẢNH Bảng: Bảng 15.1.Phân loại polyetylen dựa vào tỷ trọng 84 Hình Ảnh Hình 2.1 Hệ thống bếp nấu khí đốt nhà hàng 16 Hình 2.2 Lị nung kim loại khí đốt 16 Hình 2.3 Máy phát điện sử dụng khí đốt 17 Hình 2.4 Động đốt .19 Hình 2.5 Dầu Diesel 21 Hình 2.6 Nhựa đường .22 Hình 3.1 Cấu tạo etilen .23 Hình 3.2 Khai thác mủ Cao Su khí ethylen 26 Hình 3.3 Hệ thống ủ trái chín khí ethylene tự nhiên 27 Hình 3.4 Các sản phẩm từ ethylene dẫn xuất .28 Hình 3.5 Hàn xì axetilen 30 Hình 3.6 Tấm nhựa PVC phủ sơn 30 Hình 4.1 Toluen xylene dùng làm dung môi sản xuất sơn 33 Hình 4.2 Keo dán có chứa Toluen 33 Hình 5.1 Cấu tạo Clorofom .36 Hình 5.2.Hóa chất Clorofom 36 Hình 5.3.Cấu tạo Trichloroethylene (TCE) 36 Hình 5.4.Cấu tạo Halothane .37 Hình 5.5.Cấu tạo Chlorofluorocarbon (CFC) .38 Hình 5.6 Cấu tạo Bromomethane 38 Hình 6.1 Cấu trúc metanol, etanol, etilen glicol 40 Hình 6.2 Ethylene glycol làm dung môi 44 Hình 6.3 Mỹ phẩm làm đẹp da glycerine 45 Hình 6.4 Thuốc nhuận tràng glycerol .46 Hình 7.1 Ứng dụng nhựa bakelit .49 Hình 7.2 Thuốc diệt cỏ 2,4-D 50 Hình 9.1.Formaldehyde sử dụng nhiều ngành cơng nghiệp .54 Hình 9.2.Dung môi Axetone 56 Hình 9.3 Làm dung mơi sản xuất mực in, dược phẩm, sơn .56 Hình 9.4 Tẩy sơn móng tay acetone 57 Hình 10.1 Cấu tạo acid acetic 58 Hình 10.2 Cấu tạo acid citric 58 Hình 10.3 Aluminum axetat dùng làm thuốc nhuộm vải, sợi 60 Hình 10.4 Axit phenylaxetic dùng công nghiệp nước hoa .60 Hình 10.5 Axit béo no cholesterol ngun nhân hình thành cục máu đơng 62 Hình 11.1.Ứng dụng Methyl salicylate 66 Hình 11.2 Thuốc trị Ho có thành phần Menthol .66 Hình 11.3.Dầu chuối 67 Hình 11.4 Cấu tạo Dimethylformamide (DMF) 67 Hình 11.5 Sợi Polyacrylonitrile 68 Hình 11.6 Sơn PU .68 Hình 12.1.Chế phẩm sinh học Nicotine .71 Hình 12.2.Phẩm nhuộm vải sợi 72 Hình 12.3 Cấu tạo Melamine 73 Hình 12.4.Nội thất phịng khách từ chất liệu gỗ MDF .74 Hình 12.5 Tủ đồ chất liệu gỗ MDF 75 Hình 12.6 Nội Thất nhà bếp từ gỗ MDF 75 Hình 13.1 Nguồn cung cấp protein 79 Hình 14.1 Dịch truyền Glucose 5% 81 Hình 15.1 Túi nhựa LDPE 85 Hình 15.2 Ống nhựa HDPE 86 Hình 15.3 Tấm nhựa Polipropylene 86 Hình 15.4 Hộp đựng thực phẩm nhựa PP 87 Hình 15.5 Ứng dụng nhựa PVC 88 Hình 15.6 Ứng dụng polystirene 89 Hình 15.7 Thủy tinh hữu 90 Hình 15.8 Keo 502 92 Hình 15.9 Ứng dụng Polyacrylonitril 92 Hình 15.10 Nhựa ABS 93 Hình 15.11 Ứng dụng teflon .96 MỞ ĐẦU LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Hóa hữu cơ hay hóa học hữu cơ là phân ngành hóa học nghiên cứu cấu trúc, tính chất, thành phần và phản ứng hóa học của những hợp chất hữu cơ và vật liệu hữu Nghiên cứu cấu trúc xác định thành phần hóa học cơng thức hợp chất Nghiên cứu tính chất bao gồm các tính chất vật lý và hóa học, đánh giá khả phản ứng hóa học để hiểu chế chúng Nghiên cứu các phản ứng hữu cơ bao gồm tổng hợp hóa học các sản phẩm tự nhiên, thuốc và polyme, nghiên cứu phân tử hữu riêng lẻ phịng thí nghiệm thơng qua nghiên cứu lý thuyết Hợp chất hữu vật chất hình thành nên sống trái đất, chúng có có cấu trúc vơ đa dạng vai trò to lớn "Better Living Through Chemistry – Hóa học làm cho sống tốt hơn” hiệu chiến dịch quảng cáo xuất vào năm 1938, nilon tổng hợp tạo thành cách mạng mạnh mẽ hóa học hữu nói riêng sống người nói chung Để khái quát rõ mối liên hệ hợp chất hữu ứng dụng sống, tơI chọn đề tài “Hóa hữu ứng dụng đời sống” ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Giới thiệu tổng quan Hóa học hữu hợp chất hữu thường gặp Ứng dụng số loại hợp chất hữu sống hàng ngày NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU Trang bị cho người học kiến thức lý thuyết Hóa hữu cơ, biết mối tương quan chặt chẽ Hóa hữu đời sống người Đóng góp tài liệu tham khảo dạy học hóa học, tăng hứng thú, tìm tịi, học hỏi người học CHƯƠNG HÓA HỌC HỮU CƠ VÀ HỢP CHẤT HỮU CƠ 1.1 Lịch sử hóa học hữu Năm 1807, Berzelius (Thụy Điển, 1779-1848) người đưa danh từ "Hóa học hữu cơ" để ngành hóa học nghiên cứu chất lấy từ thể động vật thực vật Trong thời kì đó, thuyết tâm cho chất hữu hình thành thể sinh vật lực siêu hình chi phối, "lực sống".Thuyết kìm hãm phát triển khoa học, hạn chế khả sáng tạo người việc tìm tịi, phát minh, tổng hợp chất hữu phương pháp hóa học Friedrich Woehler (hay Friedrich Wưhler) (1800-1882) nhà hóa học người Đức Ơng người tiên phong việc thay đổi quan niệm người đương thời về hóa học hữu Năm 1828, ơng tiến hành thí nghiệm tổng hợp urea (chất có trong nước tiểu) Trong thí nghiệm này, ơng đun nóng amoni xianat trong bình thủy tinh Thí nghiệm khơng cần gọi "lực sống" (lực mà người ta cho xuất thể sống để tạo các hợp chất hữu cơ) Chính vậy, ơng nói, thí nghiệm "khơng cần đến con mèo, con chó hay con lạc đà nào cả" Đây thí nghiệm mang tính bước ngoặt, mở tư tưởng cho hóa học hữu nói riêng hóa học nói chung, tạo bước phát triển lịch sử hóa học Và nhờ có thí nghiệm này, nhiều nhà hóa học tiếp bước Wöhler tiến hành tổng hợp chất hữu cơ, số có khơng chất có ích cho con người như màu nhuộm, aspirin, Friedrich August Kekulé von Stradonitz (1829-1896), hay biết với tên August Kekulé là nhà hóa học người Đức Ơng nhà hóa học lớn của thế kỷ XIX Ơng người có đóng góp quan trọng phát triển củahóa học hữu Năm 1861, ông đưa định nghĩa quan trọng hóa học hữu Quan điểm ơng điều là : Hóa học hữu nghiên cứu hợp chất của cacbon (trừ oxit, muối số hơp chất khác cacbon) Ơng cịn nhà hóa học khám benzene, hợp chất hữu quan trọng ngành cơng nghiệp, tìm thành phần cách cấu tạo hợp chất Adolph Wilhelm Hermann Kolbe (1818-1884) là nhà hóa học người Đức Ơng học trị tiếng của Robert Bunsenvà Friedrich Wưhler, nhà hóa học tiếng Đức lúc Ơng tiếng với thí nghiệm tổng hợp axit axetic Đó vào năm 1845 Chuỗi phản ứng thí nghiệm gồm q trình clo hóa cacbon đisulfua thành cacbon tetrachlorua, sau q trình nhiệt phân thành tetracloretylen clo hóa nước tạo thành axit tricloraxetic, cuối phản ứng ơxy hóa khử vơ cách điện phân tạo thành axit axetic[1] Nhờ thí nghiệm tiếng này, Kolbe nối tiếp bước chân người thầy Wöhler việc thay đổi suy nghĩ người thời các hợp chất hữu cơ cũng như hóa học hữu Ngồi ý nghĩa mang tính lịch sử, Kolbe giúp tổng hợp hợp chất hữu ứng dụng nhiều Với axit axetic, sản xuất este, làm dung mơi, sản xuất giấm và nhiều ứng dụng khác 1.2 Hợp chất hữu Các hợp chất hữu cơ (hay organic compound), là lớp lớn các hợp chất hóa học mà các phân tử của chúng có chứa cacbon Các hợp chất hữu có nguồn gốc từ tự nhiên phản ứng nhân tạo Sự phân chia hợp chất hữu hợp chất vơ mang tính tùy ý có ngun nhân lịch sử; nhiên, nói chung hợp chất hữu định nghĩa hợp chất có liên kết cacbon-hiđrơ, các hợp chất vơ cơ là hợp chất cịn lại Vì thế acid cacbonic được coi hợp chất vô cơ, khi acid formic là hợp chất hữu cơ, đơi người ta gọi "acid cacbonous" và anhydrit của nó, cacbon monoxít, chất vơ 1.2.1 Đặc điểm Chất hữu thường tồn dạng hỗn hợp, khoa học đại phát triển nhiều phương pháp để đánh giá độ tinh sạch, đặc biệt quan trọng phải kể đến kỹ thuật sắc ký như sắc ký lỏng hiệu cao (HPLC) và sắc ký khí (GC) Bên cạnh phương pháp thông thường để tách chiết như chưng cất, kết tinh, và chiết dung môi Các hợp chất hữu thơng thường định danh thí nghiệm hóa học, thường gọi là "phương pháp ướt" (dùng nhiều thuốc thử để định tính dung dịch) Tuy phương pháp dần thay phương pháp quang phổ hay máy phân tích chuyên sâu. Các phương pháp phân tích sau:  Phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) là kỹ thuật dùng phổ biến nhất, phương pháp cho phép đọc thơng tin tính hiệu từ nguyên tử cấu trúc lập thể từ chuyển chúng thành phổ tương quan Nguyên tắc phương pháp dựa vào diện đồng vị tự nhiên của hydro và carbon, từ mà có phổ NMR của 1H và 13C  Phương pháp phân tích bản: phương pháp phá hủy toàn phân tử hữu từ xác định thành phần ngun tố tồn phân tử Đây phương pháp sơ khai làm tảng cho phương pháp khối phổ  Phương pháp khối phổ cho thấy phân tử khối hợp chất hữu đầy đủ, với mảnh phân tử bị vỡ từ bắn phá điện tử, từ xác định cấu trúc Các máy khối phổ có độ phân giải cao ác định xác cấu trúc thực tế phân tử hữu dùng để thay cho phương pháp phân tích Trước đây, phương pháp khố phổ có số hạn chế ghi nhận diện mảnh trung hòa điện, phát triển kỹ thuật ion hóa cho phép nhận diện "thơng số khối lượng" của hầu hết hợp chất hữu metacrylat) (PMMA), terpolyme etylen, propylen dien (EPDM), cao su nitril butadien (NBR), Các polyme sử dụng cho yêu cầu đặc biệt với mức giá trung bình thường cho sản phẩm nhỏ (chi tiết máy, van, )  Các sản phẩm cao cấp: polyimid (PI), polytetrafloetylen (PTFE), polysulfon (PES), poly(ete ete keton) (PEEK), cao su silicon, Các vật liệu cần số lượng ít, giá cao nhằm ứng dụng cho yêu cầu cao chịu nhiệt độ cao, kháng thời tiết, dung môi, tính chất quang học tốt, kháng mài mịn, siêu để ứng dụng y khoa  Vật liệu chức năng: Polyme ứng dụng phụ gia để đạt chức đặc biệt Polyme phần nhỏ, phần khơng nhìn thấy hệ  Các ứng dụng phổ biến chất phân tán, chất tẩy rửa, chất gây keo tụ, chất làm đặc, chất siêu hấp thụ, keo dán Phần lớn polyme dựa poly(vinyl axetat) (PVAc), poly(axit acrylic) (PAA) dẫn xuất axit, poly(vinyl alcol) (PVAI)  Các ứng dụng đặc biệt màng, sợi quang học, sản phẩm dẫn điện, phát quang Trong sản phẩm cần lượng nhỏ polyme có giá cao với yêu cầu chức quan trọng tính chất lý 15.2 Một số polyme phổ biển ứng dụng đời sống 15.2.1 Họ Polyetylen Polyetylen (PE) polyme đơn giản rẻ sử dụng phổ biến Đây loại nhựa giống sáp, trợ hóa học Polyetylen phân loại dựa vào tỷ trọng chúng ,Tỷ trọng phụ thuộc vào loại nhánh số lượng nhánh có vật liệu Bảng 15.1.Phân loại polyetylen dựa vào tỷ trọng Họ PE Tỷ trọng (g/cm³) HDPE (high density PE): polyetylen tỷ trọng cao 0,940-0,965 MDPE (medium density PE): polyetylen tỷ trọng trung bình 0,930-0,940 LDPE (low density PE): polyetylen tỷ trọng thấp, mạch nhánh 0,915-0,930 ULDPE (Ultra low density PE): polyetylen tỷ trọng siêu thấp, 0,880–0,915 mạch nhánh LLDPE (linear low density PE): polyetylen tỷ trọng thấp, mạch 0,860-0,926 thẳng LDPE có nhiều nhánh HDPE, nên mạch khơng xếp chặt khít với lực liên phân tử yếu (chẳng hạn tương tác hút lưỡng cực – lưỡng cực cảm ứng tức - thời) nên có tỷ trọng thấp hơn, độ bền căng thấp hơn, dẻo bị phân huỳ sinh học nhanh LDPE tạo thành từ phản ứng polyme hóa mạch gốc tự HDPE thực khơng có nhánh lực tương tác liên phân tử mạnh độ bền căng lớn Để không phân nhánh, trình tổng hợp cần dùng chất khơi mào Ziegler-Natta Metallocen ý đến điều kiện phản ứng Độ trùng hợp HDPE khoảng 10.000 tới 100.000 (phân tử lượng khoảng 2×10 tới 3×10%) LDPE tổng hợp trình liên tục bình phản ứng dạng ống có đường kính bên – cm, chiều dài 0,5 – 1,5 km Hỗn hợp polyme hóa có vận tốc tuyến tính cao (> 10 m/s) thời gian phản ứng ngắn (0,25 – phút) Chất khơi mào thường dùng lượng vết oxy (