TÀI LIỆU DÙNG CHO GIÁO VIÊN BỒI DƯỠNG HSG HÓA HỌC

Có những ý tưởng tuyệt vời nhiều người đều biết, nhưng chuyển ý tưởng thành hiện thực sẽ có ý nghĩa hơn nhiều lần, không phải ai cũng thể hiện được.Hàng năm, các thầy cô giáo dạy hóa học cho học sinh giỏi phải giành rất nhiều thời gian để chuẩn bị bài giảng cho năm học mới; và chỉ có những ai tham gia đào tạo học sinh giỏi hóa học ở các trường chuyên mới hiểu được sự vất vả cống hiến thầm lặng cho trí tuệ lớp trẻ lớn lên.Tại sao tất cả các thầy cô giáo dạy chuyên hóa trên cả nước không hợp tác giúp đỡ lẫn nhau để hiệu quả đào tạo hơn nhiều lần trên một sân chơi trí tuệ giành cho các tài năng hóa học trẻ?Cuốn tài liệu này, một công việc có hiệu quả thực sự có ý nghĩa xuất phát từ ý tưởng tuyệt vời ấy, phù hợp với mong muốn của mọi người đang trở thành hiện thực. Sự bắt đầu của công việc này là các bài giảng của những thầy cô giáo nhiều năm tham gia giảng dạy cho học sinh giỏi hóa học ở Việt Nam.Để hiểu một vùng đất mới tốt nhất là đi xuyên qua nó và để hiểu được ý nghĩa của đợt tập huấn cốt cán giáo viên chuyên hóa học trên toàn quốc của Bộ Giáo dục và Đào tạo, tốt nhất các bạn nên đọc tập tài liệu này. Khi dừng ở những trang cuối của cuốn sách này, tập thể tác giả tin rằng các bạn sẽ hài lòng và tự đáy lòng có ham muốn hợp tác, giao lưu, kết nối, chia sẻ và thống nhất vì phát triển nền Hóa học Việt Nam.

TÀI LIỆU THAM KHẢO GIÁO VIÊN ÔN THI HỌC SINH GIỎI HĨA HỌC THPT LỜI MỞ ĐẦU Có ý tưởng tuyệt vời nhiều người biết, chuyển ý tưởng thành thực có ý nghĩa nhiều lần, thể Hàng năm, thầy giáo dạy hóa học cho học sinh giỏi phải giành nhiều thời gian để chuẩn bị giảng cho năm học mới; có tham gia đào tạo học sinh giỏi hóa học trường chuyên hiểu vất vả cống hiến thầm lặng cho trí tuệ lớp trẻ lớn lên Tại tất thầy cô giáo dạy chun hóa nước khơng hợp tác giúp đỡ lẫn để hiệu đào tạo nhiều lần sân chơi trí tuệ giành cho tài hóa học trẻ? Cuốn tài liệu này, cơng việc có hiệu thực có ý nghĩa xuất phát từ ý tưởng tuyệt vời ấy, phù hợp với mong muốn người trở thành thực Sự bắt đầu công việc giảng thầy cô giáo nhiều năm tham gia giảng dạy cho học sinh giỏi hóa học Việt Nam Để hiểu vùng đất tốt xuyên qua để hiểu ý nghĩa đợt tập huấn cốt cán giáo viên chuyên hóa học toàn quốc Bộ Giáo dục Đào tạo, tốt bạn nên đọc tập tài liệu Khi dừng trang cuối sách này, tập thể tác giả tin bạn hài lịng tự đáy lịng có ham muốn hợp tác, giao lưu, kết nối, chia sẻ thống phát triển Hóa học Việt Nam Đây năm đầu tiên, mong năm sau có đóng góp bạn! Trân trọng cảm ơn! Các tác giả MỤC LỤC NỘI DUNG TRANG Phần thứ nhất: Một số chuyên đề hóa học đại CẤU TRÚC PHÂN TỬ VÀ TÍNH CHẤT HỢP CHẤT HỮU CƠ Liên kết hóa học, cơng thức Liuyt, cơng thức cộng hưởng Hình học phân tử Cấu trúc tính chất vật lí Cấu trúc tính chất hóa học TỔNG HỢP HỮU CƠ Tổng quan phản ứng chế Thiết kế bước tổng hợp hữu Một số tập minh họa Phân tích tổng hợp ngược GLUXIT Biểu diễn cấu trúc monosaccarit (43) Xác định kích thước vịng (44) Chuyển hóa monosaccarit MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ CẤU TẠO NGUYÊN TỬ PHẦN MỘT SỐ VẤN ĐỀ CHUNG PHẦN CÁC NỘI DUNG CHUYÊN MÔN 2.1 Obitan nguyên tử giảng dạy I Bài toán hệ electron – hạt nhân: II Biểu diễn hình ảnh AO: r II.1 Biểu biễn hình ảnh AO thơng qua hàm sóng thực Y (r) : r II.2 Biểu biễn hình ảnh AO thông qua hàm mật độ xác suất Y (r) II.3 Một số nhận xét: II.4 Hình ảnh hàm phân bố xác suất theo bán kính độc lập với góc { R n,l (r)r} 07 07 11 15 23 33 35 40 42 45 46 47 49 53 54 55 63 66 2 67 2 hay R r II.5 Hình ảnh hàm mật độ xác xuất ứng với tồn hàm sóng { R n,l (r)r} { Y l.ml (q, f } II.6 Một số cách biểu diễn hình ảnh obitan nguyên tử II.7 Một số tư liệu hình ảnh , tập tham khảo obitan nguyên tử mặt nút áp dụng giảng dạy 2.2 Cấu hình electron ĐỘNG HĨA HỌC Điều kiện xảy phản ứng hóa học Đường cong động học tốc độ phản ứng Các khái niệm k, n, m phân loại phản ứng Các qui luật động học đơn giản Các phản ứng phức tạp Nội dung Thảo luận MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ TINH THỂ I Mạng tinh thể kim loại II Mạng tinh thể ion III Tinh thể nguyên tử: IV Một số kiểu mạng tinh thể kim loại V Ảnh hưởng liên kết kim loại đến tính chất vật lý kim loại VI Độ đặc khít mạng tinh thể, khối lượng riêng kim loại MỘT SỐ NỘI DUNG VỀ HÓA HỌC PHÂN TÍCH TRONG CHƯƠNG TRÌNH CHUN 1.1 Cân dung dịch axit - bazơ 69 76 78 92 95 96 96 97 109 117 120 128 130 131 131 132 138 139 1.2 Cân tạo phức dung dịch 1.3 Các phản ứng oxi hóa- khử 1.4 Cân dung dịch chứa hợp chất tan PHẢN ỨNG TẠO KẾT TỦA Tích số tan độ tan Kết tủa phân đoạn Các yếu tố ảnh hưởng đến độ tan Xác định tích số tan Phần thứ hai: Thực nghiệm hóa học chuyên A MỘT SỐ KỸ THUẬT CƠ BẢN TRONG PHỊNG THÍ NGHIỆM HĨA HỌC An tồn PTN: u cầu kỹ PTN Một số dụng cụ, thiết bị kỹ thuật thực nghiệm phân tích hóa học Pha chế dung dịch chuẩn dung dịch thuốc thử Tính tốn biểu diễn kết định lượng B MỘT SỐ BÀI THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ CÁC CHẤT BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH THỂ TÍCH Bài 1: Xác định nồng độ HCl H3PO4 hỗn hợp C MỘT SỐ BÀI THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH THEO CHƯƠNG TRÌNH OLYMPIC Bài Xác định Sắt có thuốc viên chứa Sắt Bài Xác định mẫu vô chưa biết Bài Xác định cacbonat hiđro photphat mẫu làm chất mài Bài Chuẩn độ complexon; Ví dụ xác định ion kim loại dùng phép đo complexon Bài Phân tích định tính hợp chất hữu Bài Sắc kí trao đổi ion aminoaxit Bài Phân tích định lượng Axit Ascorbic viên Vitamin C Bài Tổng hợp phân tích Aspirin Bài Thủy phân N-axetyl-alanin enzim; ví dụ q trình hóa học thân thiện với mơi trường Bài 10 Phản ứng ngưng tụ andol thân thiện với môi trường Bài 11 Tổng hợp Benzylhydantoin CÁC CẢNH BÁO VỀ CÁC NGUY HIỂM CÓ THỂ GẶP VÀ KHUYẾN CÁO VỀ AN TỒN TRONG KHI LÀM THÍ NGHIỆM 143 147 149 155 159 161 176 184 185 186 206 208 213 219 221 224 227 229 232 239 244 249 251 253 257 Phần thứ nhất: Một số chuyên đề hóa học đại CẤU TRÚC PHÂN TỬ VÀ TÍNH CHẤT HỢP CHẤT HỮU CƠ GS – TS Nguyễn Hữu Đĩnh Khoa Hóa học – Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Dưới nêu số câu hỏi liên quan tơi vấn đề “Cấu trúc phân tử tính chất hợp chất hữu cơ” tham gia thảo luận bạn Liên kết hóa học, cơng thức Liuyt, cơng thức cộng hưởng A Câu hỏi 1.0 a) Đề thi tuyển sinh ĐH năm 2009 có hỏi rằng: “Phân tử sau có liên kết ion: HCl, NH4Cl, CH3COOH, CH3CH2OH” b) Nhiều GV thắc mắc Đáp án cho Đề thi tuyển sinh ĐH năm 2011 rằng: “Dạng ion lưỡng cực dạng phân tử aminoaxit có phải đồng phõn ? 1.1 Dựa vào giá trị lợng liên kết bảng tra cứu hÃy tính a) Ho phản ứng monoflo hoá metan b) Ho phản ứng monoclo hoá metan Nhận xét kết tính đợc 1.2 Fomon dung dịch khoảng 40% fomanđehit, tồn chủ yếu dạng metanđiol a) Sử dụng giá trị lượng liên kết đây, giải thích metanđiol dạng chủ yếu dung dich, khơng thể tách khỏi dung dịch ? Liên kết E (kJ/mol) C-H 410 =C-H 435 C-O 359 C=O 736 O-H 431 H…O ~30 b) Vì fomon thường tạo thành lớp bột trắng đáy bình ? c) Vì để bảo quản xác động vật, người ta ngâm chúng vào fomon? d) Mục tiêu số người dùng fomom chế biến bánh phở làm cho bánh phở hơn, hay trắng hơn, hay dai ? Giải thích? Vì người ta khơng phát hàm lượng fomandehit đáng kể bánh phở dùng fomon? Tuy có hại cho sức khỏe người tiêu dùng, ? 1.3 Hợp chất A có cơng thức phân tử CHON, thể khí, độ dài liên kết CN 121 pm, CO 117 pm Ngay oC chất A tự biến đổi thành chất rắn X tương đối bền, không tan dung môi thông thường, độ dài liên kết CN 140 pm A tan nước tạo dung dịch axit với Ka = 1,2.10-4 Trong dung dịch đặc A tự biến đổi thành Y có vịng cạnh với độ dài liên kết CN 135 pm Cho biết độ dài liên kết trung bình hợp chất sau: Liên kết C-C C-N C-O C=N C=O C≡N Cacbon oxit 112 Độ dài, 154 147 143 130 123 116 pm a) Xác định công thức cấu tạo A thể khí b) Dùng cơng thức cấu tạo viết phương trình phản ứng điện li A dung dịch nước giải thíc lực axit lớn axit axetic c) Viết phương trình phản ứng tạo thành cơng thức cấu tạo X Y 1.4 Khi cho cis-but-2-en trans-but-2-en vào axit sunfuric sau thời gian thu hỗn hợp gồm 85% đồng phân trans 15% đồng phân cis a) Hãy giải thích tượng b) Hãy tính chênh lệch lượng đồng phân 25oC c) Nêu nguyên nhân làm cho đồng phân trans bền đồng phân cis d) Sự chênh lệch lượng cấu dạng syn cấu dạng anti butan 3,7kJ/mol Chúng tự chuyển đổi lẫn nhiệt độ thường qua cấu dạng khuất với lượng lớn cấu dạng anti 15 kJ/mol Vì nhiệt độ thường trans- cis-but-2en không tự chuyển đổi lẫn ? 1.5 Hãy viết công thức Liuyt ghi rõ điện tích qui ước (nếu có) đồng phân ứng với công thức phân tử CHNO 1.6 Hãy rõ tiểu phân sau mang điện tích +, - trung hòa: H H N H H + H N H H H H C H H H C H H + H C H H H C H H B Thảo luận 1.0 a) Cần xem lại liên kết hợp chất ion hợp chất cộng hóa trị b) Cần xem lại định nghĩa đồng phân 1.1 a) ∆Hpư = lượng phá vỡ liên kết (dấu +) + lượng hình thành liên kết (dấu -) H3C-H + F-F → H3C-F + H-F E (kJ) : 410 155 425 564 ∆H = [410+155] + [(-425) + (-564)] = - 424 kJ b) H3C- H + Cl - Cl → H3C- Cl + H – Cl E (kJ) : 410 239 325 425 ∆H = (410+239) + [(-325) + (425)] = -101 kJ Phản ứng flo hoá trực tiếp toả nhiệt gấp lần phản ứng clo hoá, dẫn tới phân huỷ hiđrocacbon nên thu HF C 1.2 a) Chưa tính liên kết hidro: CH2(OH)2 → CH2=O + H2O ΔH hình thành: -2400 - 1606 -862 (kJ/mol) ΔH phản ứng: -1606 – 862 – (-2400) = -68 (kJ/mol) Thêm liên kết hidro: [CH2(OH)2 6H2O]; [CH2=O 2H2O] ΔH hình thành: - 2400 + x (-30 ) = 2580; -1606 + x (-30 ) = 1666 (kJ/mol) ΔH phản ứng: -2580 – (-1666) = 914 (kJ/mol) b) n CH2=O → -(-CH2-O-)-n c) CH2=O khơng có tác dụng diệt vi sinh vật mà cịn có tác dụng khâu mạch protein hợp chất hữu khác khiến chúng trở nên bền vững khó bị phân hủy d) CH2=O phản ứng khâu mạch với nhóm OH tinh bột làm cho dai Khi khơng cịn trạng thái tự dễ phát Vào thể giải phóng phản ứng bừa vào nhóm OH, NH hợp chất có tế bào 1.3 a) Dựa vào độ dài liên kết (trung gian liên kết đôi ba, liên kết đơn) xác định A thể khí H-N=C=O (xem thêm 1.5) b) A thể khí axit N dung dịch nước chuyển thành axit O, có lực axit lớn axit axetic: c) Dựa vào độ dài liên kết xác định công thức cấu tạo từ có phương trình phản ứng: 1.4 a) H C H3C H + H+ CH3 - H+ C 15% H H C H3C H C + CH3 - H+ H3C + H+ H H C C CH3 85% b) K = [trans-but-2-en] : [cis-but-2-en] = 85 : 15 = 5,67 ∆Go = - 2,303.RT.lgK = - 2,303.8,314.298.lg5,67 = - 4,3 kJ/mol Bỏ qua đại lượng T∆S (vì nhiệt độ thấp), coi chênh lệch lượng đồng phân 4,3 kJ/mol c) Đồng phân cis-but-2-en bền đồng phân trans-but-2-en lực đẩy Van de Van nhóm CH3 d) Năng lượng hoạt hoá chuyển từ cấu dạng anti sang cấu dạnh syn 15kJ/mol Năng lượng hoạt hoá chuyển từ cis- sang trans-but-2-en lớn, tối thiểu phải đủ để phá vỡ liên kết π (~263 kJ/mol) nên nhiệt độ thường chuyển đổi lẫn 1.5 +1 -1 H - C≡ N → O H-C=N : : -1 C : : +1 H-O C ≡ N H N = C = O H O - N O 1.6 Bước 1: Tính tổng số electron hóa trị nguyên tử tạo thành Bước 2: Đếm tổng số electron hóa trị có cơng thức Bước 3: So sánh tổng số electron đếm với tổng số electron hóa trị tính bước Nếu tiểu phân trung hịa điện, thiếu tiểu phân mang điện tích dương, thừa tiểu phân mang điện tích âm Bước NH3 5+3=8 Tính số e hóa NH4+ 5+4=9 CH4 CH3+ CH3 + = 4+3=7 4+3=7 8 CH34+3=7 trị Bước H H N H H + H N H H H H C H H H C H H (3x2)+2=8 4x2=8 4x2=8 3x2=6 Đếm số e Bước - = 3: So sánh + H C H H H C H H (3x2)+1=7 (3x2)+2=8 - = +1 - = - = - = 0 +1 - = -1 Hình học phân tử A Câu hỏi 2.0 a) Ở sách đại học có viết metan có tâm đối xứng, trục đối xứng bậc ba mặt phẳng đối xứng Hãy lí giải sai b) Ở sách đại học người ta phân chia đồng phân thành “đồng phân phẳng”, “đồng phân không gian” viết “Nếu chất đồng phân khác cấu trúc phẳng gọi đồng phân phẳng” (các sách khác gọi đồng phân cấu tạo) Hãy phân tích sai c) Hai cấu dạng có phải đồng phân ? 2.1 Dựa vào dấu hiệu công thức cấu tạo phân tử để nhận C, O, N trạng thái lai hóa sp3, sp2 hay sp ? Lấy ví dụ minh họa 2.2 Hãy cho biết dạng hình học phân tử sau (không xét chi tiết nhóm CH3): a) CH4 b) CH3OH c) NH3 d) CH2Cl2 e) CS2 g) H2O h) CH2O i) CH3-CO-CH3 2.3 a Ở phân tử metyl clorua có tối đa nguyên tử nằm mặt phẳng, có mặt phẳng ? b Phân tử metyl clorua có tâm đối xứng khơng, có mặt phẳng đối xứng khơng ? Nếu có c Ở phân tử 1,2-ddicloetan có tối đa nguyên tử nằm mặt phẳng, có mặt phẳng ? d) Dạng anti 1,2-đicloetan có tâm đối xứng khơng, có mặt phẳng đối xứng khơng ? Nếu có e Ở dạng anti etan, có nhóm H-C-C-H tạo thành đường thẳng khơng, có tối đa nguyên tử nằm mặt phẳng, có mặt phẳng ? Nếu có 2.4 a) Hãy mô tả chi tiết dạng ghế xiclohexan, có minh họa hình vẽ b) Hãy nêu nguyên nhân dẫn đến chuyển đổi hai dạng ghế xiclohexan 2.5 a) Hãy rõ số lượng tâm đối xứng, mặt phẳng đối xứng (nếu có) dạng ghế xiclohexan b) Ở dạng ghế xiclohexan có tối đa nguyên tử C nằm mặt phẳng, có mặt phẳng vậy? 2.6 Hãy giải thích : a) µ CO = µ SO = 1,6D b) µ CH Cl > µ CHCl 2 2.7 Phân tử hợp chất hữu A cơng thức C12H4Cl4O2 có tâm đối xứng có mặt phẳng đối xứng A bền với nhiệt, không làm màu dung dịch brom dung dịch kali pemanganat a) Hãy lập luận để xác định công thức cấu trúc A b) Hãy dự đoán trạng thái A nhiệt độ thường tính tan c) Hãy dựa vào cấu tạo để suy độ bền A ánh sáng, kiềm axit B Thảo luận 2.0 a) Tâm tứ diện tâm đối xứng b) Theo quan điểm tác giả “Nếu chất đồng phân khác cấu trúc phẳng gọi đồng phân phẳng” trans-1,2-dicloeten cis-1,2-dicloeten đồng phân phẳng tức chúng không thuộc loại đồng phân không gian! 2.1 Để xác định trạng thái lai hóa C, O, N dạng hình học phân tử hữu đơn giản cần làm sau: Bước Viết công thức cấu tạo khai triển phân tử Bước a) Nguyên tử (C, N, O) có liên kết đơn trạng thái lai hóa sp3 b) Nguyên tử (C, N, O) có liên kết đơi trạng thái lai hóa sp2 c) Nguyên tử (C, N, O) có liên kết ba liên kết đơi trạng thái lai hóa sp 10 mL • bình lọc chân khơng • Pipet, ml 10 ml • • Xi lanh có chia độ, 50 ml • Nhiệt kế, 110 ° C • buret, 50 ml • Nhiệt độ nóng chảy máy • Thanh khuấy • Bình rửa ống mao dẫn điểm nóng chảy • Miếng kính đồng hồ A Tổng hợp Aspirin, axit axetylsalixylic Cân xác 3,00 gam axit salixylic bình tam giác định mức 100 mL Thêm 6,00 mL anhyđrit axetic – giọt axit photphoric vào bình khuấy, trộn kỹ Đun nóng dung dịch đến khoảng 80 – 100oC cách đặt bình nước nóng khoảng 15 phút Thêm giọt 2,0 ml nước lạnh anhydrit axetic phân hủy hồn tồn sau thêm 40 mL nước làm mát dung dịch bình nước đá Nếu tinh thể không xuất hiện, dùng khuấy cà vào thành bình để tạo kết tinh Dùng giấy lọc để sử dụng lọc Lọc chất rắn cách lọc hút thông qua phễu Buchner rửa tinh thể với vài ml nước đá lạnh vào khoảng − 5oC Để kết tinh lại, cách hòa tan tinh thể vào cốc thêm 10 ml etanol, sau thêm 25 ml nước ấm Đậy cốc miếng kính đồng hồ kết tinh bắt đầu đặt cốc bình nước đá để hoàn tất kết tinh lại Áp dụng hút lọc mô tả bước Đặt sản phẩm vào giấy lọc với miếng kính đồng hồ sấy khô 100 ° C khoảng xem xét sản phẩm 10 Xác định điểm nóng chảy (135 ° C) để xác minh độ tinh khiết B Xác định lượng axit acetylsalicylic Hòa tan 0,5 g aspirin vào 15 ml etanol bình tam giác 250 ml Thêm 20 mL dung dịch NaOH 0.50 mol·L-1 Để tăng tốc độ phản ứng thủy phân, đun nóng mẫu cốc nước khoảng 15 phút sau bổ sung hai ba chip sơi vào bình xốy bình 219 Chú ý: Tránh đun sơi, mẫu bị phân hủy Làm lạnh mẫu đến nhiệt độ phòng thêm 2- giọt thị phenolphtalein vào bình Màu sắc dung dịch màu hồng nhạt Nếu dung dịch khơng màu thêm ml dung dịch NaOH 0,50 mol L-1 lặp lại bước Ghi lại tổng khối lượng dung dịch NaOH 0,50 mol.L-1 thêm vào Chuẩn độ bazơ thừa dung dịch dung dịch HCl 0,30 mol.L-1 màu hồng biến dung dịch trở nên đục Ghi lại khối lượng dung dịch HCl 0,30 mol.L-1 thêm vào Lặp lại bước chuẩn độ hai lần cách sử dụng hai mẫu Xử lý liệu Tính hàm lượng Aspirin chuẩn bị: Axit salixylic Anhyđrit axetic Axit axetylsalixylic Axit axetic Khối lượng aspirin theo lý thuyết: n(salicylic acid) = 3,00 13812 , = 0,0217 mol, n(aspirin) = 0,0217 mol Khối lượng aspirin = 0.0217×180,2 = 3.906 g Thực nghiệm: Khối lượng sản phẩm khô (aspirin) thu theo thực nghiệm = 3,03 g n(aspirin) hay 3,03/180,2 = 0,01682 mol Hàm lượng aspirin = 3,03 × 100% = 3,91 77% Hàm lượng thấp độ tan aspirin nước lạnh Tính lượng axit axetylsalixylic có mẫu asppirin n(axit axetylsalixylic) theo lý thuyết= 1,00g 180,0g/mol = 5.55 mmol 40 ml NaOH 0,5 M chứa 20 mmol Chuẩn độ 1,00 g mẫu với HCl 0.30 M, thực nghiệm dùng trung bình 27.0 ml 220 27 ml HCl 0,3M chứa 8,10 mmol n(NaOH dùng phản ứng với axit axetylsalixylic) = 20.0 − 8.10 = 11.9 mmol 1,0 mol axit axetylsalixylic phản ứng với 2,0 mol NaOH nên n (axit axetylsalixylic) = 11,9 = 5.95 mmol Để loại bỏ axit axetic tạo sau phản ứng, trình kết tinh lại (tái kết tinh) lặp lặp lại rửa mẫu nước dư Do lượng mẫu giảm từ 1,50 g đến 1,05 g Trong chuẩn độ tái kết tinh 1,00 g mẫu với HCl 0.30 M, thực nghiệm dùng trung bình 28.9 ml 28,9 ml HCl 0,30M chứa 8,67 mmol n(NaOH dùng phản ứng với axit axetylsalixylic) = 20,0 − 8,67 = 11,3 mmol 1,0 mol axit axetylsalixylic phản ứng với 2,0 mol NaOH nên n (axit axetylsalixylic) = 11,3 = 5,67 mmol Tính độ tinh khiết aspirin biểu thị tỷ lệ phần trăm khối lượng Điểm nóng chảy mẫu 132oC mẫu không tinh khiết Khối lượng axit axetylsalixylic tìm thấy (b) nhiều so với lý thuyết phương pháp tính cho thấy khơng axit axetylsalixylic mà axit salixylic sản phẩm phụ axit axetic khơng phản ứng Vì ảnh hưởng đến độ tinh khiết mẫu aspirin Bài Thủy phân N-axetyl-alanin enzim; ví dụ q trình hóa học thân thiện với mơi trường Lí thuyết: Phản ứng sinh học xúc tác enzim Nhiều enzim biểu lộ khả chọn lọc cao thường xúc tác chọn lọc cho đồng phân đối quang hỗn hợp triệt quang Trong hóa học đại enzim dùng cho nhiều trình tiến hành ống nghiệm, đặc biệt tổng hợp đồng phân quang học tinh khiết Thí nghiệm xem xét thủy phân N-axetyl-alanin với enzim axylaza I (acylase I) Sơ đồ phản ứng nêu đây: 221 Hỗn hợp raxemic N-axetyl-alanin N-axetyl-alanin alanin Có thể theo dõi diễn tiến phản ứng dựa tạo thành alanin nhờ phản ứng với ninhidrin ninhidrin indan-1,2,3-trion alanin anion màu tím lmax = 592 nm Hóa chất cần thiết: Mã an tồn: N-axetyl-alanin raxemic (265 mg) R-S- Acylase I (10 mg) Liti hidroxit (85 mg) R-SR 23-34 S 45-26-27-36/37/39 Dung dịch ninhidrin (Sigma N1632) (2 mL) R 11-20/21/22-34 S 16-26-27-36/37/39 Dimetyl sunfoxit (khỏang 70 mL) Đệm liti axetat pH 5,2 R 36/37/38 S 26-36-23 R 20/21/22-63 S 22-36 Tiến hành: Hòa tan 262 mg (2,0 mmol) hỗn hợp raxemic N-axetyl-alanin 10 mL nước Sau thêm từ từ khuấy nhẹ dung dịch chứa 84 mg (2,0 mmol) liti hidroxit monohidrat mL nước Theo dõi pH giấy pH đến đạt pH = Thêm dung dịch acylase I (10 mg) nước đồng thời khuấy mạnh phút [ Điều chế dung dịch enzim cách thêm enzim vào mL nước lọc lọc thủy tinh nhỏ phủ với diatomit] Kế tiếp, thêm nước vào để thể tích tổng cộng đạt xác 20,0 mL Hỗn hợp phản ứng giữ nhiệt độ 37°C (chưng cách thủy) 60 phút Dùng ống tiêm pipet nhỏ lấy xác 0,25 mL dung dịch enzim cho vào 222 ống nghiệm thêm 1,25 mL ninhidrin (Sigma N 1632), (1.25 mL) Đun nóng hỗn hợp nước sơi khoảng 20 phút, lúc có màu tím thẫm Sau để nguội, cho hỗn hợp vào dung dịch đệm có chứa dung dịch liti axetat M (pH = 5,2) dimetyl sulfoxit theo tỉ lệ : ống đong 250 mL Điều chỉnh thể tích đến 250 mL Sau đo hấp thụ phổ kế l = 592 nm Dùng ninhidrin dung dịch đệm (liti axetat dimetyl sulfoxit) để tham chiếu e purple complex = 13350 L mol–1 cm–1 Ghi lại số liệu sau: Nồng độ ban đầu hỗn hợp raxemic N-axetyl-alanin Hấp thụ l = 592 nm Tính số mmol alanin tạo thành phản ứng enzim Dùng định luật LambertBeer Tính phần trăm chuyển hóa Câu hỏi: 9-1 Alanin tạo thành có quang hoạt khơng? 9-2 N-axetyl-alanin không quang hoạt, quang hoạt hay tinh khiết mặt quang học chuyển hóa nhỏ 50%? 9-3 Cũng câu hỏi chuyển hóa đạt xác 50%? 9-4 Có thể chuyển hóa 50% hay khơng? Ghi quan trọng: Nếu thời gian cho phép, dừng phản ứng sau 10, 25, 40 60 phút để xác định nồng độ alanin trường hợp Từ đó, vẽ đồ thị biểu diễn nồng độ alanin theo thời gian, ước lượng thời gian phản ứng tối ưu Bài 10 - Phản ứng ngưng tụ andol thân thiện với môi trường Lý thuyết 223 Để cố gắng thân thiện với môi trường, người ta ngày ý nhiều đến việc giảm thiểu lượng lớn dung môi dùng phản ứng hóa học Trong thí nghiệm sau, phản ứng andol thực khơng có dung mơi Thiết bị Hóa chất sử dụng Thiết bị −Cốc thủy tính 25 cm3 Hóa chất − 3,4-dimetoxibenzandehit (DMBA) −Bình tam giác 100 cm3 − 1- indanon (C9H7ON) −Thìa kim loại − NaOH −Đũa thủy tinh − HCl 3M −pH kế − C2H5OH (ethanol) −Phễu Hirsch − (C2H5)2O (diethyl ethe) −Phễu Buchner − C7H14 (Heptane) −Bơm hút chân khơng − CH3COOC2H5 (ethyl ethanoat) −Thiết bị phân tích sắc ký lớp mỏng TLC −Đèn tử ngoại (UV) Tiến hành Cho 3,4-dimetoxibenzandehit (DMBA 0,50 g; 3,0 mmol) 1-indanon (0,40 g; 3,0 mmol) vào cốc thủy tinh dung tích 25 cm3 Dùng thìa kim loại để nghiền nhỏ hai chất rắn cọ xát chúng tạo chất dầu Cho NaOH (0,1 g; 2,5 mmol) vào hỗn hợp phản ứng, có sinh vón cục phải nghiền nhỏ tiếp tục cọ xát hỗn hợp chuyển thành chất rắn 224 Để yên hỗn hợp 20 phút Sau thêm cm dung dịch HCl 3M cọ xát quanh cốc để đẩy xuống tất sản phẩm bám thành cốc Dùng đũa thủy tinh đầu để nghiền nhỏ vón cục xuất a) Đo ghi lại pH dung dịch Lọc chân không qua phễu Hirsch để tách lấy sản phẩm thô Tráng cốc với cm dung dịch HCl 3M dùng để rửa sản phẩm thơ phễu Hirsch, tiếp tục hút chân không thêm 10 phút để làm khô sản phẩm b) Ghi lại khối lượng sản phẩm thơ (có thể cịn ướt) cho vào lọ dán nhãn ’CPA’ Chạy sắc kí lớp mỏng (TLC) với hệ dung mơi Et2O:heptane (1:1) để kiểm tra phản ứng kết thúc hay chưa Cho sẵn hai chất đầu pha etyl etanoat Pha sản phẩm thơ vào etyl etanoat [Lưu ý: sử dụng tất mỏng cho, cần nạp cho vào túi nilon có khóa (Ziploc bag), ghi tên số báo danh Đây mỏng mà thí sinh vẽ vào phiếu trả lời.] c) Dùng đèn tử ngoại (UV) để phát vệt chất; lấy bút chì khoanh trịn vị trí vệt; chép (copy) mỏng vào phiếu trả lời, sau cho mỏng vào túi nilon có khóa (Ziploc bag), ghi số báo danh Xác định R F ghi lại giá trị tìm Dùng bình tam giác 100 cm3 có khuấy từ để kết tinh sản phẩm thô hệ dung môi 9:1 EtOH:H2O (Lưu ý: dùng phễu thủy tinh để lọc nóng, cần phải có q trình để loại lượng nhỏ tạp chất không tan) Dùng đũa thủy tinh đầu để nghiền chất vón cục có Để nguội bình nón chứa dung dịch lọc đến nhiệt độ phịng sau làm lạnh chậu đá (dùng khay xốp polistyren để làm chậu đựng đá) giờ, sau lọc qua phễu Busnơ (Buchner) để thu sản phẩm sạch, hút thêm 10 phút cho khô sản phẩm Cho sản phẩm vào lọ dán nhãn ‘RPA’ ghi số báo danh d) Ghi lại khối lượng sản phẩm tinh chế e) Vẽ cấu trúc có sản phẩm A, dựa thông tin cho phiếu trả lời 225 f) Phổ 13C NMR A dẫn trang sau Các pic dung môi CDCl 3, đánh dấu (*) Dựa vào phổ kết luận công thức A Đánh dấu câu trả lời phiếu trả lời g) Tính hiệu suất phần trăm sản phẩm tinh chế, dựa công thức ứng với cấu trúc mà bạn nêu Bài 11 Tổng hợp Benzylhydantoin Lý thuyết α-Amino axit viên gạch xây dựng peptit protein Chúng thường dùng làm vật liệu ban đầu tổng hợp dược phẩm Trong thí nghiệm S-phenylalanine A thiên nhiên chuyển theo hai bước thành benzylhydantoin C, chất trung gian hữu ích để điều chế dẫn xuất có hoạt tính sinh lí khác BƯỚ C1 O H2N OH BƯỚ C2 O 1) NaOCN, NaOH (aq) HN 2) HCl (aq), 25 oC O B A Khố i lượng phâ n tử=165,19 O HCl (aq), 80 oC OH NH2 Khố i lượng phâ n tử=208,22 Phương pháp tiến hành BƯỚC − Sử dụng phương pháp phân tích sắc kí lớp mỏng TLC − Sử dụng phương pháp chưng cách cát BƯỚC − Sử dụng phương pháp phân tích sắc kí lớp mỏng TLC − Sử dụng phương pháp chưng cách cát − Sử dụng đèn cực tím (UV) 226 HN C NH O Khố i lượng phâ n tử=190,20 BƯỚC Giữ lại lượng nhỏ chất ban đầu A để phân tích sắc kí lớp mỏng TLC (xem đây) Cho (S)-phenylalanin A (500 mg, mmol, lượng xác ghi nhãn lọ nhỏ) vào bình cầu cổ dài, thêm natri xianat (300mg; 4,6 mmol), nước (3 mL) cá từ (stirring bar) Thêm hai giọt dung dịch natri hidroxit (1M) nước vào huyền phù khuấy Bình cầu nối với ngưng tụ đun nóng hỗn hợp phản ứng đến 80 oC chưng cách cát vừa đồng thời sử dụng khuấy từ Quan trọng Để đạt đến nhiệt độ thích hợp kịp thời khơng nhiều thời gian, mở điện để nung cát bắt đầu thí nghiệm Dùng nhiệt kế để kiểm tra thường xuyên cẩn thận nhiệt độ cát Sau đun nóng hỗn hợp phản ứng 80 oC 30 phút, để nguội dung dịch suốt thu nhiệt độ phòng đổ vào cốc nhỏ hình nón Rửa bình cầu với nước Axit hóa dung dịch cách thêm giọt axit clohidric (4 M) đến pH < đồng thời khuấy từ Thêm nước vào huyền phù trắng thu để dễ khuấy Lọc kết tủa trắng cách hút, rửa kết tủa nước lấy dư (trên lọc) rửa hai lần với lượng nhỏ di-isopropyl ete để loại hầu bám vào Dẫn xuất ure B để lọc hút phút để loại bỏ nhiều tốt dung mơi cịn sót lại Một lượng nhỏ dẫn xuất ure B tạo thành giữ lại để phân tích sắc kí lớp mỏng TLC sau BƯỚC Dẫn xuất ure B chuyển sang bình cầu cổ dài thêm axit clohidric (4 M, mL) Cho cá từ vào, khuấy kĩ huyền phù đun nóng đến 80 oC chưng cách cát Thu dung dịch suốt Sau thời gian phản ứng khoảng 30 phút, hỗn hợp phản ứng (lúc có chút kết tủa) để nguội đến nhiệt độ phòng Lọc huyền phù thu cách hút, rửa kĩ với nước sau rửa hai lần với lượng 227 nhỏ di-isopropyl ete Sản phẩm để lại lọc đểt hút phút Sau thu lấy giấy lọc để khơ khơng khí 30 phút Sản phẩm cuối C, chất B chất ban đầu A (xem trên) đem phân tích sắc kí lớp mỏng TLC Để phân tích, lượng nhỏ chất hòa tan lượng axeton tinh khiết Các mẫu nhỏ dung dịch cho lên TLC cách dùng ống mao dẫn cấp Sự phân tích tiến hành lần với hai TLC Các TLC xử lí với chất rửa giải dung dịch axit fomic 2% etyl axetat Sau rửa giải, phân tích TLC đèn cực tím (UV-lamp) Đánh dấu rõ vạch đầu (starting line), vạch cuối (front line) điểm kích hoạt cực tím (UV-active spots) bút chì Sao chép sơ đồ vào ô Tờ Bài làm Các trị số Rf xác định Cuối cùng, gói TLC với kết phân tích tốt parafilm để vào túi nhựa (plastic bag) dùng băng dính dán lại Sản phẩm cuối C chuyển vào lọ nhỏ xác định khối lượng rỗng trước (khối lượng ghi nhãn) Cân lọ chứa sản phẩm tính hiệu suất sản phẩm C Giáo viên kiểm tra chất lượng benzylhydantoin học sinh điều chế xác định điểm nóng chảy thiết bị đo điểm nóng chảy tự động 228 CÁC CẢNH BÁO VỀ CÁC NGUY HIỂM CÓ THỂ GẶP VÀ KHUYẾN CÁO VỀ AN TỒN TRONG KHI LÀM THÍ NGHIỆM Cảnh báo nguy đặc biệt (Kí hiệu R - Risk) R Gây nổ dạng khô R Nguy nổ va đập, ma sát, có lửa nguồn gây cháy khác R Nguy gây nổ cao va đập, ma sát, có lửa nguồn gây cháy khác R Tạo hợp chất nổ kim loại nhạy R Đun nóng gây nổ R Gây nổ tiếp xúc khơng tiếp xúc với khơng khí R Có thể gây cháy R Tiếp xúc với vật liệu cháy gây cháy R Gây nổ trộn với chất dễ cháy R 10 Có thể cháy R 11 Dễ cháy R 12 Rất dễ cháy R 13 Khí hóa lỏng dễ cháy R 14 Phản ứng mãnh liệt với nước R 15 Tiếp xúc với nước giải phóng khí dễ bốc cháy R 16 Gây nổ trộn với chất oxi hóa R 17 Tự bốc cháy khơng khí R 18 Khi sử dụng, tạo hỗn hợp với khơng khí gây cháy nổ R 19 Có thể tạo peoxit gây nổ R 20 Nguy hiểm hít vào R 21 Nguy hiểm tiếp xúc với da R 22 Nguy hiểm nuốt vào R 23 Ngộ độc hít vào R 24 Ngộ độc tiếp xúc với da R 25 Ngộ độc nuốt vào R 26 Rất độc hít vào R 27 Rất độc tiếp xúc với da 229 R 28 Rất độc nuốt vào R 29 Tiếp xúc với nước giải phóng khí độc R 30 Khi sử dụng, dễ cháy R 31 Tiếp xúc với axit giải phóng khí độc R 32 Tiếp xúc với axit giải phóng khí độc R 33 Gây nguy hiểm tác động tích lũy R 34 Gây bỏng R 35 Gây bỏng nặng R 36 Gây cay mắt R 37 Kích thích hệ hơ hấp R 38 Gây mẩn ngứa da R 39 Nguy hiểm tác động nghiêm trọng loại bỏ R 40 Có thể nguy hiểm tác động nghiêm trọng loại bỏ R 41 Nguy hiểm gây hỏng mắt nặng R 42 Có thể gây sổ mũi hít vào R 43 Có thể gây mẫn ngứa tiếp xúc với da R 44 Nguy gây nổ đun nóng bình kín R 45 Có thể gây ung thư R 46 Có thê gây tổn hại gen R 47 Có thê gây tổn hại phôi R 48 Nguy hiểm bị tổn hại kéo dài Khuyến cáo an tồn (Kí hiệu S - Safety) S Nút kín bình chứa S Để cách xa tầm với trẻ S Giữ nơi thoáng mát S Bảo quản cách xa khu dân cư S Bảo quản bình chứa điều kiện (chất lỏng nhà sản xuất đưa dẫn riêng) S Bảo quản điều kiện (khí trơ nhà sản xuất dẫn riêng) S Bảo quản bình chứa dạng đóng kín S Bảo quản bình chứa khơ 230 S Bảo quản bình chứa nơi thơng gió S 10 Bảo quản bình chứa chất bình dạng ướt S 11 Tránh tiếp xúc với không khí S 12 Khơng bảo quản bình chứa dạng kín S 13 Bảo quản cách xa thực phẩm, nước uống thực phẩm cho gia súc S 14 Bảo quản cách xa ( chất đố kị phải nhà sản xuất định) S 15 Bảo quản cách xa nhiệt S 16 Bảo quản cách xa nguồn phát lửa Cấm hút thuốc S 17 Bảo quản cách xa chất dễ cháy S 18 Tiếp xúc mở bình chứa hố chất cẩn thận S 19 Khi sử dụng hóa chất khơng ăn uống đồng thời S 20 Khi sử dụng hóa chất khơng hút thuốc S 21 Khơng hít bụi hóa chất S 22 Khơng hít khí/khói/ hơi/ khí phun sương S 23 Tránh tiếp xúc hóa chất với da S 24 Tránh hóa chất bắn vào mắt S 25 Trong trường hợp bị bắn vào mắt, phải rửa với nhiều nước đến quan y tế S 26 Cởi bỏ áo quần bị nhiễm bẩn hóa chất S 27 Khi bị dính vào da, rửa với lượng nhiều (do nhà sản xuất định) S 28 Không làm khơ kiệt bình chứa S 29 Khơng cho nước vào sản phẩm S 30 Bảo quản cách xa chất gây cháy S 31 Cần có biện pháp đề phịng phóng điện S 32 Tránh va đập ma sát S 33 Chất bình chứa phải loại bỏ theo cách an tồn thích hợp S 34 Mặc quần áo bảo vệ thích hợp S 35 Đeo găng tay thích hợp S 36 Trong trường hợp khơng đủ thơng thống, phải đeo thiết bị trợ hô hấp S 37 Đeo phương tiện bảo vệ mắt/ mặt 231 S 38 Để vệ sinh sàn vật dụng bị nhiễm bẩn hóa chất này, cần sử dụng (do nhà sản xuất định) S 39 Trong trường hợp cháy và/ nổ khơng hít khói S 40 Trong thời gian phun khói / phun sương phải đeo thiết bị trợ hơ hấp thích hợp S 41 Trong trường hợp cháy, sử dụng (chỉ rõ xác dùng loại dụng cụ cứu hỏa Nếu nước làm tăng nguy KHÔNG dùng nước) S 42 Nếu cảm thấy người không khỏe, đến quan y tế (có biển dẫn) S 43 Trong trường hợp tai nạn người không khỏe đến quan y tế (có biển dẫn) Ví dụ ý nghĩa R S Di-isopropyl ete (Di-isopropyl ether) Cơng thức C6H14O Điểm nóng chảy Khối lượng phân tử 102,17 -85 oCĐiểm sôi 68 oC Khối lượng riêng 0,72 g/cm3 R11 Rất dễ cháy R19 Có thể tạo peoxit dễ nổ R66 Làm cho da khô nứt bị dây nhiều lần R67 Hóa chất dạng gây chóng mặt buồn nơn S9 Giữ nơi thơng gió S16 Tránh tia lửa - Không hút thuốc S29 Không đổ vào hệ thống nước S33 Cần có biện pháp chống phóng tĩnh điện Axit clohidric (Hydrochloric acid) Công thức HCl Khối lượng phân tử 36,46 Khối lượng riêng 0,909 R11 Rất dễ cháy R37/38 Gây ngứa mắt, hệ thống hô hấp da S16 Tránh tia lửa - Không hút thuốc S26 Nếu rơi vào mắt, rửa với nhiều nước xin trợ giúp y tế S45 Khi bị tai nạn thấy không khỏe, xin trợ giúp y tế (nếu có thể, mang theo nhãn hóa chất) 232 S7 Cần giữ bình thật kín Metanol (Methanol) Cơng thức CH4O Điểm nóng chảy Khối lượng phân tử -98 oC Điểm sôi 32,04 65 oC Khối lượng riêng 0,79 g/cm3 R11 Rất dễ cháy R23-25 Rất độc ngửi, tiếp xúc với da uống R39/23 Rất độc gây hệ nghiêm trọng hồi phục ngửi, tiếp 24/25 xúc với da uống S7 Cần giữ bình thật kín S16 Tránh tia lửa –Không hút thuốc S36/37 S45 Mang bao tay mặc y phục bảo hộ Khi gặp tai nạn cảm thấy không khỏe, xin trợ giúp y tế (nếu có thể, mang theo nhãn hóa chất) 233 ... cô giáo dạy hóa học cho học sinh giỏi phải giành nhiều thời gian để chuẩn bị giảng cho năm học mới; có tham gia đào tạo học sinh giỏi hóa học trường chuyên hiểu vất vả cống hiến thầm lặng cho. .. giảng thầy cô giáo nhiều năm tham gia giảng dạy cho học sinh giỏi hóa học Việt Nam Để hiểu vùng đất tốt xuyên qua để hiểu ý nghĩa đợt tập huấn cốt cán giáo viên chun hóa học tồn quốc Bộ Giáo dục Đào... tuệ lớp trẻ lớn lên Tại tất thầy giáo dạy chun hóa nước không hợp tác giúp đỡ lẫn để hiệu đào tạo nhiều lần sân chơi trí tuệ giành cho tài hóa học trẻ? Cuốn tài liệu này, cơng việc có hiệu thực