II. Hợp chất đơn chức
3. Anđehit Xeton
3.1. Cấu trúc
Trong nhóm cacbonyl (>C=O) nguyên tử Cacbon mang liên kết đôi ở trạng thái lai hóa sp2.
Liên kết C=O gồm một liên kết σ bền và một liên kết πkém bền. Góc giữa các liên kết ở nhóm >C=O giống với góc giữa các liên kết >C=C< tức là
≈120o. Trong khi liên kết C=C hầu như không phân cực, thì liên kết >C=O bị phân cực mạnh: nguyên tử Oxi mang một phần điện tích âm, δ-, nguyên tử Cacbon mang một phần điện tích dương, δ+.
C O R H anđehit và C O R R' xeton
3.2. Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi a. Quy luật
- Khác với ancol, giữa các phân tử anđehit hoặc xeton không có liên kết hiđro nên nhiệt độ sôi và nhiệt độ nóng chảy thấp hơn nhiều (xem bảng)
Bảng 7: Hằng số vật lí của một số hợp chất cacbonyl
Công thức ts, oC tnc, oC Độ tan, g/100g ở to thường
HCH=O -21 -91 Tan nhiều
CH3CH=O 21 -124 ∞ CH3CH2CH=O 49 -82 16 CH3CH2CH2CH=O 76 -99 7 C6H5CH=O 179 -26 0,3 CH3 – CO – CH3 56 -95 ∞ CH3 – CO – CH2CH3 80 -86 26 CH3 – CO – CH2CH2CH3 102 -78 5,5 C6H5 – CO – CH3 202 20 0,2 C6H5 – CO – C6H5 306 49 Không tan CH2=CH – CH=O 52 -88 40 CH2=C=O -41 -151 -
- Tuy nhiên, anđehit và xeton có nhiệt độ sôi cao hơn hiđrocacbon tương ứng chủ yếu vì nhóm C=O phân cực (giá trị µ khoảng 2,7D)
Hình 10: Sự phụ thuộc nhiệt độ sôi của anđehit – xeton vào phân tử khối và so sánh với ankan
- Hợp chất mạch phân nhánh có nhiệt độ sôi thấp hơn đồng phân không phân nhánh
b. Giải thích
- Khác với ancol, giữa các phân tử anđehit hoặc xeton không có liên kết hiđro.
- Có nhiệt độ sôi cao hơn hiđrocacbon tương ứng chủ yếu vì nhóm C=O phân cực (momen lưỡng cực trung bình khoảng 2,7D)
3.3. Tính tan a. Quy luật
Hai anđehit đầu dãy đồng đẳng dễ tan trong nước; các anđehit cao hơn ít tan hoặc không tan trong nước.
Các anđehit thơm hầu như không tan trong nước.
b. Giải thích
Đa số các hợp chất cacbonyl có mômen lưỡng cực vào khoảng 2,7D. Giá trị này biến đổi theo bản chất của nhóm thế ở nhóm cacbonyl.
- Do momen lưỡng cực nhỏ nên fomandehit có độ tan trong nước kém axetandehit và axeton. Ngược lại benzandehit và axetophenon có momen lưỡng cực lớn nhưng gốc hiđrocacbon lớn nên rất ít tan trong nước.
Các andehit – xeton có khả năng tạo liên kết hiđro với nước. Do vậy, các chất đầu dãy dễ tan trong nước.
3.4. Áp dụng vào giảng dạy trong chương trình hóa học phổ thông
Trong quá trình giảng dạy về anđehit và xeton cần lưu ý:
- Sử dụng phương tiện, dụng cụ trực quan cho học sinh thấy rõ cấu trúc phân tử của anđehit và xeton, chỉ rõ các liên kết có trong phân tử.
- Dựa vào nhiệt độ sôi và nhiệt độ nóng chảy liên hệ bảo quản anđehit và xeton.
- Ở điều kiện thường anđehit C1 và C2 là chất khí, các anđehit khác là chất lỏng hoặc chất rắn; các xeton là chất lỏng hoặc chất rắn.
4. Axit cacboxylic [3][6][7][8][11][12] 4.1. Cấu trúc