1.1. Cấu trúc phân tử
Polime thuộc hợp chất cao phân tử nên cấu trúc của chúng phức tạp hơn rất nhiều so với cấu trúc của các hợp chất thấp phân tử.
Polime có nhiều dạng cấu tạo :
- Dạng mạch không phân nhánh : Các mắt xích monome liên kết với nhau tạo thành dạng mạch dài không phân nhánh.
- Dạng mạch phân nhánh : Các mắt xích monome liên kết với nhau tạo thành mạch phân nhánh.
- Mạch không gian : Giữa các mạch phân tử polime có các nhóm nguyên tử làm cầu nối, tạo thành mạng không gian.
1.2. Nhiệt độ sôi và nhiệt độ nóng chảy a. Quy luật
- Polime không có điểm nóng chảy xác định mà nóng chảy trong một khoảng nhiệt độ khá rộng, khi nóng chảy tạo thành chất lỏng có độ nhớt rất cao. Một số polime khi đun nóng bị phân hủy.
- Polime có cấu tạo mạch không phân nhánh thường dễ bị nóng chảy. - Những polime có cấu tạo mạng không gian hầu như không nóng chảy.
a. Giải thích
- Các phân tử polime không tồn tại riêng rẽ mà chồng chất lên nhau tạo thành tổ hợp lớn vì vậy phân tử khối của polime rất lớn nên nó có điểm nóng chảy và nhiệt độ sôi cao.
- Tinh thể polime thuộc loại tinh thể có khuyết tật tức là luôn luôn xen lẫn những vùng không có tính trật tự của tinh thể mà không thể tách ra khỏi tinh thể được.
- Các polime đều ở trạng thái nhựa dẻo hoặc rắn nên khi nóng chảy tạo thành chất lỏng có độ nhớt cao.
- Polime cấu trúc mạch không phân nhánh dễ nóng chảy hơn polime cấu trúc mạng không gian do cấu trúc này làm cản trở quá trình nóng chảy, cấu trúc mạng không gian rộng khó chịu tác dụng bởi nhiệt.
1.3. Tính tan a. Quy luật
- Đa số polime khó tan trong các dung môi thông thường. Một số polime tan được trong một vài dung môi, nhưng tan chậm và ít. Quá trình hòa tan diễn ra chậm chạp.
- Những polime có cấu tạo mạng không gian không tan trong bất kì dung môi nào.
b. Giải thích
- Polime có kích thước, khối lượng phân tử rất lớn, lực hut Van đec Van giữa các phân tử rất lớn, cấu trúc và thành phần phức tạp nên khó tan trong các loại dung môi.
- Những polime cấu tạo mạch không phân nhánh dễ tan do thành phần cấu tạo chủ yếu là các gốc ưa nước.
- Những polime có cấu tạo mạng không gian không tan bất kì dung môi nào bởi thành phần của những polime này phức tạp, giữa các mạch phân tử polime có các cầu nối tạo thành mạng không gian nên khó tương tác với phân tử của các dung môi.
1.4. Áp dụng vào giảng dạy trong chương trình hóa học phổ thông
Trong quá trìng giảng dạy cần lưu ý :
- Sử dụng hình ảnh minh họa cấu trúc của polime để học sinh tiếp cận. - Tổ chức giảng dạy cho học sinh liên hệ thực tế về polime.
- Giáo viên giải thích rõ hơn về cấu trúc của polime từ đó nêu ảnh hưởng đến tính chất vật lí của chúng.
- Tính chất vật lí :
+ Hầu hết các polime đều là những chất rắn, không bay hơi, không có nhiệt độ nóng chảy xác định. Khi nóng chảy cho chất lỏng nhớt, để nguội sẽ lại rắn. Một số polime không nóng chảy mà bị phân hủy khi đun nóng gọi là chất nhiệt rắn.
+ Đa số polime không tan trong các dung môi thông thường, một số tan được trong dung môi thích hợp tạo ra dung dịch nhớt.
PHẦN III: KẾT LUẬN
Sau quá trình nghiên cứu và tổng hợp tài liệu, đồng thời với những thông tin thu nhận được đề tài đã đạt được một số kết quả nhất định.
Đề tài đã tìm hiểu cấu trúc phân tử của các hợp chất hữu cơ. Mặt khác, từ cấu trúc phân tử của các hợp chất đó, những liên kết trong cấu tạo của hợp chất đề tài đã tổng kết và rút ra quy luật biến đổi tính chất vật lí của các hợp chất đồng thời giải thích chỉ ra nguyên nhân để giải thích những quy luật biến đổi tính chất của các hợp chất hữu cơ của các hợp chất hiđrocacbon, hợp chất có chứa nhóm chức, hợp chất cao phân tử - polime.
Thông qua đề tài này, giúp học sinh hiểu rõ hơn về đặc điểm cấu trúc, các liên kết yếu trong hợp chất, và ảnh hưởng của chúng đến tính chất vật lí của các hợp chất hữu cơ. Đồng thời học sinh nắm được các quy luật và nguyên nhân sự thay đổi đến tính chất vật lí đó. Mặt khác, đề tài giúp các giáo viên sử dụng để giảng dạy về tính chất vật lí của các hợp chất hữu cơ trong chương trình hóa học phổ thông, chương trình hóa học hữu cơ lớp 11, 12.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Lương Duyên Bình, (1997), Vật lí đại cương, Cơ – Nhiệt, Nhà xuất
bản Giáo dục.
[2] Nguyễn Cương, (2007), Giáo trình Phương pháp dạy học hóa học,
Nhà xuất bản Đại học sư phạm.
[3Trần Quốc Sơn, (1977), Cơ sở lý thuyết hóa hữu cơ, Tập 1, Cấu tạo, quan hệ giữa cấu tạo và tính chất, Nhà xuất bản Giáo dục.
[4] Trần Quốc Sơn, Đặng Văn Liếu, (2005) Giáo trình Cơ sở hóa học hữu
cơ, Tập một, Nhà xuất bản Đại học sư phạm.
[5] Đỗ Đình Rãng, Nguyên Hồ, (1997) Hóa học Hữu cơ, Tập I, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội.
[6] Trần Quốc Sơn, Đặng Văn Liếu, (2005), Giáo trình Cơ sở hóa học hữu cơ, Tập hai, Nhà xuất bản đại học sư phạm.
[7] Đỗ Đình Rãng, Đặng Đình Bạch, Nguyễn Thị Thanh Phong, (2012)
Hóa học hữu cơ 2, Nhà xuất bản Giáo dục Việt Nam.
[8] Đỗ Đình Rãng, Nguyên Hồ, (1997) Hóa học Hữu cơ, Tập II, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội.
[9] Trần Quốc Sơn, Đặng Văn Liếu, Nguyễn Văn Tòng,( 2007) Giáo trình Cơ sở hóa học hữu cơ, Tập ba, Nhà xuất bản Đại học sư phạm.
[10] Đỗ Đình Rãng, Đặng Đình Bạch, Lê Thị Anh Đào, Nguyễn Mạnh Hà, Nguyễn Thị Thanh Phong, (2012) Hóa học hữu cơ 3, Nhà xuất bản Giáo dục
Việt Nam.
[11] Lê Xuân Trọng, Nguyễn Hữu Đỉnh, Lê Chí Kiên, Lê Mậu Quyền, (2012) Hóa học 11 nâng cao, Nhà xuất bản Giáo dục Việt Nam.
[12] Nguyễn Xuân Trường, Lê Mậu Quyền, Phạm Văn Hoan, Lê Chí Kiên, (2007) Hóa học 11 cơ bản, Nhà xuất bản Giáo dục.
[13] Lê Xuân Trọng, (2012) Hóa học 12 nâng cao, Nhà xuất bản Giáo dục
Việt Nam.
[14] Nguyễn Xuân Trường, (2012) Hóa học 12 cơ bản, Nhà xuất bản
MỤC LỤC
PHẦN I: MỞ ĐẦU ... 1
1. Lí do chọn đề tài ... 1
2. Khách thể và đối tượng nghiên cứu ... 1
3. Mục đích nghiên cứu ... 1
4. Nhiệm vụ nghiên cứu ... 2
5. Phương pháp nghiên cứu ... 2
6. Nội dung đề tài ... 2
PHẦN II: NỘI DUNG ... 3
CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÍ THUYẾT ... 3
1.1 Những khái niệm cơ bản ... 3
1.1.1. Nhiệt độ sôi ... 3
1.1.2. Nhiệt độ nóng chảy ... 3
1.1.3. Tính tan ... 3
1.2. Quy luật chi phối nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi ... 3
1.3. Quy luật chi phối tính tan ... 4
1.4. Liên kết yếu ... 4
1.5. Tổng quan về cấu trúc phân tử các hợp chất hữu cơ ... 6
1.5.1. Những đặc điểm chung của hợp chất hữu cơ ... 6
1.5.2. Cấu tạo phân tử hợp chất hữu cơ ... 6
CHƯƠNG 2: ẢNH HƯỞNG CỦA CẤU TRÚC PHÂN TỬ ĐẾN TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ ... 7
I. Hiđrocacbon ... 7
1. Ankan ... 7
1.1 Cấu trúc ... 7
1.2. Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi ... 8
1.3. Tính tan ... 10
1.4. Áp dụng vào giảng dạy trong chương trình hóa học phổ thông ... 11
2. Xicloankan ... 11
2.2 Nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy ... 12
2.3. Tính tan ... 12
2.4. Áp dụng vào giảng dạy trong chương trình hóa học phổ thông ... 13
3. Anken ... 13
3.1.Cấu trúc ... 13
3.2. Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi ... 13
3.3. Tính tan ... 14
3.4. Áp dụng vào giảng dạy trong chương trình hóa học phổ thông ... 15
4. Ankin ... 15
4.1. Cấu trúc ... 15
4.2. Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi ... 15
4.3. Tính tan ... 16
4.4. Áp dụng vào giảng dạy trong chương trình hóa học phổ thông ... 17
5. Aren ... 17
5.1. Cấu trúc ... 17
5.2. Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi ... 17
5.3. Tính tan ... 18
5.4. Áp dụng vào giảng dạy trong chương trình hóa học phổ thông ... 19
6. Dẫn xuất halogen của hiđrocacbon ... 19
6.1 Cấu trúc ... 19
6.2. Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi: ... 20
6.3. Tính tan ... 20
6.4. Áp dụng vào giảng dạy trong chương trình hóa học phổ thông ... 21
II. Hợp chất đơn chức ... 21
1. Ancol ... 21
1.1. Cấu trúc ... 21
1.2. Nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy ... 22
1.3 Tính tan ... 23
1.4. Áp dụng vào giảng dạy trong chương trình hóa học phổ thông ... 24
2.1. Cấu trúc ... 24
2.2. Nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy ... 25
2.3. Tính tan ... 26
2.4. Áp dụng vào giảng dạy trong chương trình hóa học phổ thông ... 27
3. Anđehit - Xeton ... 27
3.1. Cấu trúc ... 27
3.2. Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi ... 27
3.3. Tính tan ... 29
3.4. Áp dụng vào giảng dạy trong chương trình hóa học phổ thông ... 29
4. Axit cacboxylic ... 29
4.1. Cấu trúc ... 29
4.2. Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi ... 30
4.3. Độ tan ... 32
4.4. Áp dụng vào giảng dạy trong chương trình hóa học phổ thông ... 32
5. Este ... 32
5.1. Cấu trúc ... 33
5.2. Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi ... 33
5.2. Tính tan ... 33
5.4. Áp dụng vào giảng dạy trong chương trình hóa học phổ thông ... 34
6.Amin ... 34
6.1. Cấu trúc ... 34
6.1. Nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi ... 34
6.2. Tính tan ... 36
6.4. Áp dụng vào giảng dạy trong chương trình hóa học phổ thông ... 36
III. Hợp chất đa chức ... 37
1. Poliancol ... 37
1.1. Cấu trúc ... 37
1.2 Nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy ... 37
1.3. Tính tan ... 38
2.1 Cấu trúc triglixerit ... 38
2.2 Nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy ... 38
2.3. Tính tan ... 39
2.4. Áp dụng vào giảng dạy trong chương trình hóa học phổ thông ... 39
IV. Cacbohiđrat ... 39
1.1. Cấu trúc phân tử ... 39
1.2 Nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy ... 41
1.3 Tính tan ... 42
1.4 Áp dụng vào giảng dạy trong chương trình hóa học phổ thông ... 42
V. Peptit – Protein ... 43
1.1. Cấu trúc phân tử ... 43
1.2. Nhiệt độ sôi và nhiệt độ nóng chảy ... 44
1.3 Tính tan ... 44
1.4 Áp dụng vào giảng dạy trong chương trình hóa học phổ thông ... 45
VI. Hợp chất cao phân tử - polime ... 45
1.1. Cấu trúc phân tử ... 45
1.2. Nhiệt độ sôi và nhiệt độ nóng chảy ... 45
1.3. Tính tan ... 46
1.4. Áp dụng vào giảng dạy trong chương trình hóa học phổ thông ... 47
PHẦN III: KẾT LUẬN ... 48
DANH MỤC HÌNH
Hình 1: Mô hình phân tử propan,butan và isobutan ... 7
Hình 2: Sự phụ thuộc nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy và khối lượng riêng vào chiều dài mạch cacbon của ankan ... 8
Hình 3. Mô hình phân tử của một số xicloankan ... 12
Hình 4: Cấu trúc phân tử etilen ... 13
Hình 5: Cấu trúc phân tử axetilen ... 15
Hình 6: Cấu trúc của benzene ... 17
Hình 7: Cấu trúc phân tử và sự phân cực trong metanol ... 22
Hình 8: Sự phụ thuộc nhiệt độ sôi của ankan-1-ol vào phân tử khối và so sánh với n-ankan ... 23
Hình 9 :Liên kết hiđro giữa các phân tử ancol (a) và giữa ancol với nước (b)... 24
Hình 10: Sự phụ thuộc nhiệt độ sôi của anđehit – xeton vào phân tử khối và so sánh với ankan ... 28
Hình 11: So sánh nhiệt độ sôi của axit ankanoic (a), ankan-1-ol (b), ankanal (c) và ankan (d) ... 31
Hình 12: Sự biến thiên nhiệt độ nóng chảy trong dãy axit ankanoic và so sánh axit no với axit không no ... 31
Hình 13: Công thức cấu tạo của amoniac và các amin bậc 1,2,3 ... 34
Hình 14: Nhiệt độ sôi của amin bậc một, ancol bậc một và ankan ... 34
Hình 15: Nhiệt độ sôi của amin bậc một, amin bậc 2 amin bậc ba ... 34
Hình 16: Cấu trúc các bậc của protein ... 44
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1: Hằng số vật lí của một số ankan ...8
Bảng 2: Hằng số vật lí của một số anken ...14
Bảng 3: Hằng số vật lí của một số ankin... 15
Bảng 4: Hằng số vật lí của một số hiđrocacbon thơm ...18
Bảng 5: Hằng số vật lí của một số ancol...22 Bảng 6: Hằng số vật lí của một số phenol ... 25 Bảng 7: Hằng số vật lí của một số hợp chất cacbonyl ...28 Bảng 8: Hằng số vật lí của một số amin ...35 Bảng 9: Hằng số vật lí của một số poliancol ... 37 Bảng 10 –Tính chất vật lí của một số oligosaccarit ... 42
LỜI CẢM ƠN
Với tất cả lòng biết ơn, trước hết em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới cô giáo ThS Nguyễn Thị Hoàn đã tận tình hướng dẫn, động viên và giúp đỡ em trong quá trình hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này.
Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến các thầy giáo, cô giáo đã tận tình truyền đạt những kiến thức quan trọng và bổ ích không chỉ là nền tảng cho quá trình thực hiện khóa luận mà còn là hành trang cho chặng đường phía trước.
Ngoài ra, em cũng xin cảm ơn Ban Lãnh đạo trường Đại học Quảng Bình, khoa Khoa học tự nhiên cũng như các phòng ban khác đã tạo điều kiện, cơ sở vật chất để em có cơ hội và môi trường học tập tốt nhất trong suốt quá trình rèn luyện.
Do kiến thức và khả năng lý luận vẫn còn có nhiều hạn chế nên khóa luận vẫn còn những thiếu sót nhất định. Em mong nhận được những đóng góp của các thầy giáo, cô giáo để khóa luận tốt nghiệp của em được hoàn thiện hơn. Cuối cùng, em xin kính chúc các thầy giáo, cô giáo, Ban Lãnh đạo trường Đại học Quảng Bình dồi dào sức khỏe và thành công trong sự nghiệp.
Em xin chân thành cảm ơn!
Đồng Hới, tháng 6 năm 2015
Sinh viên
LỜI CAM ĐOAN
Em xin cam đoan đề tài khóa luận tốt nghiệp em thực hiện một cách trung thực, nghiêm túc.
Em xin chịu trách nhiệm về kết quả nghiên cứu của mình.
Sinh viên