Tìm công thức Hóa học của hợp chất hữu cơ

Các hợp chất hữu cơ (hay organic compound), là một lớp lớn của các hợp chất hóa học mà các phân tử của chúng có chứa carbon. Các hợp chất hữu cơ có thể có nguồn gốc từ tự nhiên hoặc do các phản ứng nhân tạo.

Mêtan - Một trong những hợp chất hữu cơ đơn giản nhất

Sự phân chia giữa hợp chất hữu cơ và hợp chất vô cơ mang tính tùy ý có nguyên nhân lịch sử; tuy nhiên, nói chung thì các hợp chất hữu cơ được định nghĩa như là các hợp chất có liên kết carbon-hiđrô, và các hợp chất vô cơ là những hợp chất còn lại. Vì thế axít cacbonic được coi là hợp chất vô cơ, trong khi axít formic là hợp chất hữu cơ, mặc dù đôi khi người ta vẫn gọi nó là "axít cacbonous" và anhydride của nó, carbon mônôxít, là một chất vô cơ.

Tên gọi "hữu cơ" là một tên gọi lịch sử, có lẽ có từ thế kỷ 19, khi người ta tin rằng các hợp chất hữu cơ chỉ có thể tổng hợp trong cơ thể sinh vật thông qua cái gọi là vis vitalis -"lực sống". Thuyết cho rằng các hợp chất hữu cơ về cơ bản là khác biệt với các "hợp chất vô cơ", nghĩa là không được tổng hợp thông qua "lực sống", đã bị bác bỏ do sự tổng hợp urê (NH2)2C=O, một hợp chất hữu cơ, từ xyanat kali và sulfat nhôm bởi Friedrich Wöhler.

Phần lớn các hợp chất hữu cơ tinh khiết được sản xuất nhân tạo; tuy nhiên, thuật ngữ "hữu cơ" cũng được sử dụng để miêu tả các sản phẩm được sản xuất mà không có các hóa chất nhân tạo (xem sản xuất hữu cơ).

Cần phân biệt hợp chất hữu cơ với vật chất hữu cơ (tên tiếng Anh organic matter (cách đọc tiếng Việt o-gơ-nic mát-tơ)).

Dựa vào thành phần các nguyên tố, hợp chất hữu cơ được phân thành 2 loại

  • Hydrocarbon là những hợp chất mà phân tử chỉ gồm 2 nguyên tố C và H
  • Dẫn xuất của hydrocarbon là những hợp chất mà phân tử có các nguyên tố khác ngoài C và H.

Dựa theo mạch carbon của phân tử, hợp chất hữu cơ được phân thành: hợp chất có mạch vòng và hợp chất không có mạch vòng.

Dựa vào các nhóm chức có trong phân tử, các hợp chất là dẫn xuất của hydrocarbon được phân thành 3 loại:

  • Hợp chất hữu cơ đơn chức là hợp chất chỉ có 1 nhóm chức.
  • Hợp chất hữu cơ đa chức là hợp chất có nhiều nhóm chức nhưng cùng 1 loại nhóm chức.
  • Hợp chất hữu cơ tạp chức là hợp chất có nhiều loại nhóm chức khác nhau

Công thức phân tử biểu thị số lượng nguyên tử của mỗi nguyên tố trong phân tử

Công thức phân tử hợp chất hữu cơ có thể được thiết lập dựa trên tỷ lệ phần trăm khối lượng của các nguyên tố hoặc theo khối lượng sản phẩm của phản ứng cháy hoặc thông qua công thức đơn giản nhất (là công thức biểu thị tỷ lệ tối giản về số nguyên tử của các nguyên tố).

Thuyết cấu tạo hóa học được đưa ra bởi Bút-lê-rốp (người Nga) vào năm 1861.

  1. Trong phân tử hợp chất hữu cơ, các nguyên tử liên kết với nhau theo đúng hóa trị và theo trật tự nhất định. Thứ tự liên kết đó gọi là cấu tạo hóa học. Sự thay đổi thứ tự liên kết đó, tức là thay đổi cấu tạo hóa học, sẽ tạo ra hợp chất khác.
  2. Trong phân tử hợp chất hữu cơ, carbon có hóa trị IV. Nguyên tử carbon không những có thể liên kết với nguyên tử của các nguyên tố khác mà còn có thể liên kết với nhau tạo thành mạch carbon
  3. Tính chất của các chất phụ thuộc vào thành phần phân tử và cấu tạo hóa học

Công thức cấu tạo

Công thức cấu tạo biểu diễn thứ tự và cách thức liên kết của các nguyên tử trong phân tử.

Công thức cấu tạo có thể được viết theo 3 cách: cách viết khai triển (viết tất cả các nguyên tử và các liên kết giữa chúng), cách viết thu gọn (viết gộp nguyên tử C và các nguyên tử khác liên kết với nó thành từng nhóm) và cách viết thu gọn nhất (chỉ viết các liên kết và nhóm chức, đầu mút của các liên kết chính là các nhóm CHx với x đảm bảo hóa trị IV của nguyên tử C).

Đồng đẳng

Những hợp chất có thành phần phân tử hơn kém nhau 1 hay nhiều nhóm CH2 nhưng có tính chất hóa học tương tự nhau được gọi là đồng đẳng.

Dãy đồng đẳng là dãy gồm các chất đồng đẳng.

Sở dĩ các chất trong cùng dãy đồng đẳng có tính chất hóa học tương tự nhau là do chúng có cấu tạo hóa học tương tự nhau.

Đồng phân

Những hợp chất có cùng công thức phân tử được gọi là đồng phân.

Đồng phân cấu tạo

Đồng phân cấu tạo là những hợp chất có cùng công thức phân tử nhưng cấu tạo hóa học khác nhau.

Phân loại

  • Đồng phân nhóm chức là những đồng phân khác nhau về bản chất nhóm chức
  • Đồng phân mạch carbon là những đồng phân khác nhau về sự phân nhánh của mạch carbon
  • Đồng phân vị trí nhóm chức là những đồng phân khác nhau về vị trí của các nhóm chức
  • Đồng phân vị trí liên kết bội là những đồng phân khác nhau về vị trí của các liên kết đôi hoặc liên kết ba

Đồng phân lập thể

Đồng phân lập thể là những đồng phân có cùng công thức cấu tạo nhưng khác nhau về cấu trúc không gian của phân tử

Liên kết hóa học

Trong phân tử hợp chất hữu cơ, các nguyên tử liên kết với nhau theo liên kết cộng hóa trị

Liên kết đơn là liên kết do 1 cặp eletron dùng chung tạo nên. Liên kết đơn luôn là liên kết σ

Liên kết đôi là liên kết do 2 cặp electron dùng chung tạo nên. Liên kết đôi gồm 1 liên kết σ và 1 liên kết π

Liên kết ba là liên kết do 3 cặp electron dùng chung tạo nên. Liên kết ba gồm 1 liên kết σ và 2 liên kết π

  • Hóa hữu cơ
  1. Nhà xuất bản giáo dục - Bộ giáo dục và đào tạo - Sách giáo khoa Hóa học 11
  2. Nhà xuất bản giáo dục - Bộ giáo dục và đào tạo - Sách giáo khoa Hóa học 11 - nâng cao

Lấy từ “https://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Hợp_chất_hữu_cơ&oldid=68799890”

Để giải đáp câu hỏi trên chúng ta sẽ cùng đi tìm hiểu Cách xác định công thức phân tử (CTPT) đơn giản nhất của hợp chất hữu cơ. Qua đó, thiết lập công thức phân tử của hợp chất, đồng thời giải một số bài tập về lập công thức phân tử để hiểu rõ hơn nội dung lý thuyết qua bài viết dưới đây.

Cách lập công thức phân tử (CTPT) hợp chất hữu cơ và Bài tập vận dụng thuộc phần: CHƯƠNG 4: ĐẠI CƯƠNG VỀ HÓA HỌC HỮU CƠ

I. Công thức đơn giản nhất

1. Định nghĩa

- Công thức đơn giản nhất là công thức biểu thị tỉ lệ tối giản về số nguyên tử của các nguyên tố trong phân tử.

2. Cách thiết lập công thức đơn giản nhất

• Thiết lập công thức đơn giản nhất của hợp chất hữu cơ CxHy­Oz là tìm tỉ lệ:

- Theo khối lượng:

- Theo tỉ lệ phần trăm:

* Ví dụ: Kết quả phân tích nguyên tố hợp chất X cho biết %C = 40,00%; %H = 6,67%, còn lại là oxi. Lập công thức đơn giản nhất của X.

° Lời giải:

- Gọi công thức phân tử của X là CxHyOz (x, y, z nguyên dương).

- Từ kết quả phân tích định lượng, lập được hệ thức:

⇒ Công thức đơn giản nhất của X là CH2O.

II. Công thức phân tử

1. Định nghĩa

- Công thức phân tử là công thức biểu thị số lượng nguyên tử của mỗi nguyên tố trong phân tử.

2. Quan hệ giữa công thức phân tử và công thức đơn giản nhất

* Ví dụ về CTPT và công thức đơn giản nhất:

 Hợp chất  Công thức phân tử  Công thức đơn giản nhất
 Metan  CH4  CH4
 Etilen  C2H4  CH2
 Ancol etylic  C2H6O  C2H6O
 Axit axetic  C2H4O2  CH2O
 Glucozơ  C6H12O6  CH2O

- Số nguyên tử của mỗi nguyên tố trong công thức phân tử là số nguyên lần số nguyên tử của nó trong công thức đơn giản nhất.

- Trong nhiều trường hợp, công thức phân tử cũng chính là công thức đơn giản nhất như: Ancol etylic C2H6O, metan CH4,...

- Một số chất có công thức phân tử khác nhau nhưng có cùng một công thức đơn giản nhất như: Axetilen C2H2 và benzen C6H6; axit axetic C2H4O2 và glucozơ C6H12O6,...

3. Cách thiết lập công thức phân tử hợp chất hữu cơ

a) Lập công thức phân tử (CTPT) dựa vào thành phần phần trăm khối lượng các nguyên tố

Xét sơ đồ:   CxHyO→ xC  yzO

Khối lượng:  M (g)      12.x   1.y     16.z (g)

Thành phần phần trăm khối lượng:

                100%      %C     % H     % O

Từ tỉ lệ thức:

Suy ra:

* Ví dụ: Phenolphtalein - chất chỉ thị màu dùng nhận biết dung dịch bazơ - có phần trăm khối lượng C, H và O lần lượt bằng 75,47%, 4,35% và 20,18%. Khối lượng mol phân tử của phenolphtalein bằng 318,0 g/mol. Hãy lập công thức phân tử của phenolphtalein.

° Lời giải

- Ta thấy %C + %H + %O = 100%

 Thành phần phân tử phenolphtalein gồm ba nguyên tố C, H, O nên ta đặt công thức phân tử là CxHyOz (với x, y, z nguyên dương).

- Theo bài ra, ta có:

⇒ Công thức phân tử của phenolphtalein là C20H14O4.

b) Lập công thức phân tử (CTPT) thông qua công thức đơn giản nhất

* Ví dụ: Chất hữu cơ X có công thức đơn giản nhất CH2O và có khối lượng mol phân tử bằng 60,0 g/mol. Xác định công thức phân tử của X.

° Lời giải

- Công thức phân tử của X là (CH2O)n hay CnH2nOn.

- Theo bài ra: MX = (12 + 2.1 + 16).n = 60 ⇔ 30n = 60 ⇒ n = 2.

- Vậy X có công thức phân tử C2H4O2.

c) Lập công thức phân tử (CTPT) bằng cách tính trực tiếp theo khối lượng sản phẩm đốt cháy

* Ví dụ: Hợp chất Y chứa các nguyên tố C, H, O. Đốt cháy hoàn toàn 0,88 gam Y thu được 1,76 gam CO2 và 0,72 gam H2O. Tỉ khối hơi của Y so với không khí xấp xỉ 3,04. Xác định công thức phân tử của Y.

° Lời giải

- Theo bài ra, Tỉ khối hơi của Y so với không khí xấp xỉ 3,04 nên có:

 MY = 29.3,04 = 88(g/mol).

- Cũng theo bài ra, đốt cháy 0,88g Y thu được 1,76 gam CO2 và 0,72 gam H2O nên  có:

- Đặt công thức phân tử của Y là CxHyOz (với x, y, z nguyên dương). Thì ta có phương trình hóa học của phản ứng cháy của Y như sau:

 1(mol)                             x(mol)   y/2(mol)

 0,1(mol)                      0,04(mol)  0,04(mol)

- Từ tỉ lệ:

 Ta tính được: x = 4; y = 8;

MY = 12.4 + 1.8 + 16.z = 88 ⇒ z = 2.

- Vậy công thức phân tử của Y là C4H8O2

III. Bài tập lập công thức phân tử của hợp chất hữu cơ

* Bài 1 trang 95 SGK Hóa 11: Tính khối lượng mol phân tử của các chất sau:

a) Chất A có tỉ khối hơi so với không khí bằng 2,07.

b) Thể tích hơi của 3,3 gam chất khí X bằng thể tích của 1,76 gam khí oxi (đo cùng điều kiện về nhiệt độ, áp suất).

° Lời giải bài 1 trang 95 SGK Hóa 11:

a) Vì Mkhông khí = 29 nên ta có: dA/kk = MA/Mkk = 2,07

⇒ Khối lượng mol phân tử của A là: MA = 2,07.29 = 60(g/mol).

b) Vì cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất nên tỉ lệ thể tích chính là tỉ lệ mol nên ta có:

- Khối lượng mol phân tử của X là:

* Bài 2 trang 95 SGK Hóa 11: Limonen là một chất có mùi thơm dịu được tách từ tinh dầu chanh. Kết quả phân tích nguyên tố cho thấy limonen được cấu tạo từ hai nguyên tố C và H, trong đó C chiếm 88,235% về khối lượng. Tỉ khối hơi của limonen so với không khí gần bằng 4,69. Lập công thức phân tử của limonen.

° Lời giải bài 2 trang 95 SGK Hóa 11:

- Gọi công thức của limonen là CxHy, ta có:

%H = 100% - %C = 100% - 88,235% = 11,765%

- Tỉ khối hơi của limonen so với không khí gần bằng 4,69 nên:

dlimonen/kk = 4,69 ⇒ Mlimonen = 4,69.29 = 136(g/mol)

- Theo bài ra, ta có:

x : y = (%C)/12 : (%H)/1 = 88,235/12 : 11,765/1 = 7,35:11,765 = 5:8

⇒ x : y ≈ 5 : 8

⇒ công thức (C5H8)n

⇒ M(C5H8)n = MC + MH = n(12.5 + 8) = 68n = 136

⇒ n = 2, vậy công thức phân tử limonen là C10H16.

* Bài 3 trang 95 SGK Hóa 11: Đốt cháy hoàn toàn 0,30 gam chất A (phân tử chỉ chứa C, H, O) thu được 0,44 gam khí cacbonic và 0,180 gam nước. Thể tích hơi của 0,30 gam chất A bằng thể tích của 0,16 gam khí oxi (ở cùng điều kiện về nhiệt độ và áp suất). Xác định công thức phân tử của chất A.

° Lời giải bài 3 trang 95 SGK Hóa 11:

- Gọi công thức hợp chất hữu cơ là CxHyOz (x,y,z nguyên dương)

- Theo bài ra, ta có:

- Thể tích hơi của 0,30 gam chất A bằng thể tích của 0,16 gam khí oxi (ở cùng điều kiện về nhiệt độ và áp suất) nên:

(lưu ý ở cùng nhiệt độ và áp suất thì tỉ lệ thể tích chính là tỉ lệ số mol)

- Mặt khác, theo bài ra thu được 0,44 gam khí cacbonic và 0,180 gam nước nên:

⇒ mO = mA – (mC + mH) = 0,3 - (0,01.12 + 0,02.1) = 0,16(g)

⇒ nO = 0,16/16 = 0,01(mol).

- Vậy ta có: nC : nH : nO = 0,01 : 0,02 : 0,01 = 1 : 2 : 1

⇒ công thức phân tử (CH2O)n

- Mặt khác, ta có: MA = 30n = 60 ⇒ n = 2

⇒ Công thức phân tử của A là C2H4O2.

* Bài 4 trang 95 SGK Hóa 11: Từ tinh dầu hồi, người ta tách được anetol – một chất thơm được dùng sản xuất kẹo cao su. Anetol có khối lượng mol phân tử bằng 148,0 g/mol. Phân tích nguyên tố cho thấy, anetol có %C = 81,08%; %H = 8,1%, còn lại là oxi. Lập công thức đơn giản nhất và công thức phân tử của anetol.

° Lời giải bài 4 trang 95 SGK Hóa 11:

- Gọi công thức tổng quát của anetol là CxHyOz (x,y,z nguyên dương)

- Vì  anetol có %C = 81,08%; %H = 8,1% nên:

%O = 100% - (%C + %H) = 100% - (81,08 + 8,1)% = 10,82%

- Ta có tỉ lệ:

x : y : z = (%C)/12 : (%H)/1 : (%O)/16

(Tối giản bằng cách chia cho số nhỏ nhất trong các giá trị trên là 0,676 để được số nguyên)

⇒ Công thức đơn giản nhất của anetol là C10H12O

- Mặt khác, Anetol có khối lượng mol phân tử bằng 148,0 g/mol nên:

M(C10H12O)n = 148 ⇒ (10.12 + 12 + 16).n = 148 ⇒ n = 1

⇒ Công thức phân tử Anetol là C10H12O.

* Bài 5 trang 95 SGK Hóa 11: Hợp chất X có phần trăm khối lượng cacbon, hiđro và oxi lần lượt bằng 54,54%, 9,1% và 36,36%. Khối lượng mol phân tử của X bằng 88 g/mol. Công thức phân tử nào sau đây ứng với hợp chất của X?

A. C4H10O    B. C4H8O2    C. C5H12O    D. C4H10O2.

° Lời giải bài 4 trang 95 SGK Hóa 11:

• Chọn đáp án:  B. C4H8O2

- Gọi công thức tổng quát của X là CxHyOz (x,y,z nguyên dương)

- Ta có tỉ lệ:

⇒ X có công thức tổng quát(công thức đơn giản nhất) là (C2H4O)n

- Mặt khá,  Khối lượng mol phân tử của X bằng 88 g/mol nên ta có: M(C2H4O)n= 44n = 88 ⇒ n = 2

⇒ CTPT của hợp chất X là: C4H8O2

* Bài 6 trang 95 SGK Hóa 11: Hợp chất Z có công thức đơn giản nhất là CH3O và có tỉ khối hơi so với hiđro bằng 31,0. Công thức phân tử nào sau đây ứng với hợp chất Z?

A. CH3O    B. C2H6O2    C. C2H6O   D. C3H9O3

° Lời giải bài 5 trang 95 SGK Hóa 11:

• Chọn đáp án: B. C2H6O2

- Z có tỉ khối hơi so với hiđro bằng 31,0 nên: dZ/H2 = 31 ⇒ MZ = 2.31 = 62(g/mol).

- Gọi công thức phân tử của Z là (CH3O)n

⇒ MZ = 31n = 62 ⇒ n = 2;

⇒ CTPT của Z là C2H6O2.

Cách lập công thức phân tử (CTPT) hợp chất hữu cơ và Bài tập vận dụng - Hóa 11 bài 22 được biên soạn theo sách mới nhất và Được hướng dẫn biên soạn bởi các thầy cô giáo dạy Giỏi tư vấn, nếu thấy hay hãy chia sẻ và comment để nhiều bạn khác học tập cùng.

Tải thêm tài liệu liên quan đến bài viết Tìm công thức Hóa học của hợp chất hữu cơ