giao an dai cuong hoa hoc huu co danh cho lop chuyen hoa

Trêng THPT Chuyªn B¾c Ninh Th/sÜ Ng« V¨n B×nh

HÓA HỮU CƠCHƯƠNG I ĐẠI CƯƠNG HÓA HỌC HỮU CƠ

TIẾT 1: HỢP CHẤT HỮU CƠ VÀ HÓA HỌC HỮU CƠ

I. Khái niệm.1/ Hợp chất hữu cơ:

Là hợp chất của C trừ(CO, CO2, các muối cacbonat, xianua, cacbua của kim loại và amoni)….Số lượng hợp chất hữu cơ rất nhiều…Được gọi là hợp chất hữu cơ vì những chất được nghiên cứu ban đầu chỉ có trong cơ thể người,

động thực vật.2/ Hóa học hữu cơ:

Là ngành hóa học chuyên nghiên cứu các hợp chất hữu cơII. Phân loại hợp chất hữu cơ.1/ Dựa vào thành phần nguyên tố Hidrocacbon: CTTQ CxHy hoặc CnH2n+2-2a(a = π + v) độ bất bão hòa của phân tử(nêu cách xác định).- Hidrocacbon no- Hidrocacbon không no- Hidrocacbon thơm Dẫn xuất của hidrocacbon: các loại dẫn xuất và cách phân loại trong mỗi loại dẫn xuất- Dẫn xuất halogen- Dẫn xuất oxi- Dẫn xuất nitơ2/ Dựa vào mạch C Hợp chất không vòng(mạch hở) Hợp chất mạch vòng3/ Một số khái niệm liên quan* Nhóm chức: Là nhóm nguyên tử gây nên những phản ứng hóa học đặc trưng cho hợp chất hữu cơCác loại nhóm chức- Nhóm chức gắn với mạch: C=C; CC: VD- Nhóm chức có oxi

+ -OH; -O-: VD+ -CHO; -CO- : VD+ -COOH; -COO- : VD

- Nhóm chức có nitơ: -NH2; -NH-… chức amin. : VD* Hợp chất đơn chức là hợp chất hữu cơ chỉ chứa một nhóm chứcVD:* Hợp chất đa chức là hợp chất hữu cơ chứa 2 hay nhiều nhóm chức cùng loại (còn gọi là thuần chức)VD: * Hợp chất tạp chức là hợp chất chứa 2 hay nhiều loại nhóm chức khác nhauVD: Cách hình thành công thức tổng quát* Bậc cacbon- Bậc 0: VD- Bậc 1, 2, 3, 4.: VDIII. Đặc điểm chung của các hợp chất hữu cơ.1/ Thành phần cấu tạo- Thành phần nguyên tố: Nhất thiết có C, thường có H hay gặp O, N rồi đến các nguyên tố halogen…- Thành phần liên kết: Liên kết hóa học chủ yếu trong hợp chất hữu cơ là liên kết CHT(giải thích)2/ Tính chất- Tính chất vật lí: Phần lớn các hợp chất hữu cơ thường không tan hoặc rất ít tan trong nước, nhưng tan trong dung môi hữu cơ(giải thích)

1

Trêng THPT Chuyªn B¾c Ninh Th/sÜ Ng« V¨n B×nh- Tính chất hóa học

+ Các hợp chất hữu cơ tương đối dễ bay hơi, kém bền đối với nhiệt và dễ cháy(giải thích)+ Các phản ứng hóa học của các hợp chất hữu cơ thường diễn ra chậm và theo nhiều hướng

khác nhau tạo thành hỗn hợp sản phẩm.(do đó cần định hướng sản phẩm chính bằng nhiệt độ hay xúc tác). (giải thích)IV. Danh pháp hợp chất hữu cơ.1/ Phân loại về danh pháp2/ Danh pháp IUPAC.- Danh pháp thay thế- Danh pháp gốc - chức

TIẾT 2: PHƯƠNG PHÁP TINH CHẾ, TÁCH HỢP CHẤT HỮU CƠ

I. Các phương pháp thông thường.1/ Phương pháp chiết.- Nguyên tắc: Tách các chất lỏng không tan vào nhau- Cách tiến hành2/ Phương pháp kết tinh- Nguyên tắc: Dựa vào độ tan của chất trong một dung môi ở nhiệt độ xác định- Cách tiến hành: Hòa tan chất cần tinh chế hay tách vào dung môi đun nóng để được dung dịch bão hòa. Sau đó làm lạnh dung dịch, chất có độ tan nhỏ sẽ kết tinh trước….3/ Phương pháp chưng cất- Chưng cất thường

+ Nguyên tắc: Tách các chất có nhiệt độ sôi khác nhau nhiều ra khỏi hỗn hợp.+ Cách tiến hành:

- Chưng cất phân đoạn+ Nguyên tắc: Tách các chất có nhiệt độ sôi khác nhau không nhiều lắm ra khỏi hỗn hợp.+ Cách tiến hành:

- Chưng cất lôi cuốn hơi nước+ Nguyên tắc: Tách chất có nhiệt độ sôi cao ra khỏi hỗn hợp.+ Cách tiến hành: Cho hơi nước đi qua hỗn hợp cần tách, hơi nước làm chất cần tách bay hơi

theo.II. Phương pháp sắc kí

TIẾT 3: THÀNH PHẦN NGUYÊN TỐ VÀ CÔNG THỨC PHÂN TỬ

I. Các loại công thức hợp chất hữu cơ.- CTTQ: Cho biết thành phần nguyên tố có trong hợp chất

+ CTTQ của hidrocacbon(điều kiện của x, y )+ CTTQ của dẫn xuất(điều kiện của x, y, z)

- CTĐG, CTTG: Cho biết tỉ lệ số nguyên tử của các nguyên tố có trong hợp chất hữu cơVD:

- CTTN: Tương tự công thức đơn giảnVD:

- CTPT: Cho biết số nguyên tử của các nguyên tố trong hợp chấtVD:

- CTCT: Cho biết thứ tự liên kết của các nguyên tố có trong hợp chất.II. Phân tích nguyên tố.1/ Phân tích định tính.* Mục đích: Xác định thành phần nguyên tố tạo nên hợp chất.* Nguyên tắc: Chuyển hợp chất cần xác định thành các hợp chất vô cơ đơn giản, dễ nhận biết, sau đó nhận biết chúng bằng các phản ứng hóa học đặc trưng.a/ Xác định C, H

2

Trêng THPT Chuyªn B¾c Ninh Th/sÜ Ng« V¨n B×nh- Cách tiến hành: Đun nóng hchc với CuO(không đốt bằng không khí vì có nhiều tạp chất). Nhận biết hơi nước bằng CuSO4 khan, CO2 bằng nước vôi trong- Chú ý để nhận biết chính xác ta nhận biết hơi nước trước, CO2 saub/ Xác định N.- Đốt cháy hợp chất hữu cơ có mùi khét N- Đun hợp chất hữu cơ với Na NaCN

Fe2+ + 6CN- [Fe(CN)6]4-

4Fe3+ + 3[Fe(CN)6]4- Fe4[Fe(CN)6]3 (màu xanh đậm)- Đun nóng hợp chất hữu cơ với H2SO4 đặc, chuyển N thành (NH4)2SO4, cho kiềm dư vào sản phẩm thu được thấy có khí mùi khai bay ra và làm xanh quì tím ẩmc/ Xác định halogen.Đốt hợp chất hữu cơ bằng ancol etylic thu được khí hidro halogenua, dẫn khí vào dung dịch AgNO3

thấy có kết tủa, kết tủa lại bị hòa tan trong NH3 có halogen.d/ Định tính oxi.- Phương pháp trực tiếp khó thực hiệnVD: Phân hủy hợp chất hữu cơ chứa oxi thành CO, sau đó cho tác dụng với I2O5CO2 + I2 nhận biết sự có mặt của iot bằng hồ tinh bột- Phương pháp gián tiếp: từ phân tích định lượng mO = mh/c - mC – mH…2. Phân tích định lượng.* Mục đích: Xác định hàm lượng % các nguyên tố có trong hợp chất (xác định CTĐG hay CTTN)* Nguyên tắc: chuyển hóa hoàn toàn các nguyên tố trong hợp chất hữu cơ thành các hợp chất vô cơ đơn giản, sau đó định lượng các hợp chất vô cơ thông qua thể tích, khối lượng, từ đó tính được phần trăm của các nguyên tố (theo định luật bảo toàn nguyên tố).3. Phương pháp xác định.* Nguyên tắc: Dựa theo định luật bảo toàn nguyên tố:Lượng một nguyên tố trong các chất tham gia phản ứng bằng lượng nguyên tố đó trong các chất sản phẩma/ Định lượng C, HĐốt cháy hoàn toàn hợp chất hữu cơ bằng CuO hay O2 nguyên chất ở nhiệt độ cao (không dùng không khí) sản phẩm cháy có CO2 và H2O. Để định lượng chúng dùng các phương pháp sau:+ Định lượng riêng: phải định lượng H2O trước, CO2 sau

- Định lượng nước bằng cách cho sản phẩm đi qua các bình đựng chất hút ẩm, hấp thụ H2O (chú ý các chất này không có tính bazơ) như P2O5, H2SO4, CaCl2, CuSO4. Sự tăng về khối lượng của bình đựng chính là khối lượng H2O bị hấp thụ

- Định lượng CO2, khí đi ra khỏi bình hấp thụ H2O cho đi vào bình đựng các chất có tính bazơ như CaO, dung dịch kiềm…. Định lượng CO2 thông qua sự tăng khối lượng bình đựng hay dựa vào lượng kết tủa.+ Định lượng cả CO2 và H2O. Vì những chất hấp thụ CO2 thì cũng có khả năng hấp thụ H2O nên ta cho sản phẩm cháy vào bình đựng chất hấp thụ như dung dịch Ba(OH)2, Ca(OH)2 (nước vôi trong) dư, hoặc dùng đủ lượng để hấp thụ hết sản phẩm cháy.- Nếu dùng dư các dung dịch hấp thụ thì

Từ m xác định được CO2

Khối lượng bình đựng tăng m =

Nếu khối lượng dung dịch tăng thì: m = - m

Nếu khối lượng dung dịch giảm thì: m = m - ( ) - Khi dùng a mol Ca(OH)2 hay Ba(OH)2 mà thu được b mol kết tủa (b < a) thì ta phải xét 2 trường hợp

Chỉ có phản ứng tạo kết tủa (tạo muối trung hòa)Có cả phản ứng tạo muối trung hòa và tạo muối axit

b/ Định lượng N- Cách 1: dùng phương pháp DumassOxi hóa hoàn toàn hợp chất hữu cơ bằng CuO, O2 thu được CO2, H2O, N2… Cho toàn bộ sản phẩm cháy đi qua bình đựng dung dịch kiềm đặc (Hình vẽ)

N2, hơi nước

3


h A B PA = PB

Pkq = Pnitơ + Phơi nước bão hòa + Pcột nước

Pkq = Pnitơ + Phơi nước bão hòa + h/13,6Cách 2: Phương pháp Kiecdan. Chuyển hóa N trong hợp chất hữu cơ thành NH 3, rồi định lượng NH3

bằng axitc. Định lượng halogenChuyển hóa hợp chất hữu cơ chứa halogen thành các axit halogen hidric tương tứng, cho sản phẩm tác dụng với dung dịch AgNO3, rồi định lượng kết tủa.d. Định lượng oxi.- Phương pháp trực tiếp- Phương pháp gián tiếp

Ví dụ 1: Đốt cháy 11,6 gam chất A thu được 5,3 gam Na2CO3; 4,5 gam H2O và 24,2 gam CO2. Hàm lượng C trong A là

Ví dụ 2: Đốt chày hoàn toàn 7,4 gam chất hữu cơ A bằng một lượng oxi vừa đủ. Sản phẩm cháy cho hấp thụ hoàn toàn vào bình đựng dung dịch Ca(OH)2 dư(không có khí thoát ra), thu được 40 gam kết tủa, lọc bỏ kết tủa thu dung dịch thấy khối lượng dung dịch giảm 13,4 gam so với dung dịch ban đầu. Hàm lượng O trong A là

Ví dụ 3: Đốt cháy hoàn toàn 0,282 gam hợp chất hữu cơ B rồi cho sản phẩm cháy lần lượt qua bình 1 đựng CaCl2 khan và bình 2 đựng KOH rắn. Sau thí nghiệm, khối lượng bình 1 tăng 0,194 gam và bình 2 tăng 0,80 gam. Mặt khác, khi đốt cháy hoàn toàn 0,186 gam B thu được 22,4 ml khí N 2

(đktc). Phân tử B chỉ chứa 1 nguyên tử nitơ. Xác định CTPT của B.Ví dụ 4: Đốt cháy hoàn toàn một lượng hợp chất hữu cơ A (thành phần chứa C, H, Cl) thu

được 0,44gam CO2 và 0,18 gam H2O. Khi xác định lượng Clo trong cùng một lượng chất A bằng dung dịch AgNO3 dư thì thu được 2,87 gam AgCl. Phần trăm khối lượng của Cl trong A làIII. Xác định phân tử khối1. Dựa vào khối lượng và số mol- Khối lượng chất thường được đầu bài cho- Xác định số mol của chất dựa vào thể tích thông qua phương trình trạng thái. Hoặc xác định số mol dựa vào số mol của chất cho cùng thể tích ở cùng điều kiện về nhiệt độ, áp suất2. Dựa vào tỉ khối.

MA = MB . dA/B

- Đối với không khí chọn M = 29- Trong trường hợp hỗn hợp khí ta phải tính phân tử khối trung bìnhVD cho hỗn hợp khí A, B với số mol tương ứng nA, nB, thiết lập công thức tính phân tử khối trung bình của hỗn hợp khí

3. Dựa vào định luật Raunts = Ks . Cm (Cm là số mol chất tan có trong 1000 gam dung môi)tđ = Kđ . Cm

Giả thiết trong a gam chất tan có m gam dung môi ta có công thức

4. Phương pháp đo phổ khối lượngĐây là phương pháp hiện đại tiến hành nhanh, lượng mẫu nhỏ và chính xácIV. Thiết lập công thức phân tử hợp chất hữu cơ.1. Thiết lập công thức đơn giản-công thức thực nghiệm.Giả thiết hợp chất hữu cơ có công thức tổng quát là CxHyOzNt

4

Trêng THPT Chuyªn B¾c Ninh Th/sÜ Ng« V¨n B×nhĐể tìm tỉ lệ số nguyên tử của các nguyên tố ta sử một trong 3 cách sau:

Nguyên hóa các số liệu bằng cách chia các số còn lại cho số nhỏ nhất. Nếu vẫn chưa được thì có thể nhân thêm với 2;5...Ví dụ 1: Trong một hợp chất hữu cơ có hàm lượng các nguyên tố lần lượt là 51,3%C ; 9,4%H ; 12,0%N ; 27,3%O. Công thức đơn giản nhất của hợp chất hữu cơ?Hướng dẫn

Gọi công thức tổng quát hợp chất hữu cơ là Có

Vậy công thức đơn giản của hợp chất hữu cơ là C5H11O2NVí dụ 2: Khi phân tích một hợp chất hữu cơ thấy: cứ 2,1 phần khối lượng C thì có 2,8 phần khối lượng oxi và 0,35 phần khối lượng hiđro. Công thức đơn giản của hợp chất hữu cơ là Hướng dẫn

Gọi công thức tổng quát của hợp chất hữu cơ là

Vậy công thức đơn giản là CH2O đáp án B.Ví dụ 3: Đốt cháy hoàn toàn 5,2 gam hợp chất hữu cơ A rồi cho sản phẩm cháy lần lượt qua bình 1 đựng H2SO4 đặc và bình 2 đựng dung dịch nước vôi trong dư. Sau thí nghiệm thấy khối lượng bình 1 tăng 1,8 gam và bình 2 có 15 gam kết tủa. Công thức đơn giản của A là Hướng dẫn

Theo đầu bài có


Vậy công thức đơn giản của A là C3H4O4 đáp án D.2. Xác định công thức phân tử từ hàm lượng các nguyên tố.

Với hợp chất hữu cơ A có công thức tổng quát .- Nếu biết hàm lượng các nguyên tố ta có thể xác định công thức phân tử bằng một trong các

cách sau

(IV.1)

Hoặc

(IV.2)

5


- Nếu biết công thức đơn giản thì công thức phân tử sẽ có dạng . Khi biết khối lượng phân tử M ta sẽ xác định được hệ số n.

M = (12.x + y + 16.z + 14.t).n (IV.3)Ví dụ 1: Cho biết trong một hợp chất hữu cơ X hàm lượng các nguyên tố lần lượt là 54,5%C ; 9,1%H và 36,4%O. Biết 1,76 gam hơi chất hữu cơ đó chiếm thể tích 448 ml (đktc). Công thức phân tử của hợp chất hữu cơ X là Hướng dẫn

Gọi công thức của X là

Có

Từ công thức IV.2 ; tương tự có y = 8; z = 2.

Vậy công thức phân tử của X là C4H8O2

Ví dụ 2: Khi phân tích một hợp chất hữu cơ Y thấy: cứ 2,10 phần khối lượng C thì có 2,80 phần khối lượng oxi và 0,35 phần khối lượng hiđro. Ở đktc, 1 g chất Y chiếm thể tích 373,3 cm3. Công thức phân tử của Y làHướng dẫn

Gọi công thức của X là Giả thiết có mC = 2,1 gam; mH = 0,35 gam; mO = 2,8 gam. mY = mC + mH + mO = 5,25 gam.

Theo đầu bài có

Áp dụng công thức IV.1 ta sẽ thu được x = 2; y = 4; z = 2.Vậy công thức phân tử của Y là C2H4O2 đáp án D.

3. Xác định công thức phân tử từ công thức đơn giản.Để làm được theo phương pháp này ta cần xác định được CTĐG và biết được phân tử khối,

giới hạn phân tử khối, điều kiện về số nguyên tử của một nguyên tố nào đó trong phân tử.Ví dụ 1: Khi phân tích một hợp chất hữu cơ A thấy: cứ 2,1 phần khối lượng C thì có 2,8 phần khối lượng oxi và 0,35 phần khối lượng hiđro. Xác định công thức phân tử của hợp chất hữu cơ trong các trường hợp sau.a/ Tỉ khối hơi của A so với heli bằng 45.b/ Tỉ khối hơi của A so với hidro nhỏ hơn 30.c/ A là một axit hữu cơ đơn chức.Hướng dẫn


Vậy công thức đơn giản là CH2O công thức nghiệm của A là (CH2O)n và MA = 30.na/ Từ tỉ khối MA = 180 30.n = 180 n = 6 CTPT của A là C6H12O6.b/ Từ tỉ khối MA < 60 30.n < 60 n < 2 n= 1 CTPT của A là CH2O.c/ A là một axit hữu cơ đơn chức nên có chứa một nhóm COOH, vậy trong A có chứa 2 nguyên tử oxi, do đó n =2 CTPT là C2H4O2.4. Dạng xác định công thức phân tử hợp chất hữu cơ theo phương trình phản ứng cháy.

Giả thiết hợp chất hữu cơ A có công thức tổng quát là Phương trình phản ứng cháy

6


Theo phương trình phản ứng ta có tỉ lệ hệ số giữa các chất bằng tỉ lệ về số mol của chúng, ở cùng điều kiện về nhiệt độ và áp suất tỉ lệ đó cũng bằng tỉ lệ về thể tích của các hợp chất

Ta cũng có thể xác định z khi biết MA.MA = 12.x + y + 16.z + 14.t

Ví dụ 1: Đốt cháy hoàn toàn 1 lít khí A cần 5 lít O2, thu được 3 lít CO2 và 4 lít H2O. Các thể tích đo ở cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất. Công thức phân tử của A là Hướng dẫn

Gọi công thức hợp chất hữu cơ A là Phương trình phản ứng cháy

Áp dụng các công thức ở trên ta có x = 3; y = 8; z = 0. Vậy công thức phân tử của A là C3H8.

Ví dụ 2: Trộn 400 ml hỗn hợp khí (gồm N2 và một hiđrocacbon) với 900 ml O2(dư) rồi đốt. Thể tích của hỗn hợp khí và hơi sau khi đốt là 1400 ml. Sau khi ngưng tụ hơi nước, thể tích hỗn hợp còn 800 ml, cho hỗn hợp qua dung dịch KOH, thể tích còn lại là 400 ml. Các thể tích khí và hơi được đo ở cùng điều kiện. Xác định CTPT của hiđrocacbon. Hướng dẫn

Gọi công thức hiđrocacbon là . Đặt thể tích của Hiđrocacbon là a, thể tích của N2 là b. Có a + b = 400.

Phương trình phản ứng cháy

a (x + y/4).a a.x a.y/2Thể tích hồn hợp giảm đi khi ngưng tụ hơi nước là thể tích của hơi nước(600ml). Tiếp tục cho

hỗn hợp đi qua dung dịch KOH thể tích giảm đi là thể tích của CO2 bị hấp thụ(400ml). Hỗn hợp còn lại là của N2 và O2 dư. Nên ta có hệ

Giải hệ ta có a = b = 200; x = 2; y = 6. Vậy công thức phân tử của hiđrocacbon là C2H6

Ví dụ 4: Đốt cháy hết hiđrocacbon B bằng một lượng O2 vừa đủ thì thể tích khí CO2 thu được bằng một nửa tổng thể tích của B và O2. Sô công thức phân tử của B thoả mãn điều kiện làHướng dẫn

Gọi công thức của B là Ptpư: 1 (x + y/4) xTheo đầu bài 2.x = 1 + x + y/4 4x = y + 4. Để thoả mãn điều kiện của y chỉ có 2 cặp

nghiệm x = 2; y = 4 và x = 3; y =8.5. Xác định công thức phân tử hợp chất hữu cơ khi biết khối lượng phân tử.

Giả thiết hợp chất hữu cơ A có công thức tổng quát là Trong đó x, y, z, t là các số nguyên dương và

M = 12.x + y + 16.z + 14.t

7


Ta lập bảng biện luận bắt đầu từ biến nào có hệ số lớn nhất. Trong ví vụ trên ta bắt đầu biện luận theo biến z.Ví dụ 1: Một hiđrocacbon có tỉ khối so với hiđro bằng 28. Công thức phân tử của hiđrocacbon đó làHướng dẫn

Gọi công thức của hiđrocacbon là CxHy (y 2.x + 2)d = 28 M = 28.2 = 56 12.x + y = 56

x 1 2 3 4 5y 44 32 20 8 -4

Vậy công thức phân tử của hiđrocacbon là C4H8

Ví dụ 2: Số công thức phân tử hợp chất hữu cơ (có thành phần nguyên tố gồm C, H và O) có cùng khối lượng phân tử 60 làHướng dẫn

Giả thiết hợp chất hữu cơ có công thức tổng quát là Trong đó x, y, z là các số nguyên dương và

M = 12.x + y + 16.z = 60z 1 2 3x 1 2 3 4 1 2 3 1y 32 20 8 -4 16 4 -8 0

Vậy có 2 công thức phân tử thoả mãn là C3H8O và C2H4O2

Ví dụ 3: Một hidrocacbon A khi cho tác dụng với Brom thu được sản phẩm B, tỉ khối hơi của B so với không khí bằng 5,207. Công thức phân tử của B làHướng dẫn

Giả thiết hợp chất hữu cơ có công thức tổng quát là Theo đầu bài B có M = 151 < 2*80 trong B chỉ có 1 Br, nên công thức của B chỉ có thể

là C5H11Br.

TIẾT 4 CẤU TẠO HÓA HỌC-CẤU TRÚC KHÔNG GIAN

I. Thuyết cấu tạo hóa học.Nội dung thuyết cấu tạo hóa học của Butlerop* Trong phân tử hợp chất hữu cơ, các nguyên tố kết hợp với nhau theo một thứ tự nhất định và theo đúng hóa trị của chúng. Thứ tự đó gọi là cấu tạo hóa học. Sự thay đổi thứ tự kết hợp đó sẽ tạo ra chất mới.* Trong phân tử hợp chất hữu cơ, C có hóa trị 4. Các nguyên tử cacbon có thể kết hợp không những với nguyên tử của các nguyên tố khác mà còn kết hợp trực tiếp với nhau thành những mạch cacbon khác nhau.* Tính chất các hợp chất hữu cơ phụ thuộc vào thành phần phân tử(bản chất và số lượng các nguyên tử) và cấu tạo hóa học(thứ tự kết hợp các nguyên tử).II. Công thức cấu tạo.1/ Khái niệm: Là công thức biểu diễn thứ tự liên kết của các nguyên tử trong phân tử.CTCT cho biết loại liên kết, thứ tự liên kết, các thức liên kết của các nguyên tử trong phân tử.2/ Cách thức biểu diễn CTCT.- CTCT khai triển(chi tiết): biểu diễn tất cả các liên kết trong phân tử- CTCT thu gọn: viết gộp các nguyên tử H với các nguyên tử mà chúng liên kết thành các nhóm- CTCT thu gọn nhất: chỉ dùng đoạn thẳng để biểu diễn liên kết giữa các nguyên tử C. Đầu mút các đoạn thẳng là các nhóm CHx sao cho C có đủ hóa trị 4. Các nguyên tử khác và các nhóm chức đượ giữ nguyên.VD 1: viết các công thức cấu tạo có thể có ứng với công thức phân tử C 4H8 theo cả 3 cách biểu diễn CTCT.

8

Trêng THPT Chuyªn B¾c Ninh Th/sÜ Ng« V¨n B×nhVD 1: viết các công thức cấu tạo có thể có ứng với công thức phân tử C4H8O theo cả 3 cách biểu diễn CTCT.3. Cách xác định CTCT.Để xác định CTCT người ta áp dụng các phương pháp thực nghiệm xác định cấu tạo bao gồm: phương pháp hóa học (dựa vào tính chất) và phương pháp vật lí (dựa vào nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi..)4. Ý nghĩa.- Thuyết cấu tạo hóa học cho biết mối liên hệ giữa cấu tạo hóa học và tính chất của hợp chất hữu cơ. Khi biết cấu tạo hóa học có thể dự đoán được tính chất và ngược lại.- Là cơ sở khoa học cho các nghiên cứu phân tích lí thuyết về hóa học hữu cơ và ứng dụng của hợp chất hữu cơ trong đời sống.III. Đồng đẳng, đồng phân.A. Đồng đẳng.1. Khái niệm: Là hiện tượng các chất có cấu tạo và tính chất tương tự nhau, nhưng thành phần phân tử khác nhau một hay nhiều nhóm cấu trúc nhất định, thường là nhóm metylen -CH 2, có thể là CH(OH)...Những chất đó gọi là đồng đẳng với nhau và chúng hợp thành dãy đồng đẳng.VD: - Dãy đồng đẳng của metan- Dãy đồng đẳng của etilen- Dãy đồng đẳng của ancol- Dãy đồng đẳng của ancol no đa chức, tạp chức (cacbohidrat)2. Nhận xét. (trong chương trình phổ thông chỉ xét các đồng đẳng hơn kém nhau nhóm CH2)* Các chất cùng dãy đồng đẳng có- Cùng công thức chung (CTTQ)- Cấu tạo và tính chất tương tự nhau- Khối lượng phân tử hơn kém nhau bội số của 14* Các chất đồng đẳng liên tiếp là các chất hơn kém nhau một nguyên tử C, phân tử khối hơn kém nhau 14u.* Chú ý: Các chất có cùng công thức tổng quát chưa chắc đã là đồng đẳng của nhau. Để xác định đồng đẳng chúng ta phải dựa vào công thức cấu tạo.* Trong bài tập cho các chất cùng dãy đồng đẳng ta sử dụng công thức trung bình (công thức tương đương)VD 1: Cho hỗn hợp 2 chất C2H6(0,2 mol) và C3H8(0,3 mol). Từ công thức của 2 chất công thức tổng quát công thức trung bình có dạng - Cách tính phân tử khối trung bình- Cách tính số nguyên tử cacbon trung bình- Cách tính số nguyên tử hidro trung bình Công thức đường chéo xác định tỉ lệ molVD 2: Đốt cháy hoàn toàn 2 ankan là đồng đẳng liên tiếp thu được CO2 và H2O theo tỉ lệ thể tích là 16:21. Xác định công thức 2 ankan và tính phần trăm khối lượng, số mol, thể tích của mỗi chất có trong hỗn hợp.B. Đồng phân.1. Khái niệm.K/n: Là những chất khác nhau có cùng công thức phân tử.Là những chất có cùng CTPT nhưng có cấu trúc hóa học(CTCT, cấu trúc không gian) khác nhau nên có tính chất khác nhau (cấu trúc không gian là sự phân bố trong không gian của các nguyên tử trong phân tử). Do vậy với cùng một CTPT, thứ tự liên kết chưa chắc đã phải cùng một chất.VD: một trường hợp đồng phân hình học.2. Nhận xét.- Các chất có cùng khối lượng phân tử, cùng thành phần nguyên tố chưa chắc là đồng phân của nhau.VD: Các chất có cùng khối lượng phân tử 44 gồmCTPT gồm C3H8 hoặc C2H4O.

Với C2H4O có thể có các đồng phân CH3-CH=O hoặc CH2=CH-OH hoặc

9

Trêng THPT Chuyªn B¾c Ninh Th/sÜ Ng« V¨n B×nh3. Phân loại.* Đồng phân cấu tạo: Có thứ tự liên kết khác nhau. Gồm

+ Đồng phân nhóm chức.+ Đồng phân mạch C.+ Đồng phân vị trí nhóm chức.

* Đồng phân lập thể: Có thứ tự liên kết giống nhau, nhưng khác nhau về sự phân bố của các nguyên tử hay nhóm nguyên tử trong không gian. Gồm 2 loại

+ Đồng phân hình học.+ Đồng phân quang học.

a. Đồng phân cấu tạo.* Đồng phân mạch C- Đồng phân mạch không nhánh (mạch thẳng)- Đồng phân mạch có nhánhVD:* Đồng phân nhóm chức, loại liên kết- Đồng phân loại liên kết như: anken=xicloankan, ankin=ankadienVD:- Đồng phân loại nhóm chức: ancol-ete; andehit-xeton...VD:* Đồng phân vị trí nhóm chức, vị trí liên kết bội.VD:* Đồng phân hỗ biến (đồng phân tautome): Đây là loại đồng phân đặc biệt, 2 đồng phân tồn tại trong cùng một cân bằng, đồng phân này chuyển hóa thành đồng phân kia qua sự thay đổi vị trí của 1 nguyên tử H dẫn đến sự thay đổi của 1 liên kết đôi. Cân bằng giữa 2 đồng phân này gọi là cân bằng hỗ biến hay sự hỗ biến.VD: CH3-CH=O (100% dạng xeto) CH2=CH-OH (dạng enol)

Xeto Enol- Chuyển hóa nitro axi

Chú ý: Trong các đồng phân hỗ biến, tùy theo độ bền của các đồng phân mà trong cân bằng dạng đồng phân nào sẽ chiếm chủ yếu.VD

Dạng enol bền hơn do tạo được liên kết H (vòng 5 cạnh) chiếm 100%* Các bước viết đồng phân cấu tạo.+ Bước 1: xác định độ bất bão hòa(độ không no a = liên kết + vòng)

- Với hợp chất CxHyOz(St)

O, S không ảnh hưởng đến độ bất bão hòa của phân tử.

- Với hợp chất CxHyXz X là các halogen

- Với hợp chất CxHyNz trong đó x, y cùng lẻ hoặc cùng chẵn.

VD: Xác định độ bất bão hòa của các chất sau C6H12O6, C6H7N, C5H6Cl2

+ Bước 2: Xác định loại nhóm chức, loại liên kết.VD: Xác định loại hợp chất ứng với CTPT C5H10O ancol-ete(mạch hở, mạch vòng), andehit-xeton

10

Trêng THPT Chuyªn B¾c Ninh Th/sÜ Ng« V¨n B×nh+ Bước 3: Viết các kiểu mạch C.- Đồng phân mạch hở không nhánh, đồng phân mạch hở có nhánh(1 nhánh, 2 nhánh, 3 nhánh...)- Đồng phân mạch vòng không nhánh, mạch vòng có nhánh+ Bước 4: Viết các đồng phân vị trí theo từng kiểu mạch C- Đồng phân vị trí liên kết bội, vị trí nhóm chức (chú ý tới tính đối xứng của mạch)VD: Viết các đồng phân ứng với CTPT C6H14; C4H8O; C3H9N; C5H10; C4H7Cl; C4H8Cl2, C4H8BrCl. b. Đồng phân lập thể.* Các cách biểu diễn cấu trúc phân tử trong không gian.+ Công thức phối cảnh:

- Liên kết nằm trên mặt phẳng giấy: 1 nét gạch bình thường – - Liên kết nằm sau mặt phẳng giấy: nét đứt --- hay - Liên kết nằm trước mặt phẳng giấy: nét liền đậm hay

(gần người quan sát đầu liên kết sẽ to hơn)VD

Với phân tử lớn, liên kết tạo mạch được xét nằm trên mặt phẳng giấy+ Công thức Niumen: Nhìn phân tử dọc theo một liên kết nào đó, thường là liên kết C-C, các nguyên tử cacbon là các hình tròn đồng tâm, nguyên tử đứng trước là 1 dấu chấm-các liên kết được biểu diễn từ tâm, nguyên tử đứng sau là một hình tròn-các liên kết được biểu diễn từ giới hạn của đường tròn.VD:

+ Công thức chiếu Fisơ:- Chọn mặt phẳng giấy đi qua nguyên tử C- Liên kết nằm ngang là liên kết nằm trước mặt phẳng giấy.- Liên kết nằm dọc là liên kết nằm sau mặt phẳng giấy.

VD

Quy đổi ngược lại

11


Chú ý: Công thức phối cảnh và công thức Niumen biểu diễn phân tử theo cả 3 chiều trong không gian (trái-phải, trên-dưới, trước-sau) do đó khi quay phân tử một góc bất kì không làm thay đổi chất (không tạo ra đồng phân)

Công thức Fisơ chỉ biểu diễn theo 2 chiều (trái-phải, trên –dưới) không biểu diễn mối liên hệ trước sau. Do đó không tùy tiện xoay phân tử một góc nào đó, khi xoay 900 hay 2700 thu được đồng phân đối quang (có C*)* Đồng phân hình học: Là những đồng phân có cùng công thức cấu tạo nhưng có dạng hình học khác nhau hoặc là những đồng phân có cùng CTCT nhưng vị trí không gian của các nhóm nguyên tử trong phân tử xung quanh bộ phận cứng nhắc khác nhau (liên kết đôi hoặc vòng)VD: But-2-en+ Nguyên nhân gây ra đồng phân hình học: mặt phẳng liên kết đôi hay vòng no không thể tự do quay xung quanh trục liên kết. các nguyên tử, nhóm nguyên tử liên kết với các bộ phân này có nhiều cách sắp xếp trong không gian khác nhau tạo thành đồng phân hình học.+ Điều kiện để có đồng phân hình học

- Điều kiện cần: trong phân tử phải có bộ phận cứng nhắc, có mặt phẳng liên kết đôi, mặt phẳng vòng no.

- Điều kiện đủ: mỗi nguyên tử C ở bộ phận cứng nhắc được so sánh phải liên kết với 2 nguyên tử hay nhóm nguyên tử khác nhauVD

Với a b; c d+ Với hợp chất có nhiều liên kết đôi liền nhau, số liên kết đôi chẵn không có đồng phân hình học, số liên kết đôi lẻ có đồng phân hình học.VD:+ Với hợp chất có các liên kết đôi cách nhau một liên kết đơn C-C hệ liên hợp, có đồng phân hình học VD: với phân tử CH3CH=CH-CH=CH-CH3 có bao nhiêu kiểu đồng phân hình học?+ Tên gọi đồng phân hình học:

- Đồng phân cis-trans: hợp chất có liên kết đôi, vòng noMạch chính C ở cùng phía với nhau: đồng phân cisMạch chính C ở khác phía với nhau: đồng phân trans

VD: CH3CH=C(CH3)-CH2CH3.- Đồng phân syn-anti, áp dụng cho hợp chất có liên kết đôi CH=N và N=NVới –CH=N-: H và cặp e của N khác phía là đồng phân syn, cùng phía là antiVới N=N 2 cặp e cùng phía là syn, khác phía là anti

VD: C6H5-N=N-C6H5 và CH3CH=NH; CH3CH=NCH3

+ Danh pháp E-Z- Độ hơn cấp của các nhóm thế

- Nguyên tố có số thứ tự lớn hơn nhóm thế có độ hơn cấp cao hơn-Br > Cl > F > OH > NH2 > CH3

12


- Với cùng một nguyên tố- Đồng vị nào có số khối lớn hơn sẽ có tính hơn cấp cao hơn.-C(CH3)3 < -C(CH3)=CH2 < -CCH-CH(OH)2 < -CH=O- cặp electron tự do được cho có tính hơn cấp bằng 0- Nếu các nguyên tố đầu cùng cấp thì xét các nguyên tố tiếp theo

- Đồng phân E-Z- Các nhóm thế cao cấp hơn ở cùng phía: đồng phân Z- Các nhóm thế cao cấp hơn ở khác phía: đồng phân E.

VD: CHCl=CCl-CH3

+ Tính chất của các đồng phân hình học: Các đồng phân hình học có tính chất hóa học tương tự nhau nhưng khác nhau về độ bền (G), nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi, moomen lưỡng cực, độ tan…VD: cis-but-2-en có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn trans-but-2-en do phân tử có khả năng sắp xếp đặc khít hơn, nhưng ngược lại có mômen lưỡng cực, nhiệt độ sôi cao hơn do các nhóm thế đối xứng nhưng không ngược chiều.* Đồng phân quang học+ Tính chất quang hoạt là tính chất không trùng ảnh-vật+ Tính quang hoạt là tính chất làm quay mặt phẳng ánh sáng phân cực 1 góc nào đóChất có tính quang hoạt gọi là chất quang hoạtĐể đo độ mạnh yếu sử dụng độ quay cực riêng:

+ Tính không trùng vật-ảnh: phân tử có tính không trùng vật-ảnh sẽ có tính quang hoạt+ Điều kiện để phân tử có tính không trùng vật ảnh: phân tử phải không có tâm đối xứng, không có trục đối xứng.

- Nguyên tử C bất đối C*: 4 nhóm thế liên kết với nguyên tử C là khác nhauC*abcd (a b c d)

- Phân tử có 1C*: có tính không trùng ảnh vật có tính quang hoạt- Phân tử có nhiều C*: Nếu có tâm đối xứng hoặc mặt phẳng đối xứng thì không có tính quang

hoạt, nếu không có tâm đối xứng và mặt phẳng đối xứng thì có tính quang hoạt+ Đồng phân quang học là những đồng phân có cấu tạo hóa học như nhau, dạng hình học của phân tử như nhau vì vậy có tính chất vật lí và hóa học như nhau, chỉ khác nhau về khả năng làm quay mặt phẳng ánh sáng phân cực.

- Nếu phân tử có tác dụng làm quay mặt phẳng ánh sáng phân cực sang phải một góc thì kí hiệu [+ ] chất quay phải

- Nếu phân tử có tác dụng làm quay mặt phẳng ánh sáng phân cực sang trái một góc thì kí hiệu [- ] chất quay tráiVD: axit lactic CH3-CH(OH)-COOH

Ax (+) lactic Ax (-) lacticAx L(+ 3,8)-lactic Ax D(- 3,8)-lactic

+ Các loại đồng phân quang học:- Đồng phân đối quang: ảnh và vật qua gươngVD: Ax L(+ 3,8)-lactic và Ax D(- 3,8)-lactic là cặp đối quang- Đồng phân meso:

13

: góc quay mặt phẳng ánh sáng phân cựcV: thể tích chứa chất quang hoạtL: độ dày lớp chất ánh sáng đi quaD: khối lượng riêng của chất quang hoạt

Trêng THPT Chuyªn B¾c Ninh Th/sÜ Ng« V¨n B×nhVD 1:

Hai công thức là 1, chúng đều có mặt phẳng đối xứng nên không có tính quang hoạt và là đồng phân meso hay là đồng phân đia của cặp đối quang (2 đồng phân sau)

Hai đồng phân này là cặp đối quang của nhau Như vậy axit tactric chỉ có 3 đồng phân- Số đồng phân quang học: Nếu phân tử có nC*, không có tâm đối xứng, mặt phẳng đối xứng, trục đối thì có 2n đồng phân quang học. Nếu phân tử có một trong các yếu tố đối xứng thì số đồng phân quang học < 2n.VD: OHC-CH(OH)-CH(OH)-COOH có 4 đồng phân HOOC-CH(OH)-CH(OH)-COOH có 3 đồng phân(một đồng phân meso)+ Hỗn hợp raxemic- Là tập hợp đẳng phân tử (có số mol bằng nhau) của 2 đồng phân đối quangVD: biến thể raxemic ax () tactric gồm ax (+) tactric và ax (-) tactric- Mặt phẳng phân cực không bị quay do 2 đồng phân đối quang có chiều quay ngược nhau làm triệt tiêu sự quay mặt phẳng phân cực.* Cấu hình của các nguyên tử C*

+ Cấu hình tương đối (L, D)- Lấy glixerandehit làm chuẩn: CH2(OH)-CH(OH)-CHO

D-glixeradehit L-glixerandehit Những chất có cấu hình giống L-glixerandehit L Những chất có cấu hình giống D-glixerandehit DVD: CH2OH-CHCl-CHO+ Cấu hình tuyệt đối:Phân cấp các nhóm thế của C*: C*abcd giả thiết a > b > c > dNhìn liên kết C*-d từ C* đến d (C* ở gần người quan sát, d ở xa người quan sát)- Nếu độ hơn cấp các nhóm thế giảm dần theo chiều ngược chiều kim đồng hồ cấu hình S- Nếu độ hơn cấp các nhóm thế giảm dần theo chiều cùng chiều kim đồng hồ cấu hình R

14


S- R-- Xác định cấu hình tuyệt đối từ cấu hình tương đối Fisơ Nếu nhóm thế thấp cấp nhất nằm trên liên kết ngang. Khi độ hơn cấp của các nhóm thế còn lại giảm dần theo chiều kim đồng hồ là cấu hình S, ngược lại là cấu hình R Nếu nhóm thế thấp cấp nhất nằm trên được thẳng đứng thì ngược lại, theo chiều kim đồng hồ là cấu hình R, ngược chiều kim đồng hồ là cấu hình S.VD: Xác định cấu hình tuyệt đối của đồng phân sau

(2R, 3S)IV. Cấu dạng.* K/n: Những cấu dạng là những cấu trúc không gian khác nhau của cùng một chất được tạo nên do sự quay quanh trục liên kết đơn của các nhóm thế.VD: các cấu dạng của etan. Cấu dạng bền nhất là dạng xen kẽ (các chất khác có xen kẽ kề và xen kẽ đối). Cấu dạng kém bền nhất là cấu dạng che khuất (do các nhóm thế càng gần nhay thì tương tác đẩy càng mạnh kém bền)

TIẾT 5 DANH PHÁP HỢP CHẤT HỮU CƠ I. Tên thông thường.- Là tên xuất phát từ nguồn gốc tìm ra chất, đôi khi có thêm đuôi để chỉ loại hợp chấtVD: HCOOH (fomica) ax fomic CH3COOH (axtus) ax axeticII. Tên quốc tế-IUPAC.International Union Pure and Applied of Chemistry1. Tên gốc chức.a. Gốc(nhóm) hidrocacbon- Là phần còn lại của hidrocacbon khi mất đi một hay nhiều nguyên tử H- Mất đi một nguyên tử H gốc hóa trị 1

Hidrocacbon Tên hidrocacbon Gốc Tên gốcCH4 Metan CH3-

-CH2-Metyl

MetylenC2H6 Etan C2H5- Etyl

CH3CH2CH3 Propan CH3CH2CH2-CH3-CH(CH3)-

Propylisopropyl

(sec-propyl) gốc bậc 2CH3CH2CH2CH3 Butan CH3CH2CH2CH2-

CH3CH2CH(CH3)-Butyl

Sec-butylCH3-CH(CH3)2 Isobutan CH3-CH(CH3)-CH2- Isobutyl

15


(CH3)3C- Neobutyl(Tert-butyl) gốc bậc 3

CnH2n+2 Ankan CnH2n+1- Ankyl

Ngoài ra còn một số gốc (nhóm) thông dụng :CH2=CH- : VinylCH2=CH-CH2 : AnlylC6H5- : phenylC6H5-CH2- : benzylb. Tên nhóm chức- Halogen : halogenua- ancol (OH) : ic- ete (-O-) : ete- xeton (-CO-) : xetonc. Danh pháp gốc chứcTên phần gốc (thường là gốc hidrocacbon) + tên phần chứcVD: CH3CH2OH ancol etylic CH3OCH2CH3 etyl metyl ete

CH3Cl metyl cloruaCH2=CH-CCH vinyl axetilenCH3COCH3 đimetyl xeton

2. Tên thay thế.* Tên mạch C: C1C10

C11: undeca C12: dodeca C13 : trideca C14: tetradeca........ C19: nonadeca C20: icosa* Tên nhóm chức- No: đuôi an- Không no:

C=C: en 2(C=C): đien 3(C=C) : trien….. CC : in- OH ancol đuôi : ol (nếu đứng trước gọi là hidroxyl)- CHO : al- CO- : on- COOH : ic- NH2, -NH-, N: amin (nếu đứng trước NH2 gọi là amino)* Tên thay thế:Tên phần thế-mạch nhánh (có thể có hoặc không) + tên mạch chính + tên phần chứcChú ý: trước tên phần thế và tên phần chức bao giờ cũng có số chỉ vị trí C mà chúng liên kết, giữa số và chữ bao giờ cũng cách nhau một gạch ngang (-).VD: CH2=CH-CH3

CH3CH(OH)CH3

….* Quy tắc chọn mạch chính và đánh số thứ tự- Chọn mạch dài nhất có chứa nhóm chức, chứa liên kết bội, chứa nhiều nhánh- Đánh số thứ tự C trên mạch chính theo chiều từ đầu mạch nào sao cho tổng số chỉ vị trí nhóm chức, liên kết bội, mạch nhánh là nhỏ nhất.VD: CH3-CH=C(Cl)-CH3

CH3-C(CH3)2-CH(OH)-CH2-CH3

16

Trêng THPT Chuyªn B¾c Ninh Th/sÜ Ng« V¨n B×nhTIẾT 6 HIỆU ỨNG CẤU TRÚC

A. LIÊN KẾT CỘNG HÒA TRỊ.I. Các cách biểu diễn CTCT của chất1. Công thức Lewis: biểu diễn các cặp electron bằng dấu chấm và liên kết bằng những nét gạch.VD: CH3-NO2 C6H6

Một chất có thể biểu diễn bằng nhiều CTCT, giữa các công thức cấu tạo đó có thể chuyển hóa lẫn nhau2. Công thức cộng hưởng.- Theo thuyết cộng hưởng mỗi chất có nhiều công thức nhưng không công thức nào đúng, phù hợp hoàn toàn với tính chất vật lí, hóa học của chất. Chất sẽ được biểu diễn tốt hơn bằng công thức lai hóa giữa các công thức

II. Liên kết cộng hóa trị.1. Sự xen phủ giữa các AO, liên kết , liên kết . Liên kết đơn, liên kết bội.* Phân loại liên kết CHT- Theo hình thức góp electron: CHT thông thường, CHT cho-nhận- Theo sự phân cực liên kết: CHT không cực, CHT có cực- Theo số lượng cặp electron dùng chung: Liên kết đơn, liên kết bội.* Sự xen phủ các AOKhi góp chung electron các AO chứa các electron góp chung xen phủ với nhau- Xen phủ trục: s-s, s-p, p-p- Xen phủ bên: p-p* Liên kết , .- Xen phủ trục tạo ra vùng xen phủ lớn nên liên kết tạo thành bền vững kí hiệu là . Các nguyên tử có thể quay quanh trục liên kết.- Xen phủ bên tạo ra vùng xen phủ nhỏ hơn lại nằm hai bên đường nối tâm 2 nguyên tử liên kết, nên nó là bộ phận cứng nhắc, kém bền.* Liên kết đơn, liên kết bội.- Số cặp electron dùng chung bằng 1 thì tạo liên kết đơn….2. Sự lai hóa* K/n: Là sự tổ hợp trộn lẫn 1 số AO trong nguyên tử đẻ tạo ra trừng ấy AO lai hóa giống nhau (có hình dạng và năng lượng như nhau) nhưng định hướng khác nhau trong không gian.* Điều kiện: Các AO phải ở gần nhau và có năng lượng tương đương nhau (thường nằm trong cùng một lớp electron)

Các nguyên tố thuộc chu kì 2 lai hóa hiệu quả nhất do kích thước của các AO bé.* Đặc điểm của các AO lai hóa:- Số các AO lai hóa bằng số các AO tham gia lai hóa.- Các AO lai hóa có cùng hình dạng, năng lượng nhưng khác nhau về sự định hướng trong không gian. Vì vậy chúng tạo ra các liên kết giống nhau.- Các AO lai hóa có một phần mở (tham gia xen phủ tạo thành liên kết), một phần thu hẹp.

17

Trêng THPT Chuyªn B¾c Ninh Th/sÜ Ng« V¨n B×nh- Các AO lai hóa chỉ tham gia xen phủ trục.* Một số kiểu lai hóa thường gặp+ Lai hóa sp3:- Chỉ tạo liên kết đơn.- Phân tử có thể ở dạng, tứ diện đều(4 nguyên tử), tứ diện lệch(4 nguyên tử), chóp tam giác(4 nguyên tử), góc(3 nguyên tử).+ Lai hóa sp2:- Có thể tạo liên kết đơn hoặc liên kết đôi.- Phân tử có thể ở dạng tam giác đều (4 nguyên tử), góc (3 nguyên tử)+ Lai hóa sp:- Có thể tạo liên kết đơn liên kết đôi, liên kết ba.- Phân tử có dạng đường thẳng.3. Đặc điểm của liên kết CHT.a. Năng lượng liên kết CHT.Năng lượng phân li liên kết: là năng lượng cần thiết để phá vỡ liên kết thành các nguyên tử tự do.b. Độ dài liên kết CHT.- Là khoảng cách giữa 2 hạt nhân của 2 nguyên tử tham gia liên kết.- Độ dài liên kết phụ thuộc vào bản chất nguyên tử, trạng thái lai hóa, độ bội liên kết.- Độ dài càng ngắn liên kết càng bền.c. Góc liên kết- Là góc giữa 2 liên kết của cùng một nguyên tử.- Góc liên kết phụ thuộc vào trạng thái của nguyên tử (lai hóa kiểu nào hay không lai hóa)d. Mômen lưỡng cực.- Liên kết CHT phân cực khi 2 nguyên từ có độ âm điện khác nhau liên kết với nhau. Khi đó cặp electron dùng chung bị lệch về phía nguyên tử có độ âm điện lớn hơn,nguyên tử đó mang một phần điện tích âm (-), nguyên tử còn lại bị mất một phần electron nên mang một phần điện tích dương (+).

Giữa 2 nguyên tử xuất hiện một lưỡng cực có đọ lớn q(điện tích của lưỡng cực).Khoảng cách giữa 2 hạt nhân nguyên tử là khoảng cách của lưỡng cực: l(A0)Moomen lưỡng cực đặc trưng cho độ lớn của lưỡng cực:

=l.q- Theo thang Paolinh

Từ đó có thể xác định % độ ion của liên kết A-B theo biểu thức = e. Độ phân cực hóa.- Khi càng lớn liên kết càng phân cực.- Khả năng bị phân cực hóa (làm biến dạng đám mây electron) dưới tác động của điện trường bên ngoài.- Khả năng bị phân cực hóa tăng theo chiều tăng của bán kính nguyên tử (trong một nhóm A)- Khả năng bị phân cực hóa giảm dần từ trái sang phải trong một chu kì (do bán kính giảm)- Khả năng bị phân cực hóa của liên kết π > (do liên kết π nằm ở hai bên hạt nhân)- Khả năng bị phân cực hóa của nguyên tử trung hòa lớn hơn ion dương (+), nhưng nhở hơn ion âm tương ứng (do ảnh hưởng của bán kính và số electron ở lớp ngoài cùng)VD: Xét các HX Từ FI, bán kính nguyên tử tăng khả năng bị phân cực hóa tăng độ bền liên kết giảmkhả năng phân li tăngtính axit tăng (ngược chiều so với độ phân cực của liên kết).

B. MỘT SỐ LOẠI LIÊN KẾT YẾU.I. Liên kết hidro.1. Khái niệm.- Là liên kết được hình thành do lực hút tĩnh điện giữa H mang một phần điện tích dương với nguyên tử mang một phần điện tích âm có độ âm điện lớn và còn cặp electron chưa tham gia liên kết (thực chất là một dạng xen phủ AO trông của H với AO có cặp electron chưa tham gia liên kết)- Kí hiệu: Liên kết H được biểu diễn bằng 3 dấu chấm

X-H…Y (X, Y là nguyên tố có độ âm điện lớn)

18

Trêng THPT Chuyªn B¾c Ninh Th/sÜ Ng« V¨n B×nhVD:

2. Điều kiện hình thành liên kết hidro.* Liên kết H liên phân tử. Hai phân tử có đủ 2 yếu tố- Có nguyên tử H linh động: là H liên kết với O, N, F- Có nguyên tử độ âm điện lớn và còn cặp electron chưa tham gia liên kết: O, F, N,* Liên kết H nội phân tử. Trong phân tử có đồng thời- Có nguyên tử H linh động: là H liên kết với O, N, F- Có nguyên tử độ âm điện lớn và còn cặp electron chưa tham gia liên kết: O, F, N,- Liên kết H tạo thành vòng 5, 6 cạnh bềnVD: C2H4(OH)2

3. Độ bền của liên kết H. R-X-H...Y-R’- H càng linh động liên kết H càng bền, muốn vậy X phải có độ âm điện càng lớn, mật độ electron càng nhỏ (R hút electron thì làm giảm mật độ electron của X, ngược lại thì làm tăng mật độ electron)- Y có độ âm điện càng lớn, mật độ electron lớn thì liên kết càng bền (R’ là nhóm thể đẩy electron thì làm tăng mật độ electron của R’, ngược lại thì làm giảm mật độ electron của R’).VD: Biểu diễn các kiển liên kết H liên phân tử có trong rượu uống (dung dịch của etanol với nước). Loại liên kết H nào bền nhất?4. Ảnh hưởng của liên kết H đến tính chất vật lí của chất.a. Ảnh hưởng đến nhiệt độ sôi.- Chất có liên kết H liên phân tử có nhiệt độ sôi cao hơn chất có khối lượng phân tử tương đương hoặc lớn hơn nhưng không có liên kết H liên phân tử.- Liên kết H nội phân tử làm cho phân tử có dạng cầu nên làm giảm nhiệt độ sôi của phân tử.- Liên kết H càng bền hoặc càng nhiều liên kết H thì nhiệt độ sôi càng tăng.VD: C2H4(OH)2 > C2H5OH > C2H5NH2

b. Ảnh hưởng đến độ tan vào nước.Chất có khả năng tạo liên kết H với nước tan nhiều trong nước.II. Liên kết Vandervan.- Có bản chất tĩnh điện và là liên kết yếu. Liên kết Vandervan được hình thành do lực hút giữa các lưỡng cực (phân tử phân cực) hay các lưỡng cực tạm thời (phân tử không phân cực)- Lực Vandervan giảm nhanh theo khoảng cách giữa các lưỡng cực

- Lực Vandervan bao gồm+ Tương tác lưỡng cực-lưỡng cực (tương tác định hướng)+ Tương tác lưỡng cực-lưỡng cực cảm ứng (tương tác cảm ứng).+ Tương tác lưỡng cực cảm ứng-lưỡng cực cảm ứng (tương tác khuếch tán).

1. Tương tác định hướng.- Phân tử chứa các liên kết CHT phân cực nhưng không bị triệt tiêu sẽ hình thành một lưỡng cực. Các lưỡng cực được sắp xếp sao cho các đầu trái dấu hút nhau với lực hút F.VD: So sánh nhiệt độ sôi các đồng phân của 1,2-đicloeten(dạng cis có = 1,89, dạng trans có = 0)2. Tương tác cảm ứng.- Dưới tác dụng của một điện trường (được tạo nên do một phân tử phân cực hay một ion), các phân tử không phân cực bị phân cực tạm thời tạo thành lưỡng cực cảm ứng. Lực hút giữa lưỡng cực cảm ứng với lưỡng cực cố định gọi là tương tác cảm ứng (cách tính lực tương tự tương tác định hướng).3. Tương tác khuếch tán.- Các phân tử không phân cực tại một thời điểm nào đó trọng tâm của điện tích âm khác điện tích dương làm cho phân tử có lưỡng cực cảm ứng tạm thời, lưỡng cực này tác động đến các electron của

19

Trêng THPT Chuyªn B¾c Ninh Th/sÜ Ng« V¨n B×nhcác nguyên tử khác làm cho ở một thời điểm nhất định tất cả các phân tử không phân cực đều có thể trở thành lưỡng cực cảm ứng. Tương tác giữa các lưỡng cực cảm ứng gọi là tương tác khuếch tán.- Độ lớn của tương tác khuếch tán phụ thuộc vào khối lượng phân tử, khả năng phân cực hóa.

+ Khối lượng phân tử tăng tương tác khuếch tán tăng.+ Khả năng phân cực hóa tăng tương tác khuếch tán tăng.

- Mọi chất đều có tương tác khuếch tán, nhưng đối với chất phân cực và ion thì tương tác này quá bé nên bỏ qua.III. Ảnh hưởng của hình dạng phân tử đến nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi.* Ở dạng tinh thể, phân tử nào có khả năng sắp xếp đặc khít nhất (dạng cầu) thì phân tử đó sẽ có nhiệt độ nóng chảy cao.* Ở trạng thái lỏng, các phân tử chuyển động hỗn loạn, khi đó các phân tử có tương tác liên phân tử càng lớn (bề mặt tiếp xúc lớn) thì nhiệt độ sôi càng cao.

C. HIỆU ỨNG CẤU TRÚC.

I. Hiệu ứng cảm ứng I.1. Sự phân cực của liên kết .Trong liên kết các electron dùng chung bị lệch về phía nguyên tử có độ âm điện cao hơn.2. Hiệu ứng cảm ứng I.CH3 CH2 CH2 Cl + K/n: Hiệu ứng cảm ứng là sự chuyển dịch mật độ electron dọc theo mạch liên kết trong phân tử gây ra do sự chênh lệch về độ âm điện.+ Hiệu ứng cảm ứng âm (- I) gây ra bởi nguyên tử, nhóm nguyên tử hút electron về phía mình

- Ion dương hút electron mạnh hơn các nhóm không mang điện tích.- Hiệu ứng –I tăng theo độ âm điện: -I<-Br<-NH2<-OH<Cl<F<NO2

- Phụ thuộc vào trạng thái lai hóa: sp3 < sp2 < sp-CH=CH2 < -C6H5 < -CCH < -CN

+ Hiệu ứng cảm ứng dương (+I): gây ra bởi các nhóm nguyên tử đẩy electron thường là các nhóm ankyl CnH2n+1-

- Hiệu ứng +I tăng theo độ dài của mạch, bậc của gốc và sự phân nhánhVD: so sánh hiệu ứng +I của các gốc butyl+ Đặc điểm của hiệu ứng I: giảm rất nhanh theo chiều dài của mạch cacbonVD: So sánh tính axit của các chất sauCH3CH2CHClCOOH(1); CH2ClCH2CH2COOH(2); CH3CH2CHFCOOH(3); CH3CHClCH2COOH(4)II. Hiệu ứng liên hợp C.1. Sự phân cực của các liên kết π.Trong liên kết π sự phân cực cũng xảy ra tương tự liên kết .2. Hiệu ứng liên hợp C.* Hệ liên hợp là hệ gồm các electron π và electron p (cặp electron tự do chưa tham gia liên kết) cách nhau một liên kết VD: Hệ π –π : CH2=CH-CH=CH2

Hệ π – p: CH2=CH-Cl* K/n: Hiệu ứng liên hợp là sự chuyển dịch mật độ electron π hay electron p trong hệ liên hợp về phía nguyên tử có độ âm điện lớn hơn hay về phía hệ π của các electron p.VD: CH2=CH-CH=O CH2=CH-Cl* Hiệu ứng liên hợp âm (-C) gây ra bởi các nhóm có độ âm điện lớn hay nhóm mang điện tích dương, có AO trống -C=O > -C=NH >> -C=CH2

-NO2 > -COOH > - CHO > -COR* Hiệu ứng liên hợp dương (+C) gây ra bởi các nhóm đẩy electron về phía liên kết đôi, đó là các nguyên tử có một hay nhiều cặp electron chưa tham gia liên kết, các electron này linh động dễ bị hút về phía liên kết đôi.

-NH2 > -OH > F

20


- F > -Cl > -Br > -I* Đặc điểm: Hiệu ứng cảm ứng ít thay đổi theo chiều dài mạch CChú ý: + Đối với các nhóm có hiệu ứng liên hợp luôn có hiệu ứng I đi kèm (thường là hiệu ứng –I).

- Nếu có + C > -I thì nhóm có tính chất đẩy electron(-OH, -OR, -NH2, -NHR..)VD: (-)CH2=CH-OR- Nếu có + C < -I thì nhóm có tính chất hút electron(các helogen).VD: (+)CH2=CH(++)-Cl- Nếu có –C, -I thì nhóm có tính chất hút electron mạnh+ Đối với vòng benzen hiệu ứng liên hợp chỉ tác dụng trên hệ liên hợp phẳng, vì vậy nhóm

nguyên tử nào gây cản trở tính đồng phẳng của hệ sẽ làm giảm hiệu ứng liên hợp.VD: Ảnh hưởng của hiệu ứng ortho

III. Hiệu ứng siêu liên hợp H.- Các liên kết C-H ở vị trí liên hợp với liên kết π

Các liên kết C-H đẩy electron về phía liên kết đôi các liên kết C-H có hiệu ứng siêu liên hợp dương (+H)- Các liên kết C-F ở vị trí liên hợp với liên kết π

Các liên kết C-F hút electron về phía mình nên có hiệu ứng siêu liên hợp âm (-H)VD: So sánh độ bền của các gốcCH3. ; CH3-CH2. ; (CH3)2CH. ; CH3CH2CH2. IV. Hiệu ứng không gian.1. Hiệu ứng không gian loại 1.-K/n: là hiệu ứng của những nhóm thế có kích thước tương đối lớn, chiếm những khoảng không gian đáng kể, do đó cản trở hay hạn chế không cho một nhóm chức nào đó của phân tử tương tác với phân tử hay ion khác.VD: o,o-ddiissopropylstiren tác dụng với Br2

2. Hiệu ứng không gian loại 2.- K/n: Là hiệu ứng của những nhóm thế có kích thước lớn đã vi phạm tính song song của trục các đám mây electron π và n trong hệ liên hợpVD: So sánh tính axit của p-nitrophenol và o,o-đimetyl-p-nitrophenol

21


22

Trêng THPT Chuyªn B¾c Ninh Th/sÜ Ng« V¨n B×nhTIẾT 7 PHẢN ỨNG HỮU CƠ

I. Phân loại phản ứng hữu cơ.1. Phản ứng thế. S: SubsitutionPhân loại theo tác nhân gồm: SR; SE; SN(SN, SN2)VD: CH3-H + Cl-Cl CH3-Cl + HCl :SR

C6H5-H + Br-Br C6H5-Br + HBr : SE

C2H5-Cl + NaOH C2H5OH + NaCl : SN

* K/n: Phản ứng thế là phản ứng trong đó nguyên tử (nhóm nguyên tử) này thay thế cho nguyên tử (nhóm nguyên tử) khác.2. Phản ứng cộng. A: Addition.VD: CH2 =CH2 + H-H CH3-CH3

* K/n: là phản ứng trong đó 2 hay nghiều phân tử hợp chất hữu cơ kết hợp với nhau mà không tách ra một phân tử nào3. Phản ứng tách. E : EliminationVD: CH3-CH2OH CH2=CH2 + H2O CH3-CH2Cl CH2=CH2 + HCl* K/n: Phản ứng tách là phản ứng trong đó 2 nguyên tử hay nhóm nguyên tử bị tách ra khỏi 1 phân tử mà không có nguyên tử hay nhóm nguyên tử nào thay thế.II. Các loại phân cắt liên kết CHT.Nx: 1. Phân cắt đồng li gốc tự do.VD: Cl2 2Cl. Cl. + CH3-H CH3Cl + HCl* K/n: Phân cắt đồng li là sự phân cắt liên kết CHT sao cho cặp electron chung được chia đều cho 2 nguyên tử được tham gia liên kết.* K/n gốc tự do: là những tiểu phân chứa một electron độc thân.Đặc điểm của gốc tự do: rất không bền, thời gian tồn tại ngắn, có khả năng phản ứng cao. Gốc tự do càng bền khi electron độc thân được giải tỏa nhờ hiệu ứng liên hợp, siêu liên hợp hoặc hiệu ứng cảm ứng.VD: So sánh độ bền của các gốc tự do saua/ CH3. ; CH3CH2. ; (CH3)3C. ; (CH3)2CH.b/ CH2=CH-CH2. ; C6H5CH2. ; CH3-CH2-CH2.* Chú ý: gốc tự do càng bền khả năng tạo sản phẩm tương ứng và gốc tự do đó càng dễ dàng sản phẩm chiếm ưu thế.VD: CH3CH2CH3 + Br2 sản phẩm chính(> 90%), phụ (< 10%)

2. Phân cắt di li cacbocation, cacboanion. (CH3)3CBr (CH3)3C+ + HBr2-brom-2-metylpropan cacbocation

(C6H5)3C-H + Na H2 + Na+ + (C6H5)3C-

Cacboanion* K/n: Phân cắt di li là sự phân cắt liên kết CHT phân cực trong đó nguyên tử có độ âm điện cao chiếm hẳn cặp electron chung trở thành tiểu phân mang điện tích âm, nguyên tử còn lại màn điện tích dương.- Điện tích dương nằm trên nguyên tử C cacbocation- Điện tích âm nằm trên nguyên tử C cacboanion* Đặc điểm của cacbocation và cacboanion: Đều không bền, thời gian tồn tại ngắn và chỉ là tiểu phân trung gian trong các phản ứng hóa học hữu cơ. Độ bền của chúng phụ thuộc vào cấu trúc: những yếu tố hiệu ứng làm giải tỏa điện tích ở nguyên tử C sẽ làm tăng độ bền của chúng.VD: CH3CH2

+ < (CH3)2CH+ < (CH3)3C+ < CH2=CH-CH2+ < C6H5CH2

+

CH3CH2CH2- < CH2=CH-CH2

- < C6H5-CH2-

Tương tự như gốc tự do, nếu gốc cacbocation và cacboanion càng bền thì xác suất chuyển hóa thành sản phẩm càng lớn.

23

Trêng THPT Chuyªn B¾c Ninh Th/sÜ Ng« V¨n B×nhIII. Tác nhân electrophin và nucleophin.Nx: Tác nhân phản là các hợp chất hữu cơ đơn giản hay các hợp chất vô cơ.1. Tác nhân electrophin (E+).- Là những tác nhân có ái lực với electron.- Tác nhân electron bao gồm:

+ các ion dương: cacbocation; Br+; NO2+; H3O+. Những tiểu phân có hiệu ứng làm tăng mật độ

điện tích dương sẽ làm tăng độ mạnh của tác nhân electron.+ các phân tử chứa nguyên tử thiếu hụt electron do sự phân cực mạnh của các liên kết như SO3,

AlCl3, FeCl3.2. Tác nhân nucleophin (N:Nu)- Là những tiểu phân (có nhiều electron ) có ái lực với hạt nhân nguyên tử- Tác nhân nucleophin bao gồm:

+ Các ion âm: cacboanion, OH-, Br-.+ Các phân tử chứa nguyên tử còn cặp electron chưa tham gia liên kết: H2O; NH3; ROH; RNH2

(các tiểu phân nucleophin có các nhóm thế làm tăng mật độ electron thì sẽ làm tăng độ mạnh của tác nhân nucleophin đó)

IV. Tốc độ phản ứng và năng lượng hoạt hóa.1. Tốc độ phản ứng.

2. Năng lượng hoạt hóa.* K/n: Là năng lượng cần cung cấp để phân tử chuyển lên trạng thái chuyển tiếp có năng lượng cao nhất

Ttct ttct

Ea Ea

Hệ chất đầu H >0 Hệ sản phẩm H <0

Hệ chất cuối Hệ chất đầu Tiến trình phản ứng Tiến trình phản ứng Phản ứng tỏa nhiệt Phản ứng thu nhiệt

Ttct1 Ttct2

Ea Sp trung gian

Hệ chất đầu H <0

Hệ chất cuối

Tiến trình phản ứng

Giản đồ năng lượng của phản ứngHằng số tốc độ phản ứng và năng lượng hoạt hóa: k = e-Ea/RT

V. Khái niệm vê cơ chế phản ứng.

24

Trêng THPT Chuyªn B¾c Ninh Th/sÜ Ng« V¨n B×nh* K/n: Cơ chế phản ứng là toàn bộ các bước xảy ra nối tiếp nhau để dẫn tới sản phẩm, hay là con đường chi tiết mà hệ các chất phải đi qua để tạo ra sản phẩm.Sự phân cắt đồng li thường hay dẫn tới các phản ứng theo cơ chế gốc tự do…

25

giao an dai cuong hoa hoc huu co danh cho lop chuyen hoa

Documents