[LÝ THUYẾT] Tổng hợp kiến thức DẪN XUẤT HIDROCACBON

[rocky1208]

[TẶNG BẠN] TRỌN BỘ Bí kíp học tốt 08 môn
Chắc suất Đại học top - Giữ chỗ ngay!!

ĐĂNG BÀI NGAY để cùng trao đổi với các thành viên siêu nhiệt tình & dễ thương trên diễn đàn.

LOẠT TUT VỀ DẪN XUẤT HIDROCACBON​

Hello,

Mình vừa hoàn thành xong loạt tut tông hợp những kiến thức về phần “ Đại cương hóa hữu cơ” và toàn bộ phần “Hidrocacbon”. Ai quan tâm có thể vào đây để tham khảo:
http://diendan.hocmai.vn/showthread.php?t=142795

Lúc đầu Rocky định gộp luôn cả phần “Dẫn xuất hidrocac bon” vào đó. Nhưng nghĩ lại thấy không ổn lắm. Phần dẫn xuất hidrocacbon tương đối dài, còn hơn cả hai phần kia gộp lại. Nếu tống cả vào cái pic đó thì sẽ khó tìm kiếm hơn, hoặc tìm được cũng lâu hơn. Hơn nữa xét về logic hai phần này là độc lập (mặc dù kiến thức phần này cũng có nhiều cái bổ trợ cho phần kia) và nên tách riêng ra. Vì vậy mình mạn phép xin một khu đất nữa để viết nốt phần dẫn xuất

Mình đang cố gắng hết mức có thể để nhanh chóng viết xong phần lý thuyết này. Sắp tới mình dự định viết một loạt tut mới về phương pháp giải toán hóa học để giúp các bạn cải thiện kỹ năng giải bài tập. Điều này rất quan trọng, đặc biệt mấy năm gần đây hình thức thi đã chuyển sang trắc nghiệm. Chỉ vững kiến thức lý thuyết mà không có kỹ năng làm bài thì cũng rất khó đạt được điểm cao. Một yếu tố không thể thiếu để làm tốt các đề thi trắc nghiệm đó là “nhạy đề & quen tay”. Tức là phải quen với dạng đề, và quen với phương pháp để giải được cái dạng đó. Muốn vậy các bạn cần phải: vững kiến thức cơ bản + biết cách tư duy và vận dụng những kiến thức đã biết + làm nhiều bài tập/đề thi + biết một số phương pháp giải nhanh/ mẹo/ thủ thuật/ … Tuy nhiên mình thấy nhiều bạn còn chưa nắm vững những dạng cơ bản, rất nhiều bài post hỏi những bài chỉ khác nhau về số liệu, còn tư tưởng của bài toán hoàn toàn giống nhau, cùng đúc ra từ một dạng. Nên theo mình, cần thiết có một topic như vậy. Và mình sẽ cố gắng khởi động nó trong thời gian sớm nhất có thể. Vì cũng chỉ còn gần 3 tháng nữa là thi ĐH. Hiện tại thời gian mình cũng không có nhiều, nên tranh thủ lúc nào hay lúc ấy, (các bạn có thể nhìn giờ post bài này thì cũng biết, rất nhiều bài post của mình ở vào lúc đêm hôm thế | này vì ban ngày không có time). Nên mọi người cố gắng chờ vậy Còn bây giờ mình phải hoàn thành nốt cái mảng lý thuyết này đã. Cố gắng xong trước tuần này. Mặc dù còn sơ sài nhưng mình nghĩ nó cũng cung cấp cho các bạn một background khá ổn.



Mình cũng kêu gọi những mem nào nhận thấy có khả năng và có tâm huyết hãy mạnh dạn lập những topic tương tự để chia sẻ kiến thức cho mọi người. Thời gian và công sức các bạn bỏ ra sẽ không hề lãng phí vì nó có thể giúp ích được cho rất nhiều người. Ngay chính bản thân Rocky tham gia các diễn đàn khác cũng được rất nhiều thành viên giúp đỡ. Ví dụ khi Rocky tham gia các diễn đàn lập trình, chỉ cần post câu hỏi thắc mắc, các thành viên luôn sẵn sàng giải đáp. Họ còn giới thiệu cho Rocky nên đọc những cuốn gì, nên học những mảng nào, thậm chí còn sửa cho mình từng đoạn code nhỏ để chương trình tối ưu hơn … vì họ là những người đã có kinh nghiệm, đã trải qua thời gian chập chững như mình, và họ biết những khó khăn mà mình đang gặp phải. Vì vậy Rocky hiểu rất rõ giá trị của sự chia sẻ. Nếu có thể làm được điều gì tốt đẹp cho người khác thì đừng ngần ngại. Nếu các bạn đã từng nhận được sự giúp đỡ của ai đó thì không có lý do gì để bạn không làm điều tương tự cho những người khác :|


Best regards
Rocky >-

 

[rocky1208]

Bài 1. NHỮNG KIẾN THỨC CHUNG VỀ DẪN XUẤT HIDROCACBON
​

1. Định nghĩa

“Dẫn xuất” nghĩa là “xuất phát từ”, “bắt nguồn từ”. Vì vậy dẫn xuất hidrocacbon là những chất bắt nguồn từ hidrocacbon. Thông thường là bằng cách thay thế một hay nhiều nguyên tử H bởi những nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử khác. Những nguyên tử hay nhóm nguyên tử thay thế vào thường là những “nhóm chức”.

2. Nhóm chức
Nhóm chức là nguyên tử hay nhóm nguyên tử gây ra phản ứng hóa học đặc trưng cho phân tử hợp chất hữu cơ. Trong tiếng anh nó có tên là Functional Group.
Các nhóm chức thông dụng có thể liệt kê trong bảng sau:

3. Đơn chức, đa chức và tạp chức

Đơn chức: trong phân tử chỉ có một nhóm chức duy nhất. Ví dụ: C2H5-OH là một rượu đơn chức.

Đa chức: trong phân tử có nhiều hơn một nhóm chức, nhưng các nhóm chức này phải cùng loại. Ví dụ: HOOC-CH2-COOH là axit cacboxylic hai chức.

Tạp chức: trong phân tử có nhiều hơn một loại nhóm chức. Ví dụ: NH2-CH2-COOH là hợp chất tạp chức vì nó có hai loại nhóm chức là amino và cacboxyl.

4. Gốc và chức

Một dẫn xuất (R-X) luôn có thể chia thành hai phần là gốc (R) và chức (X). Phần chức là nhóm chức, phần gốc là phần còn lại khi đã ngắt đi chức. Ví dụ: CH3-COOH thì gốc là CH3- phần chức là -COOH.

5. No và đói

Chúng ta cần phải chú ý rằng khái niệm no và không no trong các dẫn xuất khác với trong hidrocacbon. Trong hidrocacbon, chất no là chất không có liên kết pi nào (tức là không có cái nối đôi, nối ba nào hết), nhưng trong dẫn xuất thì lại khác. Một dẫn xuất no là một dẫn xuất có phần gốc no thôi, còn phần chức thì nó no hay không kệ nó. Ví dụ: CH3-COOH là axit no đơn chức thì chỉ có gốc là no, còn chức –COOH có một liên kết pi, nên rõ ràng xét về cả phân tử là không no.

Mỗi một liên kết pi sẽ làm phân tử mất đi hai nguyên tử H (vì phải ngắt đi hai thằng H mới có thể có hóa trị để tạo liên kết mới). Điều này cũng đúng khi đóng thêm 1 vòng. Vì vậy có k liên kết pi hoặc k vòng no, số nguyên tử H bị thiếu so với dạng no nhất (CnH2n+2 no nhất) là 2k nguyên tử. Các bạn có thể nhận thấy quy luật này trong các CTTQ của ankan, xiclo ankan, aken, ankadien, ankin, aren mà mình đã trình bày ở phần trước. Túm lại: dẫn xuất no là gốc no, chứ không phải toàn phân tử no (vì phần chức có thể không no)

6. Hidro linh động và liên kết hidro

Xét một chất hữu cơ có dạng R-X-H. Trong đó, R là gốc hidrocacbon, X là một nguyên tử phi kim có độ âm điện lớn (thông thường nhất là O, N). Nguyên tử H như trên liên kết với R thông qua cầu nối X. Do X có độ âm điện khá lớn nên nó sẽ hút cặp e dùng chung với H về phía nó dẫn đến sự phân cực: đầu âm phía X, đầu dương phía H như trong hình mô tả phía dưới:

Do sự phân cực trên là liên kết X-H rất dễ đứt gãy, tức H dễ bị tách ra khỏi phân tử. Nguyên tử H như vậy gọi là H linh động. Những hợp chất hữu cơ có H linh động thường gặp là ancol, phenol, axit vì chúng chứa nhóm OH trong phân tử. Tuy nhiên độ linh động của H thì còn tùy thuộc vào bản chất của chức đó như thế nào và gốc R là gốc đẩy hay hút.

Nếu trong chức hoặc gốc có những tác nhân hút e như nối đôi, nối ba, nhóm thế có độ âm điện mạnh như Cl, Br, … thì sẽ càng làm H linh động thêm vì R hút e của X, thì X lại hút e của H mạnh hơn → H càng trội điện tích dương → liên kết X-H càng phân cực. Rút cục, H càng dễ đứt. Điều này giải thích tại sao H trong axit cacboxylic lại linh động hơn trong rượu (vì -COOH có nối đôi → hút e).

Liên kết Hidro là liên kết thường thấy trong những hợp chất có H linh động. Về bản chất nó là lực hút tĩnh điện (âm-dương) giữa các phân tử phân cực. Những hợp chất có liên kết H thì sẽ có

Nhiệt độ nóng chảy và sôi cao hơn những chất có cùng PTK nhưng ko có liên kết H, vì có lực hút tĩnh điện sẽ gắn kết các phân tử lại. Để đun sôi, cần phải nhiệt độ cao hơn.
Tan trong nước tốt hơn vì tạo được liên kết H với H2O. Điều này giống như việc các phân tử R-OH “chui” vào các phân tử nước, nên chúng dễ tan hơn. Tổng quát hóa: những chất có liên kết H thì dễ tan vào nhau.

Bên trên đã trình bày đầy đủ những vấn đề liên quan đến H. Bây giờ mình mạn phép xì-pam chút, nhưng vẫn là vấn đề về liên kết H nhé. Chỉ là Rocky muốn các bạn thay đổi không khí tý thôi

Rocky: Bây giờ anh sẽ lấy ví dụ về chất có liên kết H nhé. Propan được không :-/ Tất nhiên là không. Vì nó không thằng C và H độ âm điện chênh nhau không nhiều, vì vậy ko tạo được sự phân cực đáng kể → tức không có thằng nào đóng vai trò như thằng X ở trên → vậy là ko có liên kết H.

You: /* sốt ruột */ Ông anh vòng vo mãi, lấy một ví dụ có liên kết H xem nào :-w

Rocky: Ok men, có ngay. Chú em thích uống rượu không? Etylic nhé ? Thằng này có công thức C2H5OH → có dạng R-X-H, trong đó O là phi kim đủ mạnh, nên đủ khả năng đóng vai trò của X → H trong -OH của rượu là H linh động. Ví dụ dễ thấy nhất là nó bị thế bởi Na sinh ra H2.

You: Có vẻ dễ hiểu hơn rồi đấy. Ông anh thêm vài ví dụ nữa đi :-?

Rocky: Thế uống rượu xong chú thường làm gì?

You: Say thì em ngủ ạ? À không, nếu lỡ uống nhiều quá thì em phải vào WC trước ạ

Rocky: Thế trong đó có mùi gì không? :>

You: Anh cứ đùa. Mùi amoniac chứ còn gì nữa. Đừng nói là mũi anh bị điếc nhé )

Rocky: Ừ thế anh lấy ví dụ NH3 luôn nhé. Chú tưởng tượng có 3 thằng H cắm vào thằng N. Thằng N có độ âm điện cũng khá, tuy không bằng O. Vì vậy liên kết N-H cũng phân cực tương đối → H của NH3 cũng là H linh động nhưng không bằng H của –OH được. Tức nó cũng có liên kết H. Điều này giải thích tại sao NH3 tan nhiều trong nước (H2O có dạng H-O-H → cũng có liên kết H)

You: Ồ hay thật. Từ bé đến giờ em mới thấy có người giảng bài lôi cái WC làm ví dụ. Nhưng đấy mới ảnh hưởng đến là tính tan. Thế còn nhiệt độ sôi thì sao anh?

Rocky: Khá lắm, có vẻ chú ý đến vấn đề rồi đấy. Thế H2O và H2S khác gì nhau? :>

You: Dạ, khác nhau ở chỗ một thằng là O một thằng là S ạ :-??

Rocky: Không tồi, còn gì nữa?

You: Thằng H2O thể lỏng, chúng ta có thể uống ngày này qua ngày khác, còn thằng H2S thể khí, có mùi trứng thối và ta không thể chịu nổi quá 1 phút ạ

Rocky: Chuẩn. Thằng H2S thậm chí có PTK lớn hơn H2O (34>18) nhưng ở điều kiện thường nó ở thể khí, nghĩa là chưa đun đã sôi rồi, còn thằng H2O nó sôi tận [TEX]100^0C[/TEX]. Nguyên nhân là do thằng S có độ âm điện thấp, chênh lệch với H không nhiều, còn O thì khá mạnh. Nên H2O nó có liên kết H, còn H2S thì không → nhiệt độ sôi cao hơn )

You: Ồ, vậy mà em không để ý. Thế còn mùi thối? Anh giải thích nốt đi \\/

Rocky: Cái này anh cũng … chịu. Nhưng cam đoan là không liên quan gì đến liên kết Hidro cả :-j /* hỏi vớ vẩn */

 

[rocky1208]

Bài 2. RƯỢU / ANCOL
​

1. Định nghĩa

Rượu là những HCHC trong phân tử có một hay nhiều nhóm –OH liên kết trực tiếp với nguyên tử C no của gốc hidrocacbon. Chú ý: –OH phải gắn trực tiếp vào C no, nếu gắn vào C đói thì không phải là rượu (nó sẽ không bền, biến thành chất khác)

Ví dụ: CH3-CH2-OH → rượu etylic , CH2OH – CH­2OH → etilen glicol

2. Phân loại

Có thể phân loại theo gốc (no, không no, thơm) hoặc theo chức (đơn chức, đa chức)

Theo gốc:

Rượu no:CH3-CH2-OH (etylic)
Rượu không no:CH2=CH-CH2-OH (anlylic)
Rượu thơm: C6H5-CH2-OH (benzylic)
Chú ý: những chất như CH2=CH-OH và CH3-C6H4-OH không phải rượu. Vì –OH gắn trực tiếp vào C đói của gốc.
​

Theo chức:

Đơn chức:CH3-OH (metylic)
Đa chức: CH2OH – CH­2OH (etilen glicol), CH2OH -CHOH-CH­2OH (glixerol)
​

Theo bậc: bậc của rượu là bậc mà –OH gắn vào. Có rượu bậc I, II, III nhưng thường ta chỉ quan tâm đến bậc I và II thôi.

Rượu bậc I: CH3-OH (metylic)
Rượu bậc II: CH3-CHOH-CH3 (iso-propylic)
Rượu bậc III: (CH3)3C-OH (tert-butyl)
​

3. Đồng đẳng – Đồng phân – Danh pháp

Đồng đẳng: ta nghiên cứu chủ yếu là dãy đồng đẳng của rượu no, đơn chức, mạch hở. Chúng có công thức tổng quát là CnH2n+1OH. Chất đầu dãy đồng đẳng là CH3OH. Những rượu đa chức thì ta chỉ quan tâm nhất là etilen glicol và glixerol.

Đồng phân: đồng phân rượu sinh ra do sự sai khác mạch cacbon hoặc do vị trí tương đối của nhóm –OH. Nếu gốc hidrocacbon có đồng phân hình học thì rượu cũng có thêm đồng phân hình học, nhưng chẳng mấy khi quan tâm đến cái này.

Danh pháp: gọi tên gốc-chức và tên IUPAC

Tên gốc – chức: tên rượu = tên gốc hidrocacbon + ic (chức)
Ví dụ: C2H5-OH → etylic, CH2=CH-CH2-OH → anlylic

Tên IUPAC: tên rượu = tên hidrocacbon tương ứng + vị trí nhóm –OH + ol
Ví dụ: C2H5-OH → etanol, CH3-CHOH-CH3 → propan-2-ol
​

4. Tính chất vật lý

- Những rượu đầu dãy đồng đẳng tan vô hạn trong nước do tạo được liên kết H với nước. Khi mạch cacbon tăng dần làm tăng kích thước phần kỵ nước ( gốc hidrocacbon kỵ nước) nên tính tan giảm dần.

- Các rượu đơn chức đều nhẹ hơn nước, còn đa chức thì ngược lại, đều nặng hơn nước.

- Rượu có nhiệt độ sôi cao hơn hidrocacbon có PTK tương ứng vì nó có liên kết Hidro.

5. Tính chất hóa học.

Tính chất 1: tác dụng với Na, cho khí H2, thể hiện có H linh động
R-OH + Na → R-Ona + ½ H2

Tính chất 2: Tách nước cho ete ([TEX]140^0C[/TEX]) hoặc anken ([TEX]170^0C[/TEX])

Tạo ete: R-OH + R’-OH → R-O-R’ + H2O ([TEX]140^0C[/TEX] - xt H2SO4 đặc/nóng)
Tạo anken: CnH2n+1OH → CnH2n + H2O ([TEX]170^0C[/TEX] - xt H2SO4 đặc/nóng)
​

Chú ý:

a. Tách nước tạo anken tuân theo quy tắc Zaixep, mình đã nói ở phần hidrocacbon. Các bạn có thể vào đó xem lại.
b. Phản ứng tách nước đáng chú ý là tách nước etanol tạo butadien-1,3.
2C2H5OH → CH2=CH-CH=CH2 + 2H2O + H2 (xt MgO/Zn)
​

Tính chất 3: oxi hóa rượu bậc I tạo andehyt, oxi hóa rượu bậc II tạo xeton.

Chú ý:

a. còn phản ứng đốt nữa. Nhưng mà mình thôi không ghi, vì phản ứng này cái nào cũng có. Chỉ khác nhau ở chỗ cân bằng. Vì vậy từ bây giờ trở đi, mặc định mình không viết phản ứng đốt nữa.
b. Một phản ứng oxi hóa đáng chú ý đó là lên men rượu thành giấm.
C2H5OH + O2 → CH3COOH + H2O
Ngoài ra OXH rượu bằng KMnO4 hoặc K2Cr2O7 thì cũng thu được axit tương ứng.
​

Tính chất 4: phản ứng este hóa với axit vô cơ / hữu cơ

C2H5OH + HCl → C2H5-Cl + H2O
C2H5OH + CH3COOH → CH3COO-C2H5 + H2O
​

6. Điều chế

Thủy phân dẫn xuất halogen trong kiềm/ đun nóng.

R-X + NaOH → R-OH + NaX
​

Hợp nước anken.

CnH2n + H2O → CnH2n+1OH
​

Khử andehit bằng H2 thu được rượu bậc I, khử xeton bằng H2 thu được rượu bậc II.

R-CHO + H2 → R-CH2-OH
R-CO-R’ + H2 → R-CH(OH)-R’
​

Thủy phân este tương ứng

RCOOR’ + H2O → RCOOH + R’OH (xt H+)
​

Lên men rượu (dành riêng cho etylic)

Tinh bột → Glucozơ → etylic
​

 

[rocky1208]

MỘT SỐ VẤN ĐỀ KHÁC VỀ RƯỢU​

1. Những trường hợp không bền của rượu

2. Rượu da chức


Một số rượu chức hay gặp như glixerol (gllixerin), etilenglicol, sorbitol, …

Rượu đa chức có các tinh chất thông thường như rượu đơn chức, nhưng có thêm chú ý: những rượu đa chức có hai nhóm OH kề nhau có khả năng tạo phức chất với Cu(OH)2 (màu xanh đậm)

 

[nhimvavit]

Cảm ơn a !

Cảm ơn A.Rocky nhé !.Nội dung bổ ích quá.Đúng mấy cái e đang cần ý ạ.

 

[jangzz]

Cám ơn anh Rocky, bài viết giúp em biết thêm nhiều thứ ko có trong sách. Anh làm thêm mấy chuyên đề khác luôn đi anh ơi!

 

[tem_p0]

Thank a rocky nhiều ! Anh làm lun mấy phần khác đi ạ !

 

[tem_p0]

Thank a rocky nhiều ! Anh làm lun mấy phần khác đi ạ !

 

[0977638758]

hay quá trời lun,a anh làm thêm phần bài tâp nữa nhé,cho đủ bộ..

 

[balo0m]

Cám ơn anh ROcky.. cho em hỏi Có bản down không hả anh
Cám ơn anh nhiều nhé!!! >-