BÀI 10. CÔNG THỨC PHÂN TỬ HỢP CHẤT HỮU CƠ

MỞ ĐẦU

Chất X được tạo nên từ các nguyên tố C, H, O; tỉ lệ về số lượng nguyên tử của các nguyên tố này tương ứng là 2 : 6 : 1. Nghiên cứu cũng xác định được phân tử khối của chất này là 46.

Dựa vào đâu để có được các dữ kiện trên và X có công thức phân tử như thế nào?

Giải nhanh:

- X được tạo nên từ các nguyên tố C, H, O; tỉ lệ về số lượng nguyên tử của các nguyên tố này tương ứng là 2 : 6 : 1 nên X có công thức đơn giản nhất là: C₂H₆O.

- CTPT của X có dạng: (C₂H₆O)_n.

- Phân tử khối của X là 46 nên (12.2 + 6 + 16).n = 46 ⇒ n = 1.

- Vậy công thức phân tử của X là: C₂H₆O.

I. THÀNH PHẦN NGUYÊN TỐ VÀ CÔNG THỨC PHÂN TỬ

Vận dụng 1:  Kết quả phân tích nguyên tố cho thấy thành phần phần trăm khối lượng các nguyên tố có trong hợp chất X như sau: carbon là 52,17%; hydrogen là 13,04%; còn lại là oxygen. Xác định công thức đơn giản nhất của hợp chất X.

Giải nhanh:

Đặt công thức đơn giản nhất của hợp chất X là: C_xH_yO_z.

Ta có: x : y : z = 2 : 6 : 1.

Vậy công thức đơn giản nhất của X là: C₂H₆O.

Câu hỏi 1: Ethyne (C₂H₂) và benzene (C₆H₆) đều có cùng công thức đơn giản nhất là CH. Cần thông tin gì để biết chính xác công thức phân tử của các chất sau khi biết công thức đơn giản nhất của chúng?

Giải nhanh:

Cần biết phân tử khối của chất.

Vận dụng 2: Xác định công thức phân tử của propene, biết rằng propene có công thức đơn giản nhất là CH₂ (xác định từ phân tích nguyên tố) và phân tử khối là 42.

Giải nhanh:

- Công thức phân tử của propene có dạng: (CH₂)_n.

- Phân tử khối của propene là 42 ⇒ n = 3.

- Vậy công thức phân tử của propene là C₃H₆.

II. PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH PHÂN TỬ KHỐI CỦA HỢP CHẤT HỮU CƠ - PHỔ KHỐI LƯỢNG (MS)

Câu hỏi 2: Trên phổ MS có nhiều tín hiệu (peak), thường tín hiệu nào cho biết phân tử khối của chất?

Giải nhanh:

Thường tín hiệu có giá trị lớn nhất cho biết phân tử khối của chất.

BÀI TẬP

Bài 1: Hãy xác định công thức đơn giản nhất của các hợp chất có công thức dưới đây:

a) C₄H₁₀ (butane).

b) HOCH₂CH₂OH (ethane – 1,2 – diol).

c) C₆H₆ (benzene).

d) CHCl₂COOH (dichloroethanoic acid).

Giải nhanh:

Bài 2: Công thức phân tử và công thức thực nghiệm có liên quan gì với nhau? Cần thông tin gì để xác định được công thức phân tử sau khi đã biết công thức thực nghiệm? Cho ví dụ minh hoạ.

Giải nhanh:

- CTPT bằng số nguyên lần công thức thực nghiệm.

- Cần biết thêm phân tử khối của chất để xác định công thức phân tử sau khi biết công thức thực nghiệm.

- VD: từ công thức thực nghiệm của ethanol là C₂H₆O và phân tử khối là 46 ta dễ xác định được CTPT ethanol:

+ CTTQ: (C₂H₆O)_n.

+ Phân tử khối của ethanol là 46 ⇒ n = 1.

Vậy CTPT của ethanol là: C₂H₆O.

Bài 3: Hai hợp chất A và B có cùng công thức thực nghiệm là CH₂O. Phổ MS cho thấy A và B có các tín hiệu sau:

Giải nhanh:

- Công thức đơn giản nhất: CH₂O mà phân tử khối của A là 60 ⇒ n = 2

⇒ CTPT của A là C₂H₄O₂.

- Công thức đơn giản nhất: CH₂O mà phân tử khối của B là 90 ⇒ n = 3

⇒ CTPT của B là C₃H₆O₃.

Bài 4: Kết quả phân tích nguyên tố cho thấy trong hợp chất Y, carbon chiếm 85,7% còn hydrogen chiếm 14,3% về khối lượng.

a) Y là hydrocarbon hay dẫn xuất của hydrocarbon?

b) Xác định công thức đơn giản nhất của Y.

c) Biết Y có phân tử khối là 56, xác định công thức phân tử của Y.

Giải nhanh:

a) Y là hydrocarbon.

b) Gọi CT đơn giản nhất của Y là C_xH_y.

Ta có: x : y = 1 : 2 ⇒ CT đơn giản nhất của Y là: CH₂

c) Y có phân tử khối là 56 ⇒ n = 4.

CTPT của Y là: C₄H₈.

Bài 5: Safrol là một chất có trong tinh dầu xá xị (hay gù hương), được dùng làm hương liệu trong thực phẩm. Phổ MS của safrol cho thấy chất này có phân tử khối là 162. Kết quả phân tích nguyên tố cho thấy thành phần phần trăm về khối lượng các nguyên tố carbon, hydrogen và oxygen có trong safrol lần lượt là: 74,07%; 6,18% và 19,75%. Xác định công thức đơn giản nhất và công thức phân tử của safrol.

Giải nhanh:

Gọi công thức đơn giản nhất của safrol là C_xH_yO_z.

Ta có: x : y : z = 5 : 5 : 1 ⇒ CT đơn giản nhất của safrol là: C₅H₅O

Safrol có phân tử khối là 162 ⇒ n = 2.

CTPT của safrol là: C₁₀H₁₀O₂.