Đang tải... (xem toàn văn)
Tổng hợp lí thuyết ngắn gọn, xú tích môn Hoá học. Tài liệu do thầy Phạm Ngọc Sơn top 10 GV nổi tiếng Hà Nội biên soạn. Tìm thêm bài giảng của thầy bằng tab thaygiaoCam Tài liệu 10 Phương pháp giải nhanh tập hợp các câu hỏi, bài tập hay, sử dụng các phương pháp giải nhanh để tìm đáp án. Bài tập được thầy Phạm Ngọc Sơn lựa chọn kĩ, đã từng xuất bản sách và có số lượng bản in rất lớn. Tài liệu phù hợp cho GV dạy học và HS ôn thi THPT quốc gia môn Hoá học.
PHẠM NGỌC SƠN TĨM TẮT LÝ THUYẾT HỐ HỌC TRUNG HỌC PHỔ THÔNG Chủ đề CẤU TẠO NGUYÊN TỬ BẢNG TUẦN HOÀN VÀ ĐỊNH LUẬT TUẦN HOÀN CÁC NGUYÊN TỐ HOÁ HỌC I CẤU TẠO NGUYÊN TỬ Thành phần cấu tạo nguyên tử, đặc điểm hạt cấu tạo nên nguyên tử a) Thành phần cấu tạo nguyên tử – Hạt nhân nằm tâm nguyên tử gồm hạt proton nơtron (riêng nguyên tố hiđro có loại nguyên tử hạt nhân chứa proton khơng có nơtron) – Vỏ electron ngun tử gồm electron chuyển động xung quanh hạt nhân b) Đặc tính hạt cấu tạo nên nguyên tử Vỏ electron nguyên tử Hạt nhân nguyên tử Đặc tính hạt Hạt proton (P) – Điện tích (quy ước) qp = 1,602.10 19 C Hạt nơtron (N) Hạt electron (E) qn = qe = –1,602.10 19 C – (0) (1+) Khối lượng (quy ước) (1–) – – – e mp = 1,6726.10 27 kg mn = 1,6748.10 27 kg m = 9,1094.10 31 kg (1đvC) (1đvC) (0,549.10 đvC) –3 Nhận xét : Khối lượng nguyên tử tập trung hầu hết hạt nhân, khối lượng electron không đáng kể me = 1 mp đvC (hay u) 1840 1840 1u = 19, 9265.1027 ; mC 1, 6605.1027 (kg) 12 12 m1nt’ = (P+N)u ; M1molnt’ = (P+N) gam (với P số p, N số n) Nếu hình dung nguyên tử cầu : V1nt’ = –10 Dnt’ = 10 r –4 m = 1A ; 1nm = 10A ; Dhn = Dnt’.10 Điện tích số khối hạt nhân a) Số đơn vị điện tích hạt nhân = số proton = số electron (Z = P = E) b) Số khối hạt nhân (A) tổng số proton (P) số nơtron (N) A=P+N=Z+N Nguyên tố hoá học a) Nguyên tố hoá học tập hợp ngun tử có điện tích hạt nhân (nghĩa có số proton có số electron có tính chất hố học giống nhau) b) Số hiệu nguyên tử (cho biết số thứ tự nguyên tử nguyên tố bảng tuần hoàn) kí hiệu Z, số đơn vị điện tích hạt nhân, số proton hạt nhân nguyên tử số electron có nguyên tử nguyên tố) c) Kí hiệu nguyên tử Số khối A X Số đơn vị điện tích hạt nhân Z Kí hiệu nguyên tố Đồng vị – Nguyên tử khối trung bình a) Đồng vị ngun tử có số proton khác số nơtron, có số khối A khác Thí dụ : 16 O (8e, 8p, 8n) ; 17 O (8e, 8p, 9n)và 18 O (8e, 8p, 10n) Lưu ý : Cần phân biệt với khái niệm đồng khối (là dạng nguyên tử nguyên tố khác có số khối A khác số proton Z) Thí dụ : 40 19 K (19p, 21n, 19e) 40 20 Ca (20p, 20n, 20e) N Z Với ngun tử ngun tố có điện tích hạt nhân Z khơng q 82 (hạt nhân ngun tử bền) ln có tỉ số : N | 1,524 (trừ | H ) Z b) Tỉ số Riêng nguyên tử nguyên tố Z < 18, tỉ số 1 N 1,23 Z Nếu gọi tổng số hạt e, p, n S : 3 S S 3,524 < 1,23 Z Z c) Nguyên tử khối trung bình nguyên tố ( A ) A1 A2 A3 Nếu nguyên tố X có đồng vị : X, X, X,… với phần trăm số nguyên tử đồng vị x1, x2, x3,… khối lượng ngun tử trung bình (KLNTTB) nguyên tố X : A X = x1%A1 + x2%A2 + x3%A3 + … A x.A1 y.A2 z.A3 xyz Cấu trúc vỏ electron nguyên tử a) Obitan nguyên tử (kí hiệu AO) vùng khơng gian xung quanh hạt nhân mà tập trung phần lớn xác suất có mặt electron (khoảng 95%) Hình dạng obitan nguyên tử : – Obitan s có dạng hình cầu, tâm hạt nhân ngun tử – Obitan p gồm obitan px, py, pz có dạng hình số nổi, obitan có định hướng khác không gian – Obitan d, f có hình dạng phức tạp Các obitan khác hình dạng, kích thước, obitan chứa tối đa electron Obitan s Obitan px Obitan py Obitan pz b) Lớp electron : gồm electron có lượng gần Năng lượng electron lớp thấp lớp Các lớp electron đặc trưng số nguyên : n = 1, 2, 3, …, kí hiệu từ sau : n lớp K L M N O P Q c) Phân lớp electron : gồm electron có lượng Các phân phân lớp kí hiệu chữ viết thường : s, p, d, f Thực tế với 110 nguyên tố biết đủ số electron điền vào phân lớp : ns, np, nd, nf Thí dụ : với n = electron điền vào phân lớp 6s, 6p, 6d, 6f d) Số obitan phân lớp s, p, d, f tưương ứng số lẻ : 1, 3, 5,7 e) Số obitan lớp electron thứ n n obitan – Thí dụ : Lớp M (n = 3) có : = obitan (gồm obitan 3s, obitan 3p obitan 3d) ; lớp N (n = 4) có = 16 obitan gồm 10 obitan 4s ; obitan 4p; obitan 4d ; obitan 4f f) Năng lượng electron nguyên tử Cấu hình electron nguyên tử Mức lượng obitan nguyên tử (hay mức lượng AO) Khi số hiệu nguyên tử Z tăng, mức lượng AO tăng dần theo trình tự sau : 1s 2s 2p 3s 3p 4s 4p 5s 5p 5f 6s 6d 6p 7p 7s … Lưu ý : Khi Z tăng có chèn mức lượng Thí dụ : mức 4s trở nên thấp 3d,… Các nguyên lí quy tắc phân bố electron nguyên tử – Ngun lí Pau–li Trên obitan có nhiều hai electron hai electron chuyển động tự quay khác chiều xung quanh trục riêng electron Obitan có electron ghép đôi : electron độc thân : – Nguyên lí vững bền Ở trạng thái bản, nguyên tử electron chiếm obitan có mức lượng từ thấp đến cao – Quy tắc Kleckowski : 2 6 10 10 (1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 5s 4d 14 10 14 10 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7s ) Trong phân lớp, electron phân bố obitan cho số electron độc thân tối đa electron phải có chiều tự quay giống Cấu hình electron nguyên tử Cấu hình electron biểu diễn phân bố electron phân lớp thuộc lớp khác Thí dụ : Fe (Z =26) có 26 electron 2 6 Cấu hình electron (CHE) Fe 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s – Ý nghĩa : Số e phân lớp Chẳng hạn : Số thứ tự lớp 3d Tên phân lớp – Cấu hình electron nguyên tử Fe viết dạng ô lượng tử : Đặc điểm lớp electron Do liên kết yếu với hạt nhân nguyên tử, electron lớp ngồi dễ tham gia vào hình thành liên kết hố học Quyết định tính chất hố học nguyên tố Lớp nguyên tử nguyên tố có nhiều 8e – Nếu có 1, hay 3e lớp ngồi nguyên tử kim loại – Nếu có 5, hay 7e lớp thường nguyên tử phi kim – Nếu có 4e lớp ngồi cùng, kim loại (Sn, Pb), phi kim (C, Si) – Nếu có đủ 8e lớp ngồi (trừ He có 2e) Đó khí II BẢNG TUẦN HỒN CÁC NGUN TỐ HỐ HỌC VÀ ĐỊNH LUẬT TUẦN HỒN Cấu tạo bảng tuần hồn ngun tố hố học a) Ô nguyên tố Thành phần ô nguyên tố thiếu kí hiệu hố học ngun tố, số hiệu ngun tử, ngun tử khối trung bình, ngồi cịn thêm thơng tin cấu tạo nguyên tử, mạng tinh thể,… Thí dụ : Số hiệu nguyên tử (stt) 22 Tên nguyên tố Titan KLNT trung bình 47,88 Khối lượng riêng (g/cm ) Nhiệt độ nóng chảy ( C) Kí hiệu ngun tố Ti 4,5(Ar) 1670 C 2 3d 4s 2 3d 4s Cấu hình electron 1,54 Độ âm điện Nhiệt độ sôi ( C) 3289 C 1gđk Cấu trúc tinh thể Số oxi hố có 2, 3, 6,82eV Năng lượng ion hố Thơng thường nguyên tố nhóm A nhóm B phân biệt vị trí đặt kí hiệu nguyên tố Số thứ tự (stt) ô = số hiệu nguyên tử = số đơn vị điện tích hạt nhân = tổng số electron b) Chu kì dãy nguyên tố, mà nguyên tử chúng có số lớp electron, xếp theo chiều điện tích hạt nhân tăng dần Có chu kì nhỏ (1, 2, 3) Có chu kì lớn : – Chu kì gồm nguyên tố Z = ; – Chu kì gồm nguyên tố Z = 10 ; – Chu kì gồm nguyên tố Z = 11 18 ; – Chu kì gồm 18 nguyên tố Z = 19 36 ; – Chu kì gồm 18 nguyên tố Z = 37 54 ; – Chu kì gồm 32 nguyên tố Z = 55 86 ; – Chu kì ngun tố cịn lại từ Z = 87 trở c) Nhóm tập hợp nguyên tố xếp thành cột, gồm nguyên tố mà ngun tử có cấu hình electron tưương tự nhau, có tính chất hố học gần giống – Nguyên tử nguyên tố nhóm có số electron hoá trị số thứ tự nhóm (trừ số ngoại lệ) – Các nhóm nguyên tố chia thành hai loại : Nhóm A : gồm nguyên tố s nguyên tố p STT nhóm A = số e lớp IA IIA ns ns IIIA IVA ns np VA ns np VIA ns np VIIA ns np VIIIA ns np ns np Nhóm B : gồm nguyên tố d nguyên tố f Cấu hình e lớp ngồi hầu hết nguyên tố nhóm B sau : IB IIB 10 2 (n–1)d ns (n–1)d ns VB VIB VIIB (n–1)d ns (n–1)d ns 2 (n–1)d ns (n – 1) d ns VIIIB : (n– 1) ns (n– 1)d ns (n– 1)d ns Những tính chất biến đổi tuần hồn theo chiều tăng điện tích hạt nhân 10 IVB (n–1)d ns IIIB Trong chu kì : từ trái phải Điện tích hạt nhân số lớp e nhau, số lớp tăng, rnt ; độ âm điện Năng lượng ion hố I1 ; tính kim loại , tính phi kim ; tính axit oxit, hiđroxit , tính bazơ chúng ; hố trị hợp chất khí với H phi kim giảm từ ; hoá trị cao hợp chất với O tăng từ Trong nhóm A : từ xuống Khi Z, số lớp e tăng, số e nhau, rnt ; ĐÂĐ ; I1, tính KL, tính PK, tính axit oxit, hiđroxit, tính bazơ Định luật tuần hồn a) Nội dung định luật Tính chất nguyên tố thành phần tính chất đơn chất hợp chất tạo nên từ ngun tố biến đổi tuần hồn theo chiều tăng điện tích hạt nhân nguyên tử Lưu : – Hai nguyên tố A, B thuộc chu kì thuộc nhóm A liên tiếp ZB – ZA = – Hai nguyên tố A, B thuộc nhóm A thuộc :2 chu kì liên tiếp ZB – ZA = (nếu A thuộc chu kì nhỏ) ZB – ZA = 18 (nếu A, B thuộc chu kì lớn) Trong chu kì từ trái sang phải Hợp chất khí với hiđro Hợp chất với oxi (hố trị cao nhất) R2O RO R2O3 RH4 RH3 RH2 RH RO2 R2O5 RO3 R2O7 Chủ đề I LIÊN KẾT HOÁ HỌC KHÁI NIỆM VỀ LIÊN KẾT HOÁ HỌC Khái niệm liên kết hoá học Liên kết hố học hình thành hai ngun tử phân tử đơn chất hay hợp chất Quy tắc bát tử (8 electron) Cấu hình với electron lớp (hoặc electron lớp thứ nhất) cấu hình đặc biệt vững bền Theo quy tắc bát tử (8 electron) nguyên tử nguyên tố có khuynh hướng liên kết với nguyên tử khác để đạt cấu hình electron vững bền khí với electron (hoặc heli) lớp II SO SÁNH LIÊN KẾT ION VÀ LIÊN KẾT CỘNG HOÁ TRỊ Loại Giống Liên kết cộng hoá trị Nguyên nhân hình thành liên kết : Các nguyên tử liên kết với tạo thành phân tử để có cấu hình electron bền vững khí Bản chất Là lực hút tĩnh điện ion mang điện tích trái dấu Thí dụ Na + Cl NaCl H + Cl H : Cl Xảy nguyên tố khác hẳn chất hoá học (thường xảy kim loại điển hình phi kim điển hình) ; ion dưương – ion âm Xảy hai nguyên tố giống chất hoá học (thường xảy với nguyên tố phi kim nhóm 4, 5, 6, 7) Khác Điều kiện liên kết 10 Liên kết ion + – Là dùng chung electron Tính chất hố học chung a) Khi tan H2O, axit phân li phần Ví dụ : – CH3COOH + CH3COO + H Dung dịch axit làm quỳ tím hố đỏ b) Có tính chất chung axit Tác dụng với bazơ, oxit bazơ, muối kim loại hoạt động trớc hiđro dãy điện thế) c) Phản ứng este hố Ví dụ : CH3COOH + C2H5OH CH3COOC2H5 + H2O d) Phản ứng cháy t Ví dụ : CH3COOH + 2O2 2CO2 + 2H2O Tính chất gốc hiđrocacbon a Phản ứng halogen vào gốc no, thơm b Phản ứng cộng vào gốc khơng no Tính chất riêng – Axit fomic có phản ứng tráng bạc : HCOOH + 2[Ag(NH3)2]OH (NH4)2CO3 + 2Ag + 2NH3 – Muối axit axit tác dụng với hỗn hợp vôi –xut (ở thể rắn) : t CH4 + Na2CO3 CH3COONa + NaOH CaO, t CH3CO–CH3 + 2CaCO3 (CH3COO)2Ca CaO, t CH4 + Na2CO3 + H2O CH3COOH + 2NaOH CaO, Phương pháp điều chế a) Oxi hố khơng hồn toàn anđehit : CxHyCHO + 2[Ag(NH3)2]OH CxHyCOONH4 + 2Ag + 3NH3 b) Điều chế CH3COOH Oxi hoá ancol etylic nhờ enzim : 81 C2 H5OH + O2 men CH3COOH + H2O Từ metanol CO , xt CH3OH + CO t CH3COOH III ESTE CỦA AXIT CACBOXYLIC Công thức tổng quát Este no đơn chức : CxH2x+1COOCyH 2y+1hay CnH2nO2 Este đơn chức : CxHyCOOCpHq hay CnHmO2 Chất béo este glixerol với axit béo đơn chức : Ví dụ : Tristearin [C17H35COO]3C3H5 Triolein Tripanmitin [C17H33COO]3C3H5 [C15H31COO]3C3H5 Tính chất hố học a) Phản ứng thuỷ phân, xúc tác axit CxHyCOOCpHq + H2O Cx HyCOOH + CpHqOH b) Phản ứng xà phòng hố CxHyCOOCpHq + NaOH CxHyCOONa + CpHqOH Xà phịng hoá chất béo : (C17H35COO)3C3H5 + 3NaOH 3C17H35COONa + C3H5(OH)3 c) Phản ứng chuyển hoá chất béo lỏng thành chất béo rắn o , Ni [C17H33COO]3C3H5 + 3H2 t [C17H35COO]3C3H5 d) Một số phản ứng đặc biệt , xt CxHyCOOCH=CH2 + H2O t CxHyCOOH + CH3CH=O CxHyCOOCH=CH2 + NaOH CxHyCOONa + CH3CHO CxHyCOO–C6H5+2NaOH CxHyCOONa + C6H5ONa + H2O 82 Phương pháp điều chế a) Axit tác dụng với ancol, có axit xúc tác: CxHyCOOCH + CpHqOH CxHyCOOCpHq +H2O b) Một vài phản ứng đặc biệt o t xt CH3COOH + CHCH CH3COOCH= CH2 + H2O o t xt C6H5OH + (CH3CO)2O CH3COOC6H5 + CH3COOH IV MỘT VÀI ĐIỂM CẦN CHÚ Ý Xác định loại nhóm chức số nhóm chức : Dựa vào cơng thức phân tử tỉ lệ mol chất phản ứng với chất tạo dựa vào đặc điểm tính chất hố học Ví dụ : Chất X đơn chức có CTĐG C2H4O, tác dụng đợc với NaOH Vậy X axit este đơn chức, phân tử phải có nguyên tử oxi Vậy X có CTPT C4H8O2 Dựa vào biến thiên khối lợng chất trớc sau phản ứng Ví dụ : RCOOH + NaOH RCOONa + H2O Mmuối – Maxit = 22 g/ mol/nhóm COOH Nếu hỗn hợp axit este có phản ứng tráng gương có axit fomic este nó, v.v Nếu hỗn hợp tác dụng với dung dịch AgNO3 dung dịch NH3 có Ag kết tủa có HCHO HCOOH este axit fomic 83 Chủ đề 14 CACBOHIĐRAT I KHÁI NIỆM Cacbohiđrat (gluxit, saccarit) hợp chất hữu tạp chức mà đa số chúng có cơng thức chung Cn(H2O)m II PHÂN LOẠI Monosaccarit : Là nhóm cacbohiđrat đơn giản khơng thể thuỷ phân đợc Ví dụ : Glucozơ, fructozơ (C6H12O6) Đisaccarit : Là nhóm cacbohiđrat mà thuỷ phân sinh phân tử monosaccarit Ví dụ : saccarozơ, mantozơ (C12H22O11) Polisaccarit : Là nhóm cacbohiđrat phức tạp mà thuỷ phân đến sinh nhiều phân tử monosaccarit Ví dụ : Tinh bột, xenlulozơ (C6H10O5)n III CẤU TRÚC PHÂN TỬ Glucozơ, fructozơ C6H12O6 Glucozơ chủ yếu tồn dới dạng cấu trúc vòng cạnh dạng – dạng – Hai dạng chuyển hoá lẫn qua dạng mạch hở : CH2OH CH2OH O O OH OH OH CH2OH[CHOH]4CHO OH OH OH OH OH – glucozơ –glucozơ Fructozơ tồn dới hai cấu dạng vòng cạnh ; hai dạng mạch vòng chuyển hoá lẫn qua dạng mạch hở tương tự nh glucozơ : CH2OH CH2OH O CH2OH CH2OH[CHOH]3COCH2OH OH OH OH OH CH2OH OH Saccarozơ mantozơ tồn chủ yếu dạng mạch vòng 84 OH O Phân tử saccarozơ gốc ỏ– glucozơ liên kết nguyên tử C1 qua nguyên tử oxi với gốc õ– fructozơ nguyên tử C4 CH2OH HOCH2 H O OH H O OH O OH CH2OH OH OH Gốc ỏ– glucozơ Gốc õ–fructozơ Phân tử mantozơ hai gốc glucozơ liên kết với qua nguyên tử oxi, gốc thứ C1, gốc thứ hai C4 Phân tử mantozơ dạng mạch vịng cịn nhóm OH hemiaxetal tự nên tồn cân với dạng mạch hở có nhóm chức –CH=O CH2OH CH2OH O H H OH O O OH OH O OH H CH2OH CH2OH OH OH OH CH=O O OH Gốc ỏ– glucozơ OH OH H H OH Gốc OH ỏ– glucozơ Polisaccarit : Tinh bột, xenlulozơ (-C6H10O5-)n Tinh bột gồm loại phân tử polime : amilozơ (do đơn vị ỏ–glucozơ liên kết với liên kết 1,4–glicozit tạo thành mạch không phân nhánh) amilopectin (do đoạn mạch ỏ–glucozơ liên kết với tạo nên ; đoạn mạchnày liên kết với liên kết 1,6–glicozit, tạo thành mạch phân nhánh) Xenlulozơ đơn vị õ–glucozơ liên kết với liên kết 1,4– glicozit tạo thành mạch dài không phân nhánh IV TÍNH CHẤT HỐ HỌC Mono- đisaccarit a) Phản ứng ancol đa chức : tác dụng natri Ví dụ : HOCH2–[CHOH]4–CH=O + 5Na NaOCH2–[CHONa]4–CH=O + 5/2H2 85 b) Phản ứng nhóm C=O dạng mạch hở : cộng H2, tráng bạc, Ví dụ : , xt HO–CH2–[CHOH]4–CHO + H2 t HO–CH2–[CHOH]4–CH2OH , xt HO–CH2–[CHOH]4–CHO + 2Ag(NH3)2OH t HO–CH2–[CHOH]4–COONH4 +2Ag + 3NH3 Mantozơ fructozơ có phản ứng tráng bạc, cộng hiđro c) Phản ứng hai nhóm chức Glucozơ tạo đợc dung dịch màu xanh lam với Cu(OH)2 tương tự glixerol, nhng màu xanh bị đun nóng sinh Cu2O màu đỏ son d) Phản ứng phân tử Khi có xúc tác men thích hợp, glucozơ chuyển hố thành ancol etylic axit lactic (CH3–CH(OH)–COOH) e) Đisaccarit bị thủy phân C12H22O11 + H2O ,t xt C6H12O6 + C6H12O6 h) Glucozơ mantozơ bị oxi hoá nớc brom, hiđro peoxit Ví dụ : HO–CH2–[CHOH]4–CHO + Br2 + H2O → HO–CH2–[CHOH]4–COOH + 2HBr Polisaccarit a) Tinh bột xenlulozơ bị thủy phân cuối sinh glucozơ ,t nC6H12O6 (-C6H10O5-)n + nH2O xt b) Xenlulozơ tác dụng với axit ,t (-C6H7O2(ONO2)3-)n + 3nH2O (-C6H10O5-)n + 3nHNO3 xt c) Tinh bột có phản ứng màu với iot 86 Chủ đề 15 HỢP CHẤT CHỨA NITƠ : AMIN, AMINO AXIT, PEPTIT, PROTEIN I AMIN Khái niệm Khi thay nguyên tử hiđro phân tử amoniac gốc hiđrocacbon ta đợc hợp chất amin Bậc amin số nguyên tử H phân tử amoniac bị thay gốc hiđrocacbon/ số liên kết nguyên tử N với nguyên tử C Amin no đơn chức, mạch hở có cơng thức phân tử dạng CnH2n+3N, n ≥ Amin thơm: phân tử có chức amin liên kết trực tiếp với nguyên tử cacbon vòng benzen Đồng phân Các amin có đồng phân bậc amin đồng phân mạch cacbon Amin bậc I có thêm đồng phân vị trí nhóm NH2 mạch cacbon Tính chất hố học amin đơn chức a) Tính bazơ giống NH3 : tác dụng với nớc, axit + CH3CH2NH2 + H2O CH3CH2NH + C6H5NH2 + HCl C6H5NH 3Cl – + HO – Dung dịch amin mạch hở làm xanh quỳ tím ; dung dịch amin thơm nói chung khơng làm xanh quỳ tím b) Tính chất nhân benzen liên kết với nhóm NH2 (tương tự phenol) C6H5NH2 + 3Br2 dd 2,4,6–Br3C6H2NH2 + 3HBr c) Phản ứng cháy CO2, H2O, N2 t 2CxHyN + (4x + y/2)O2 2xCO2 + y yH2O + N2 2 87 Phương pháp điều chế a Thế nguyên tử H amoniac gốc hiđrocacbon NH3 t RX, t RX, RNH2 R2NH t RX, R3 N b Khử hợp chất nitro, xianua, t R–CN + 2H2 xt, RCH2NH2 C6H5NO2 + 6H C6H5NH2 + 2H2O II AMINO AXIT Định nghĩa Amino axit hợp chất hữu tạp chức, phân tử vừa có nhóm amino –NH2 vừa có nhóm cacboxyl –COOH Cơng thức tổng qt (NH2)xR(COOH)y Tính chất hố học a) Tính chất bazơ amin, ví dụ tác dụng với axit tạo thành muối NH2–CH2 – COOH + HCl ClNH3CH2–COO b) Tính chất axit : tác dụng với bazơ NH2–CH2–COOH + NaOH H2N–CH2–COONa + H2O c) pH dung dịch amino axit (NH2)xR(COOH)y x = y : dung dịch có pH = ; x < y : dung dịch có pH < ; x > y : dung dịch có pH > ; c) Tính chất nhóm chức - Sự điện li tạo muối nội phân tử H2N–CH2COOH + – H3N CH2COO - Điểm đẳng điện : pH amino axit hai điện cực, không di chuyển điện cực - Phản ứng trùng ngng : 6–amino axit 7–amino axit có phản ứng trùng ngng : 88 n H2N[CH2]5COOH III t xt, HN[CH2]5CO n + nH2O PEPTIT Khái niệm Liên kết peptit liên kết tạo nhóm CO NH (CO–NH) ỏ–amino axit Peptit chất hữu phân tử đợc tạo nên từ ỏ–amino axit nhờ liên kết peptit Các đơn vị ỏ–amino axit giống khác Công thức cấu tạo chung peptit mạch hở : n H(NHRCO)nNH(R CO)m NHR CO)kOH Oligopeptit : phân tử gồm – 10 đơn vị ỏ–amino axit tạo nên, Ví dụ Đipeptit : H2NCH2CONHCH2COOH hay Gly - Gly Đầu N Đầu C H2NCH2CONHCH(CH3) COOH hay Gly - Ala Đầu N Đầu C Polipeptit : phân tử tạo nên từ 10 đơn vị ỏ–amino axit + Polipeptit tạo từ nhiều loại ỏ–amino axit : H2NCH(R)CO[NHCH(R)CO]nHNCH(R)COOH, n ≥ Hoặc H[NHCH(R)CO]kOH, k ≥ 11 + Polipeptit tạo từ nhiều loại ỏ–amino axit : n H[NHCH(R)CO]n-[ NH(R )CO]m [NHCH(R )CO]kOH ; Đầu N Đầu C Tính chất a Peptit có tính lỡng tính, ví dụ H2NCHR CONHCHR COOH + HCl → HCl.H2NCHR CONHCHR COOH 2 H2NCHR CONHCHR COOH + NaOH → H2NCHR CONHCHR COONa + H2O 89 b Phản ứng thủy phân H hc OH- n H2NCHR CONHCHR CO NHCHR COOH + (n–1)H2O H2 NCHR1COOH NH2CHR2COOH NH2CHR3COOH H2 NCHR n COOH c Phản ứng màu : trừ đipeptit, peptit có phản ứng màu với Cu(OH)2 IV PROTEIN Khái niệm Protein polipeptit cao phân tử có phân tử khối từ vài chục nghìn đến vài triệu - Protein đơn giản loại protein mà thuỷ phân cho hỗn hợp amino axit - Protein phức tạp loại protein đợc cấu thành từ protein đơn giản cộng với thành phần "phi protein" - Protein tạo từ loại ỏ–amino axit : (-NHCH(R)CO-)n ; Cấu tạo -NH-CH-CNH-CH-C-NH-CH-C | || R1 O | || R2 O || | R3 O hay NH C H C | || R i O n Tính chất a) Tính chất đông tụ Protein đơn giản tan đợc nớc tạo thành dung dịch keo đông tụ lại đun nóng cho axit, bazơ số muối vào dung dịch protein Ví dụ : hồ tan lịng trắng trứng vào nớc, sau đun sơi, lịng trắng trứng đơng tụ lại b) Tính chất hố học - Tương tự nh peptit, protein bị thuỷ phân nhờ xúc tác axit bazơ enzim sinh peptit cuối thành -amino axit (-HNCH(R)CO-)n + nH2O 90 H nH2NCH(R)COOH - Protein có phản ứng màu biure với Cu(OH)2tạo hợp chất màu xanh tím V MỘT SỐ CHÚ Ý KHI LÀM BÀI TẬP – Xác định loại nhóm chức số nhóm chức loại dựa vào tính chất hố học, quan hệ số mol với chất phản ứng độ biến thiên khối lợng – Xác định mạch cacbon, vị trí nhóm chức mạnh cacbon, dựa vào phương pháp điều chế, nguồn gốc chất, ứng dụng chúng – Biểu diễn cấu tạo peptit polipetit 91 Chủ đề I 16 POLIME – VẬT LIỆU POLIME POLIME Khái niệm Những hợp chất có khối lợng phân tử lớn (từ hàng ngàn tới hàng triệu đvC) nhiều mắt xích liên kết với đợc gọi hợp chất cao phân tử hay polime Polime gồm loại : – Polime thiên nhiên : cao su thiên nhiên, tinh bột, xenlulozơ, peptit, protein, – Polime tổng hợp : polibutađien, polietilen, PVC, Cấu trúc polime Có dạng cấu trúc : mạch khơng nhánh (Ví dụ : polietilen, PVC, aminlozơ, xenlulozơ, ), mạch phân nhánh (Ví dụ : nhựa rezol) mạng khơng gian (Ví dụ : cao su lu hố, amilopectin, nhựa rezit) Tính chất a) Tính chất vật lí Các polime khơng bay hơi, khơng có nhiệt độ nóng chảy xác định, khó bị hồ tan dung mơi thơng thờng, có tính bền nhiệt độ bền học cao b) Tính chất hố học – Nhiều polime có tính bền vững với tác dụng axit, bazơ chất oxi hoá nh teflon, polietilen, – Một số polime có phản ứng giữ nguyên mạch polime : xenlulozơ có phản ứng este hố ; PVC, poli(metyl metacrylat) bị thủy phân ; phản ứng cộng vào liên kết đơi C=C, Ví dụ : H SO , t o [C6H7O2(OH)3]+ 3nHNO3 [C6H7O2(ONO2)3]n + 3nH2O Xenlulozơ 92 Xenlulozơ trinitrat CH2 CH n Cl + nNaOH CH2 CH n + nNaCl OH Poli(vinyl clorua) Poli(vinyl ancol)/ ancol polivinylic – Một số polime có phản ứng phân cắt mạch polime (các polieste, poliamit, tinh bột xenlulozơ,… bị thuỷ phân môi trờng axit bazơ xúc tác enzim) : Tinh bột xenlulozơ bị thuỷ phân (xúc tác axit enzim) tạo thành glucozơ H , t o nC6H12O6 (C6H10O5)n + nH2O Protein bị thủy phân đến thành ỏ– amino axit NH CH CO NH CH CO NH CH CO + nH2O | | | R1 R2 R3 H , t o hay enzim NH2 CH COOH H2 N CH COOH H2 N CH COOH | | | R1 R2 R3 – Polipeptit protein có phản ứng màu với Cu(OH)2 ; tinh bột có phản ứng màu với iot ; Phương pháp tổng hợp polime a) Phản ứng trùng hợp – Quá trình kết hợp liên tiếp nhiều phân tử nhỏ (monome) tạo thành phân tử lớn (polime) đợc gọi phản ứng trùng hợp – Các chất tham gia phản ứng trùng hợp chất phân tử có liên kết bội (đơi ba) vịng bền b) Phản ứng trùng ngng – Quá trình nhiều phân tử nhỏ (monome) kết hợp với thành phân tử lớn (polime) đồng thời giải phóng phân tử nhỏ khác gọi phản ứng trùng ngng – Các chất tham gia phản ứng trùng ngng chất phân tử phải có từ hai nhóm chức có khả phản ứng trở lên 93 Một số polime quan trọng Công thức cấu tạo Tên gọi Monome Ứng dụng Túi đựng, CH2CH2 n Polietilen CHCH2 polistiren C6H5CH=CH2 trần xốp polibutađien CH2=CH– CH=CH2 cao su buna n CH2CH =CHCH2 n COOCH3 CH2C poli(metyl metacrylat) sản xuất thuỷ tinh hữu nilon–6,6 vải n CH3 HN[CH2]6NHCO[CH2]4CO n CH2 CH n Cl poli(vinyl clorua) CH2=CHCl ống dẫn, vỏ dây điện Vật liệu điện, OH CH2 n II VẬT LIỆU POLIME Thành phần vật liệu polime polime Một số vật liệu polime tiêu biểu : Cao su Là vật liệu polime có tính đàn hồi Có cao su thiên nhiên (lấy từ nhựa cao su) cao su tổng hợp (sản xuất từ polime ankađien) Ngoài polime thành phần chính, cao su cịn có chất độn, chất chống oxi hố, chất tăng độ chịu mài mịn, Phổ biến cao su tự nhiên, cao su buna, cao su buna–S, buna –N, 94 Chất dẻo Chất dẻo vật liệu polime có tính dẻo Một số polime dùng làm chất dẻo : Polietilen (PE) : (CH2 CH2 )n Poli(vinyl clorua) (PVC) : CH2 C H | Cl n Poli(metyl metacrylat) : CH2 C | COOCH3 n Poli(phenol–fomanđehit) (PPF) Tơ a Tơ polime hình sợi dài mảnh với độ bền định Tơ đợc phân thành hai loại : – Tơ thiên nhiên (sẵn có thiên nhiên) nh bơng, len, tơ tằm – Tơ hố học (chế tạo phương pháp hoá học) Tơ hoá học lại đợc chia thành hai nhóm : Tơ tổng hợp (chế tạo từ polime tổng hợp) nh tơ poliamit (nilon, capron), tơ polivinyl (vinilon, poli, ) Tơ bán tổng hợp hay tơ nhân tạo (xuất phát từ polime thiên nhiên nhng đợc chế biến thêm phương pháp hoá học) nh tơ visco, tơ xenlulozơ axetat, Một số loại tơ thông dụng : Tơ nilon - 6,6 : (HN[CH2]6CO[CH2]4CO)n poli(hexametylen ađipamit) (nilon-6,6) – Tơ nitron (hay olon) : thuộc loại tơ vinylic đợc tổng hợp từ vinyl xianua (hay acrilonitrin) gọi poliacrilonitrin : ROOR ', t o nCH2 C H CH2 C H | | CN CN n Vật liệu compozit Là vật liệu hỗn hợp gồm hai thành phần phân tán vào mà không tan vào 95 ... NHÓM HALOGEN Khái quát nhóm halozen – Nhóm VIIA gồm: Flo, clo, brom, iot, atatin (9F; 17Cl; 35Br; 53I; 85At) (Trong đó, atatin ngun tố phóng xạ) – Cấu hình electron: ns np (n = 6) – Dạng đơn chất: