Xác định công thức phân tử hợp chất hữu cơ dựa vào CTTQ hoặc số liên kết pi () Việc nghiên cứu các chất hữu cơ có những nét đặc trng khác với việc nghiên cứu các hợp chất vô cơ. Đó là với mỗi loại hợp chất hữu cơ ta chọn một chất tiêu biểu có nhiều ứng dụng trong thực tiễn để nghiên cứu kĩ từ đó suy ra những tính chất tơng tự của các chất trong dãy đồng đẳng của nó đây là một cách học thông minh tiết kiệm đợc nhiều thời gian. Đối với mỗi loại hợp chất đều có công thức chung hay còn gọi là công thức tổng quát (CTTQ) đại diện cho tất cả các chất trong dãy đồng đẳng. Công thức tổng quát và số liên kết của một số hợp chất hữu cơ CTTQ của hợp chất hữu cơ chứa C, H, O là: C n H 2n + 2 2a O m Trong đó: n là số nguyên tử Cacbon a là tổng số liên kết trong phân tử. m là số nguyên tử Oxi Hoặc C x H y O z thì số liên kết là: 2 y2x2 a + = 1. Ancol mạch hở có CTTQ là C n H 2n + 2 2a m (OH) m (1 nm ) Số liên kết trong gốc bằng số liên kết trong phân tử và bằng a. 2. Anđehit mạch hở có CTTQ là C n H 2n + 2 2a m (CHO) m Số liên kết trong gốc là a Số liên kết trong nhóm chức là m Tổng số liên kết trong phân tử là (a + m). 3. Axit cacboxylic mạch hở có CTTQ là C n H 2n + 2 2a m (COOH) m Số liên kết trong gốc là a Số liên kết trong nhóm chức là m Tổng số liên kết trong phân tử là (a + m). Bài tập xác định công thức phân tử dựa vào CTTQ hoặc số liên kết là dạng bài tập rất cơ bản và quan trọng của hóa học hữu cơ. Sau đây chúng tôi cung cấp một số cách giải về loại bài tập này. Bài 1: X là một ancol no, mạch hở có CTĐG là C 2 H 5 O. Biện luận để xác định CTPT của X. Lời giải CTPT X là: (C 2 H 5 O) n C 2n H 5n O n C 2n H 4n (OH) n Cách 1: CTTQ của ancol no, đa chức có dạng: C x H 2x + 2 y (OH) y Ta có: = = = = += = = += = 2y 4x 2n yn n2n2.2n4 xn2 yn y2x2n4 xn2 CTPT của X là: C 4 H 8 (OH) 2 Cách 2: Số liên kết trong toàn phân tử X là: 2n0 2 n52n2.2 a == + = CTPT của X là: C 4 H 8 (OH) 2 Cách 3: Gốc C 2n H 4n là gốc hiđrocacbon no, hóa trị n Số liên kết trong gốc là: 2n0 2 )nn4(2n2.2 a == ++ = CTPT của X là: C 4 H 8 (OH) 2 Bài 2: Một axit hữu cơ X mạch hở, không no chứa 1 liên kết 3 trong phân tử có công thức đơn giản là C 2 H 2 O. Biện luận để xác định CTPT của axit A. Lời giải Vì X là axit nên CTPT của X có dạng: (C 2 H 2 O) 2n C 4n H 4n O 2n C 3n H 3n (COOH) n Cách 1: CTTQ của axit mạch hở, không no chức 1 liên kết 3 có dạng: C x H 2x 2 y (COOH) y Ta có: = = = = = = = = = 1y 3x 1n yn n2n3.2n3 xn3 yn y2x2n3 xn3 Vậy CTPT của X là: C 4 H 4 O 2 với cấu tạo CH C CH 2 COOH Cách 2: Số liên kết trong phân tử X là: n + 2 Mà 1nn2 2 n42n4.2 2 n42n4.2 a =+= + + = Vậy CTPT của X là: C 4 H 4 O 2 với cấu tạo CH C CH 2 COOH Cách 3: Gốc C 3n H 3n là gốc hiđrocacbon không no chứa 1 liên kết 3, hóa trị n Số liên kết trong gốc là 2 Mà 1n2 2 )nn3(2n3.2 2 )nn3(2n3.2 a == ++ ++ = Vậy CTPT của X là: C 4 H 4 O 2 với cấu tạo CH C CH 2 COOH Bài 3: Một anđehit no A mạch hở không phân nhánh, có công thức đơn giản là C 2 H 3 O. 1. Biện luận để xác định CTPT của anđehit A. 2. Nếu chỉ biết A là một anđehit thì có đủ dữ kiện để biện luận tìm ra công thức phân tử của nó hay không? Nếu đợc hãy trình bày cách biện luận. Lời giải 1. CTPT của A: (C 2 H 3 O) n C 2n H 3n O n C n H 2n (CHO) n Cách 1: CTTQ của anđehit no có dạng: C x H 2x + 2 y (CHO) y Ta có: 2yxn yn n2n2n2 xn yn y2x2n2 xn === = += = = += = Vậy CTPT của A là: C 4 H 6 O 2 với cấu tạo HOC CH 2 CH 2 CHO Cách 2: Số liên kết trong phân tử A là: 2nn 2 n32n2.2 a == + = Vậy CTPT của A là: C 4 H 6 O 2 với cấu tạo HOC CH 2 CH 2 CHO Cách 3: Gốc C n H 2n là gốc hiđrocacbon no, hóa trị n Số liên kết trong gốc là: 2n0 2 )nn2(2n.2 a == ++ = Vậy CTPT của A là: C 4 H 6 O 2 với cấu tạo HOC CH 2 CH 2 CHO Cách 4: Cách tính nhẩm Nhận xét: Vì A là anđehit mạch hở, không phân nhánh (chỉ chứa cacbon bậc 1 và 2) Số nhóm chức ( CHO) tối đa là 2 Mà số nguyên tử H là số chẵn n = 2 Vậy CTPT của A là: C 4 H 6 O 2 với cấu tạo HOC CH 2 CH 2 CHO 2. Cách 1: CTTQ của anđehit có dạng: C x H 2x + 2 2a y (CHO) y Ta có: = = = = += = = += = )a1(2n yn xn yn na22n2n2 xn yn ya22x2n2 xn Vì 2n,0a1)a1(21n == Vậy CTPT của A là: C 4 H 6 O 2 Cách 2: Gốc C n H 2n là gốc hiđrocacbon hóa trị n Với hiđrocacbon C x H y ta luôn có: .2x2y + Từ đó 2;1n2n2n.2)nn2( =++ Mà số nguyên tử H là số chẵn n = 2 Vậy CTPT của A là: C 4 H 6 O 2 Một số bài tập tơng tự: Bài 1: Một axit hữu cơ no A mạch hở không phân nhánh, có công thức đơn giản là C 2 H 3 O 2 , C 3 H 4 O 3 . Biện luận để các định CTPT của A. Bài 2: Một axit hữu cơ A mạch hở không no có 1 liên kết 3 có công thức đơn giản là C 2 HO 2 . Biện luận xác định CTPT của A. Bài 3: Một anđehit no A mạch hở không phân nhánh, có công thức đơn giản là C 3 H 5 O, C 3 H 4 O 1,5 . Biện luận xác định CTPT của A. Bài 4: Một anđehit A mạch hở không no có 1 liên kết 3 có công thức đơn giản là C 4 H 4 O. Biện luận xác định CTPT của A. . hợp chất hữu cơ dựa vào CTTQ hoặc số liên kết pi () Việc nghiên cứu các chất hữu cơ có những nét đặc trng khác với việc nghiên cứu các hợp chất vô cơ. Đó. phân tử dựa vào CTTQ hoặc số liên kết là dạng bài tập rất cơ bản và quan trọng của hóa học hữu cơ. Sau đây chúng tôi cung cấp một số cách giải về loại bài