Bài 11: Cấu tạo hóa học hợp chất hữu cơ trang 61, 62, 63, 64, 65 Hóa học 11 Chân trời sáng tạo: Ngay từ khi hoá học hữu cơ mới ra đời...

Câu hỏi:

Ngay từ khi hoá học hữu cơ mới ra đời, các nhà hoá học đã nỗ lực nghiên cứu vấn đề thứ tự và cách thức liên kết của các nguyên tử trong phân tử, người ta gọi đó là cấu tạo hoá học. Cấu tạo hoá học của hợp chất hữu cơ được biểu diễn như thế nào?

Hướng dẫn giải :

Trong phân tử hợp chất hữu cơ, các nguyên tử liên kết với nhau theo đúng hoá trị và theo một trật tự nhất định. Thứ tự liên kết đó gọi là cấu tạo hoá học. Sự thay đổi thứ tự liên kết, tức là thay đổi cấu tạo hoá học, sẽ tạo ra hợp chất khác.

Lời giải chi tiết :

Công thức cấu tạo biểu diễn thứ tự và cách thức liên kết (liên kết đơn, liên kết bội) của các nguyên tử trong phân tử (cấu tạo hóa học). Công thức cấu tạo của hợp chất hữu cơ có thể được biểu diễn dưới các dạng sau:

+ Công thức cấu tạo đầy đủ.

+ Công thức cấu tạo thu gọn.

+ Công thức khung phân tử.

Câu hỏi:

So sánh cấu tạo hoá học của ethanol và dimethyl ether. Nhận xét về một số tính chất cơ bản của hai hợp chất này dựa vào dữ liệu đã cung cấp trong Ví dụ 1.

Hướng dẫn giải :

Trong phân tử hợp chất hữu cơ, các nguyên tử liên kết với nhau theo đúng hoá trị và theo một trật tự nhất định. Thứ tự liên kết đó gọi là cấu tạo hoá học. Sự thay đổi thứ tự liên kết, tức là thay đổi cấu tạo hoá học, sẽ tạo ra hợp chất khác.

Lời giải chi tiết :

- Cấu tạo hóa học:

+ Ethanol: CH₃ – CH₂ – OH.

+ Dimethyl ether: CH₃ – O – CH₃.

=> Cấu tạo hóa học của ethanol và dimethyl ether khác nhau, cụ thể: trong phân tử ethanol có nguyên tử O liên kết với nguyên tử H và C, phân tử dimethyl ether có nguyên tử O liên kết với hai nguyên tử C.

- Hai hợp chất này có tính chất khác nhau:

Câu hỏi:

Hãy cho biết dạng mạch carbon tương ứng với các chất có trong Hình 11.1.

Hướng dẫn giải :

Trong phân tử hợp chất hữu cơ, carbon có hoá trị 4. Nguyên tử carbon không những có thể liên kết với nguyên tử của các nguyên tố khác mà còn liên kết với nhau tạo thành mạch carbon (mạch vòng, mạch hở, mạch nhánh, mạch không nhánh).

Lời giải chi tiết :

Câu hỏi:

Quan sát Bảng 11.1, so sánh thành phần phân tử, cấu tạo hoá học và tính chất của các chất sau:

a) CH₄ và CCl₄.

b) CH₃Cl và CHCl₃.

c) CH₃OH, CH₃-CH₂-OH và CH₃-O-CH₃.

Hướng dẫn giải :

Trong phân tử hợp chất hữu cơ, các nguyên tử liên kết với nhau theo đúng hoá trị và theo một trật tự nhất định. Thứ tự liên kết đó gọi là cấu tạo hoá học. Sự thay đổi thứ tự liên kết, tức là thay đổi cấu tạo hoá học, sẽ tạo ra hợp chất khác

Lời giải chi tiết :

a) CH₄ và CCl₄.

b) CH₃Cl và CHCl₃.

c) CH₃OH, CH₃-CH₂-OH và CH₃-O-CH₃.

→ CH₃OH, CH₃-CH₂-OH có cấu tạo hóa học tương tự nhau nên chúng có tính chất giống nhau.

Câu hỏi:

Cho biết ý nghĩa của công thức phân tử và công thức cấu tạo.

Hướng dẫn giải :

- Công thức phân tử cho biết số nguyên tử của các nguyên tố có trong phân tử.

- Công thức cấu tạo biểu diễn thứ tự và cách thức liên kết (liên kết đơn, liên kết bội) của các nguyên tử trong phân tử.

Lời giải chi tiết :

- Ý nghĩa của công thức phân tử: cho biết số nguyên tử của các nguyên tố có trong phân tử.

- Ý nghĩa của công thức cấu tạo: cho biết thứ tự và cách thức liên kết (liên kết đơn, liên kết bội) của các nguyên tử trong phân tử.

Câu hỏi:

Công thức cấu tạo đầy đủ và công thức cấu tạo thu gọn khác nhau điểm gì?

Hướng dẫn giải :

Công thức cấu tạo biểu diễn thứ tự và cách thức liên kết (liên kết đơn, liên kết bội) của các nguyên tử trong phân tử.Công thức cấu tạo của hợp chất hữu cơ có thể được biểu diễn dưới các dạng sau:

+ Công thức cấu tạo đầy đủ biểu diễn đầy đủ tất cả các liên kết trên một mặt phẳng.

+ Công thức cấu tạo thu gọn: Các nguyên tử, nhóm nguyên tử cùng liên kết với một nguyên tử carbon được viết thành một nhóm.

+ Công thức khung phân tử: Dùng nét gạch để biểu diễn liên kết giữa các nguyên tử carbon với nhau và giữa carbon với nguyên tử khác mà không phải là hydrogen. Trong công thức khung phân tử chỉ ghi kí hiệu các nguyên tử khác C và H (trừ H nằm ở trong nhóm chức).

Lời giải chi tiết :

- Trong công thức cấu tạo đầy đủ biểu diễn tất cả các liên kết trên một mặt phẳng.

- Trong công thức cấu tạo thu gọn: các nguyên tử, nhóm nguyên tử cùng liên kết với một nguyên tử carbon được viết thành một nhóm.

Ví dụ: Ethane công thức phân tử C₂H₆.

Câu hỏi:

Viết công thức khung phân tử của những hợp chất hữu cơ sau.

Hướng dẫn giải :

Công thức khung phân tử: Dùng nét gạch để biểu diễn liên kết giữa các nguyên tử carbon với nhau và giữa carbon với nguyên tử khác mà không phải là hydrogen. Trong công thức khung phân tử chỉ ghi kí hiệu các nguyên tử khác C và H (trừ H nằm ở trong nhóm chức).

Lời giải chi tiết :

Câu hỏi:

Viết công thức cấu tạo đầy đủ của những hợp chất hữu cơ sau:

CH₂Br-CH₂Br, CH₂=CH₂, (CH₃)₂CHOH, HCH=O

Hướng dẫn giải :

+ Công thức cấu tạo đầy đủ biểu diễn đầy đủ tất cả các liên kết trên một mặt phẳng.

+ Công thức cấu tạo thu gọn: Các nguyên tử, nhóm nguyên tử cùng liên kết với một nguyên tử carbon được viết thành một nhóm.

Lời giải chi tiết :

Câu hỏi:

Nhận xét đặc điểm cấu tạo (thành phần nguyên tố, số lượng nguyên tử của các nguyên tố, liên kết đơn, liên kết bội, nhóm chức) của các hợp chất hữu cơ trong hai nhóm chất ở Ví dụ 3: nhóm 1 (A, B, C) và nhóm 2 (X, Y, Z).

Hướng dẫn giải :

Những hợp chất có thành phần phân tử hơn kém nhau một hay nhiều nhóm CH₂ nhưng có tính chất hoá học tương tự nhau là những chất đồng đẳng, chúng hợp thành dãy đồng đẳng với công thức chung xác định.

Lời giải chi tiết :

- Nhóm 1 (A, B, C)

+ Thành phần nguyên tố: C, H.

+ Số lượng nguyên tử: A (CH₄), B (C₂H₆), C (C₃H₈) → A, B, C hơn kém nhau một hay hai nhóm –CH₂.

+ Liên kết trong phân tử: liên kết đơn.

+ Không có nhóm chức.

- Nhóm 2 (X, Y, Z)

+ Thành phần nguyên tố: C, H, O.

+ Số lượng nguyên tử: X (CH₄O), Y (C₂H₆O), Z (C₃H₈O) → X, Y, Z hơn kém nhau một hay hai nhóm –CH₂.

+ Liên kết trong phân tử: liên kết đơn.

+ Nhóm chức: -OH.

Câu hỏi:

Hãy cho biết các chất CH₂=CH₂, CH₂=CH-CH, CH₂=CH-CH₂-CH₃ có thuộccùng dãy đồng đẳng không? Giải thích.

Hướng dẫn giải :

Những hợp chất có thành phần phân tử hơn kém nhau một hay nhiều nhóm CH₂ nhưng có tính chất hoá học tương tự nhau là những chất đồng đẳng, chúng hợp thành dãy đồng đẳng với công thức chung xác định.

Lời giải chi tiết :

CH₂=CH₂ (C₂H₄), CH₂=CH-CH (C₃H₆), CH₂=CH-CH₂-CH₃ (C₄H₈).

Các chất trên có tính chất hóa học tương tự nhau (đều có 1 liên kết đôi C = C) và thành phần phân tử hơn kém nhau một hay hai nhóm –CH₂, do đó các chất trên thuộc cùng 1 dãy đồng đẳng.

Câu hỏi:

Hãy nhóm các chất hữu cơ sau theo loại đồng phân cấu tạo.

Hướng dẫn giải :

Những hợp chất khác nhau nhưng có cùng công thức phân tử được gọi là những chất đồng phân.

Có nhiều loại đồng phân: đồng phân cấu tạo (gồm đồng phân mạch carbon, đồng phân loại nhóm chức, đồng phân vị trí nhóm chức) và đồng phân lập thể (đồng phân khác nhau về vị trí không gian của các nguyên tử, nhóm nguyên tử).

Lời giải chi tiết :

Các công thức trên đều có công thức phân tử là C₄H₁₀O.

- Đồng phân mạch carbon: (A) và (B); (E) và (F); (C) và (D).

- Đồng phân loại nhóm chức: (A), (B), (E), (F) (nhóm chức alcohol) và (C), (D), (G) (nhóm chức ketone).

- Đồng phân vị trí nhóm chức: (A) và (E); (B) và (F); (C), (D) và (G);

Câu hỏi:

Viết công thức cấu tạo (đầy đủ và thu gọn) của các chất có công thức phân tử như sau: C₄H₁₀, C₂H₆O

Hướng dẫn giải :

Những hợp chất khác nhau nhưng có cùng công thức phân tử được gọi là những chất đồng phân.

Công thức cấu tạo đầy đủ biểu diễn đầy đủ tất cả các liên kết trên một mặt phẳng.

Công thức cấu tạo thu gọn: Các nguyên tử, nhóm nguyên tử cùng liên kết với một nguyên tử carbon được viết thành một nhóm.

Lời giải chi tiết :

Câu hỏi:

Những công thức cấu tạo nào dưới đây biểu diễn cùng một chất?

Hướng dẫn giải :

Các công thức có cùng một công thức phân tử và nhóm chức giống nhau biểu diễn cùng một chất.

Lời giải chi tiết :

Các công thức cấu tạo biểu diễn cùng một chất là:

+ (1), (2) và (3).

+ (5) và (6).

Câu hỏi:

Những chất nào sau đây là đồng đẳng của nhau, đồng phân của nhau?

Hướng dẫn giải :

Những hợp chất có thành phần phân tử hơn kém nhau một hay nhiều nhóm CH₂ nhưng có tính chất hoá học tương tự nhau là những chất đồng đẳng, chúng hợp thành dãy đồng đẳng với công thức chung xác định.

Những hợp chất khác nhau nhưng có cùng công thức phân tử được gọi là những chất đồng phân.

Lời giải chi tiết :

- Những chất là đồng đẳng của nhau: (a) và (b). Vì cả (a) và (b) đề có một liên kết C = C (có tính chất hóa học tương tự nhau), (b) hơn (a) một nhóm –CH₂.

- Những chất là đồng phân của nhau:

+ (c) và (d): đồng phân mạch carbon.

+ (e) và (g): đồng phân loại nhóm chức.