Bài 20: Mở đầu về hóa học hữu cơ

I. KHÁI NIỆM VỀ HỢP CHẤT HỮU CƠ VÀ HÓA HỌC HỮU CƠ

• Hợp chất hữu cơ là hợp chất của cacbon (trừ CO₂, CO, muối cacbonat, xianua, cacbua...).
• Trong thành phần của hợp chất hữu cơ nhất thiết phải có cacbon, hay gặp hidro, oxi, nitơ sau đó đến halogen, lưu huỳnh.
• Hóa học hữu cơ là ngành Hóa học nghiên cứu các hợp chất hữu cơ.

II. PHÂN LOẠI HỢP CHẤT HỮU CƠ

Có nhiều cách để phân loại hợp chất hữu cơ, nhưng ta hay dùng cách phân loại theo thành phần của các nguyên tố tạo nên hợp chất hữu cơ.

Ngoài ra cũng có thể phân loại hợp chất hữu cơ theo mạch cacbon:

• Hợp chất hữu cơ mạch vòng.
• Hợp chất hữu cơ mạch không vòng.

Trong mỗi loại lại được phân loại chi tiết hơn.

III. ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA HỢP CHẤT HỮU CƠ

1. Đặc điểm cấu tạo

Được cấu tạo chủ yêu từ các nguyên tố phi kim có độ âm điện khác nhau không nhiều, nên liên kết hoá học trong phân tử các hợp chất hữu cơ chủ yếu là liên kết cộng hoá trị.

2. Tính chất vật lí

Các hợp chất hữu cơ thường có nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi thấp (dễ bay hơi).

Phần lớn các hợp chất hữu cơ không tan trong nước, nhưng tan nhiều trong các dung môi hữu cơ.

3. Tính chất hoá học

Các hợp chất hữu cơ thường kém bền với nhiệt và dễ cháy.

Phản ứng hoá học của các hợp chất hữu cơ thường xảy ra chậm và theo nhiều hướng khác nhau trong cùng một điều kiện, nên tạo ra hỗn hợp sản phẩm.

IV. SƠ LƯỢC VỀ PHÂN TÍCH NGUYÊN TỐ

Để thiết lập công thức phân tử hợp chất hữu cơ, cần tiến hành phân tích định tính và định lượng các nguyên tố.

1. Phân tích định tính

• Mục đích: Xác định nguyên tố nào có trong thành phần phân tử hợp chất hữu cơ
• Nguyên tắc: Chuyển các nguyên tố trong hợp chất hữu cơ thành các chất vô cơ đơn giản rồi nhận biết chúng bằng các phản ứng đặc trưng.
• Phương pháp tiến hành: Trong phòng thí nghiệm, để xác định định tính cacbon và hidro, người ta nung hợp chất hữu cơ với CuO để chuyển nguyên tố C thành CO₂, nguyên tố H thành H₂O. Sau đó nhận biết khí CO₂ sinh ra bằng dung dịch nước vôi trong Ca(OH)₂ và nhận biết hơi nước bằng muối đồng sunfat CuSO₄.​​

2. Phân tích định lượng

• Mục đích: Xác định thành phần phấn trăm về khôi lượng các nguyên tố trong phân tử hợp chất hữu cơ.
• Nguyên tắc: Cân một khối lượng chính xác hợp chất hữu cơ, sau đó chuyển nguyên tố C thành CO₂, nguyên tố H thành H₂O, nguyên tố N thành N₂,...

Xác định chính xác khối lượng hoặc thể tích của các chất CO₂, H₂O, N_2,... tạo thành, từ đó tính thành phần phần trăm khối lượng của các nguyên tố.

• Phương pháp tiến hành:

Nung một khối lượng chính xác (a gam) hợp chất hữu cơ chứa các nguyên tố C, H, O, N đã được trộn đều với bột CuO.

Hấp thụ hơi H₂O và khí CO₂, lần lượt bằng H₂SO₄ đặc và KOH. Độ tăng khối lượng của mỗi bình chính là khối lượng H₂O và CO₂ tương ứng. Khí nitơ sinh ra được xác định chính xác thể tích và thường được quy về điều kiện tiêu chuẩn (đktc).

Tính khối lượng C, H, N, O và phần trăm khối lượng của chúng trong hợp chất nghiện cứu.

• Biểu thức tính

m_C = \(\dfrac{m_{CO_2}.12}{44}\) (g) ; m_H = \(\dfrac{m_{H_2O}.2}{18}\) (g) ; m_N = \(\dfrac{V_{N_2}.28}{22,4}\) (g)

%C = \(\dfrac{m_C.100\%}{a}\) ; %H = \(\dfrac{m_H.100\%}{a}\) ; %N = \(\dfrac{m_N.100\%}{a}\); %mO = 100% - %C -%H - %N 

Với a là khối lượng hợp chất hữu cơ đem đi phân tích.