Hoá (cuối HKII)

CĐ8: Đại cương hữu cơ

CĐ9: Hydrocarbon

CĐ10: Alcohol - Phenol

CĐ11: Hợp chất carbonyl

Đặc điểm chung

Phân loại

Hợp chất và hoá học hữu cơ

Là hợp chất của carbon (trừ một số hợp chất như CO2, CO...)

Là ngành hoá học chuyên nghiên cứu các hợp chất hữu cơ

Phải chứa nguyên tố C, thường chứa H, O, N, Halogen, S, P...

Chủ yếu liên kết cộng hoá trị

Nhiệt độ nóng chảy thấp, nhiệt độ sôi thấp (dễ bay hơi), thường không tan hoặc ít tan trong nước, tan nhiều trong các dung môi hữu cơ

Dễ cháy, kém bền với nhiệt, dễ bị nhiệt phân

Phản ứng xảy ra chậm, theo nhiều hướng, tạo hỗn hợp sản phẩm

Hydrocarbon

Dẫn xuất hydrocarbon

Nhóm chức

Là nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử gây ra tính chất hoá học đặc trưng

-OH, -COOH, -CHO, C=O...

Phương pháp tách

Chiết

Kết tinh

Chưng cất

Sắc ký cột

Cấu tạo

Đồng phân: các hợp chất khác nhau nhưng cùng công thức phân tử

Đồng đẳng: có tính chất hoá học tương tự nhau, phân tử hơn kém nhau nhóm CH2

Hydrocarbon không no

Alkane

Là hydrocarbon no, mạch hở, phân tử chỉ chứa liên kết đơn

CnH2n+2

TC vật lý

ĐK thường: C1-C4 khí; C5-C17 lỏng và không màu; C18- rắn và màu trắng

Nhiệt độ tăng dần theo chiều tăng số C, alkane phân nhánh có nhiệt độ sôi thấp hơn

Hầu như không phân cực và tương đối trơ về mặt hoá học

không tan hoặc ít tan trong nước, tan tốt trong dung môi hữu cơ

TC hoá học

PU thế: CnH2n+2 + halogen2 -> CnH2n+2-aHalogena + H-Halogen (as, nhiệt độ)

PU cracking: alkane -> alkane (ít C hơn) + alkene (xt, nhiệt độ)

PU reforming: dùng trong công nghiệp lọc dầu để tăng chỉ số octane của xăng và sản xuất các arene

PU oxi hoá hoàn toàn: alkane + O2 -> CO2 + H2O (nhiệt độ)

PU oxi hoá không hoàn toàn: RCH2 - CH2R' + O2 -> RCOOH + R'COOH + H2O (xt, nhiệt độ)

Ứng dụng

Điều chế

LPG, dùng làm nguyên liệu phân bón

alkane lỏng -> xăng, diesel...

Sử dụng làm nhiên liệu trong sản xuất và đời sống

C6, C7,C8 là nguyên liệu sản xuất benzene, toluene và đồng phân xylene

C11-C20: vaseline; C35: paraffin, nến, sáp

alkane thể khí: tách từ khí dầu mỏ, khí thiên nhiên

alkane lỏng: chưng cất phân đoạn dầu mỏ

Là những hợp chất hữu cơ phân tử chứa C và H, có chứa liên kết bội

alkyne

alkene

CnH2n (n>=2)

hydrate hoá: ethylene +h2O -> ethanol (xt: H2SO4/ H3PO4)

Là hydrocarbon mạch hở, chứa 1 liên kết đôi

phản ứng trùng hợp: cộng hợp liên tục các phân tử alkene giống nhau hoặc tương tự nhau (monomer) tạo thành polymer

CnH2n-2 (n>=2)

hydrate hoá: acetylene +h2O -> aldehyde acetic (xt: H2SO4 và Hg+)

Là hydrocarbon mạch hở, chứa 1 liên kết ba

PU của alk-1-yne: các alkyne lk 3 đầu mạch pu với AgNO3 trong NH3 tạo kết tủa vàng

Đồng phân cấu tạo, đồng phân hình học (cis: mạch chính cùng phía; trans: mạch chính khác phía)

Phản ứng cộng

cộng halogen: Bẻ liên kết bội thu được alkane, làm mất màu dd bromine

cộng hydrogen halide: Bẻ liên kết bội thu được halogenoalkane

cộng hydrogen: Bẻ liên kết bội thu được alkane (xt: Ni, nhiệt độ)

Quy tắc Markonikov: PU cộng HX -> nguyên tử H ưu tiến cộng vào C có nhiều hydrogen, nguyên tử X ưu tiến cộng vào C có ít hydrogen

PU oxi hoá không hoàn toàn: alkene và alkyne làm mất màu thuốc tím KMnO4

PU oxi hoá hoàn toàn: alkene/alkyne + O2 -> CO2 + H2O

Điều chế

Điều chế: acetylene điều chế từ PU calcium carbide với H2O, nhiệt phân methane ở 1500oC làm lạnh nhanh

Trong phòng thí nghiệm: ethylene điều chế từ PU dehydrate ethanol

Trong công nghiệp: cracking alkane, dehydrogen alkane

Ứng dụng

đèn xì oxygen-acetylene

sản xuất dược phẩm

ethylene kích thích hoa quả mau chín

sản xuất alcohol, aldehyde...

Tổng hợp polymer để sản xuất chất dẻo, tơ, sợi...

Arene (hydrocarbon thơm)

là những hydrocarbon trong phân tử có chứa 1 hay nhiều vòng bezene

CnH2n-6 (n>=6)

Danh pháp: số chỉ vị trí nhánh (theo số/ortho, metha, para) - tên nhánh - benzene

TC vật lý

Benzene, toluene, xylene, styrene ở đk thường là chất lỏng không màu, trong suốt, dễ cháy, có mùi đặc trưng. Napthalene là chất rắn màu trắng, có mùi đặc trưng.

ảnh hưởng đến sức khoẻ con người chủ yếu qua hít thở không khí bị ô nhiễm

arene không phân cực hoặc kém phân cực -> không tan trong nước và thường nhẹ hơn nước, tan được trong các dung môi hữu cơ.

Hydrocarbon trong dãy đồng đẳng benzene có thể sử dụng làm dung môi hoà tan các chất khác

TC hoá học

PU cộng

PU oxi hoá hoàn toàn: benzene + O2 -> CO2 + H2O

PU thế

PU oxi hoá nhóm akyl: akylbezene + KMnO4 -> potassium benzoate + MnO2 + KOH + H2O (akylbenzene làm mất màu dd KMnO4, benzene thì không / trong môi trường acid dễ xảy ra hơn và cho sp là benzoic acid)

halogen hoá: PU thế chloride, bromine ở nhiệt độ cao khi có xt bột ion (III) halide và đun nóng

thế nhóm NO2: nitro hoá khi arene PU với acid nitric đặc, xt dd sulfuric đặc

Quy tắc thế: benzene có nhóm alkyl PU thế xảy ra dễ dàng hơn, ưu tiên thế vào vị trí số 2 và số 4 (ortho và para)

PU cộng H2: cộng hydrogen vào vòng benzene, nhiệt độ cao và xt, tạo thành cyclohexane

PU cộng Cl2: cộng chloride vào vòng benzene trong điều kiện as tử ngoại và đun nóng, thu được 1,2,3,4,5,6-hexachlorocyclohexane (chất độc, tác nhân gây ung thư, suy gan)

Điều chế

Ứng dụng

Ethylbenzene điều chế từ PU giữa benzene và ethylene với xt acid rắn là zeolite

Napthalene điều chế bằng chưng cất nhựa than đá

Trong công nghiệp, benzene, toluene được điều chế từ quá trình reforming dầu mỏ chứa alkane và cycloalkene C6-C8

Napthalene dùng diệt gián, côn trùng

Cumene điều chế acetone, phenol

dùng làm phẩm màu

Chế thuốc nổ TNT (trinito toluene)

dùng làm nhiên liệu

Tơ, sợi tổng hợp

Alcohol

Phenol

Là những hợp chất hữu cơ có chứa nhóm hydroxy (-OH) liên kết trực tiếp với nguyên tử carbon no

các loại

alcohol no mạch hở đơn chức: CnH2n+1OH

alcohol ko no mạch hở đơn chức: CnH2n-1OH

alcohol no mạch hở đa chức: CnH2n+2-mOHm

Danh pháp: tên hydrocarbon (bỏ e) - vị trí nhóm OH - ol

Bậc alcohol: bậc của carbon liên kết với nhóm -OH

TC vật lý

Ứng dụng

TC hoá học

nhiệt độ sôi cao hơn hydrocarbon và dẫn xuất halogen có phân tử khối tương đương, dễ tan trong nước do có liên kết hydrogen

Gốc hydrocarbon càng lớn thì độ tan trong nước càng giảm

Ở điều kiện thường, alcohol no, đơn chức từ C1 - C12 ở trạng thái lỏng (C13 - ... rắn)

chất khử trùng

đồ uống có cồn, lên men

dung môi pha nước hoa

nguyên liệu tổng hợp các chất hữu cơ

PU tạo alkene

PU oxi hoá hoàn toàn: alcohol + O2 -> CO2 + H2O

PU tạo ether: R-OH + R'-OH -> ROR' + H2O (H2SO4 đặc, nhiệt độ thích hợp)

PU oxi hoá ko hoàn toàn

PU thế: PU với kim loại mạnh, giải phóng khí hydrogen: R-OH + Na -> R-ONa + H2

Cho hơi alcohol no, đơn chức, mạch hở đi qua bột Al2O3 nung nóng hoặc đun alcohol đặc, H3PO4 đặc, alcohol bị tách nước tạo alkene

Quy tắc Zaitsev: nhóm -OH ưu tiên tách nước cùng với nguyên tử H ở carbon bên cạnh có bậc cao hơn -> tạo sp chính

Alcohol bậc 1: Tác dụng CuO đốt nóng tạo aldehyde

Alcohol bậc 2: Tác dụng CuO đốt nóng tạo ketone

PU riêng của polyalcohol với Cu(OH)2: alchohol có ít nhất 2 nhóm -OH liền kề nhau tạo phức có màu xanh lam

Điều chế

Phương pháp sinh hoá: lên men tinh bột hoặc ngũ cốc, quả chín, các enzyme sẽ phân giải các chất thành ethanol

Điều chế glycerol: tổng hợp từ propyne

Hydrate hoá alkene: CH2=CH2 + H2O -> C2H5OH (H3PO4, nhiệt độ)

Cấu tạo

TC vật lý

CTĐG: C6H5OH

TC hoá học

Là hợp chất hữu cơ trong phân tử có 1 hay nhiều nhóm -OH liên kết trực tiếp với nguyên tử carbon của vòng benzene

Ứng dụng: Sản xuất mĩ phẩm, chất dẻo, tơ sợi, thuốc diệt cỏ...

Ảnh hưởng của vòng benzene làm tăng độ phân cực của liên kết O-H -> tính acid yếu

Do có vòng benzene nên phenol có tham gia PU thế nguyên tử hidro của vòng benzene

Ít tan trong nước ở ĐK thường, tan nhiều khi đun nóng, tan tốt trong các dung môi hữu cơ

ĐK thường, phenol là chất rắn, không màu, độc, gây bỏng

Thế nguyên tử H của -OH (tính acid của phenol)

PU thế nguyên tử H của vòng benzene, ưu tiên thế vào vị trí 2, 4, 6

Phenol là acid yếu, không làm đổi màu quỳ tím

PU với kim loại kiềm, dd base, muối Na

PU bromine hoá

PU nitro hoá: PU với dd nitric acid đặc trong dd sulfuric acid -> tạo 2, 4, 6 - trinitophenol (kết tủa vàng)

PU nước bromine tạo kết tủa trắng 2, 4, 6 tribromophenol ở dạng kết tủa

Do ảnh hưởng của nhóm -OH, PU thê nguyên tử hydrogen ở vòng benzene của phenol dễ xảy ra hơn benzene

Điều chế: tổng hợp từ cumene bằng PU oxy hoá với oxygen rồi thuỷ phân trong môi trường acid thu được phenol và acetone

Danh pháp

TC vật lý

Khái niệm

Aldehyde có chứa nhóm -CH=O liên kết với C hoặc H

Ketone có chứa nhóm =C=O liên kết với 2 gốc hydrocarbon

Là các hợp chất hữu cơ trong PT có chứa nhóm chức carbonyl (C=O)

Aldehyde: tên hydrocarbon (bỏ e) - ol

Ketone: tên hydrocarbon (bỏ e) - vị trí C=O - one

Nhiệt độ thường, các aldehyde có phân tử khối nhỏ (methanal, ethanal) ở trạng thái khí, các hợp chất carbonyl thông dụng khác ở trạng thái lỏng

có mạch carbon ngắn, tan tốt trong nước (số nguyên tử carbon tăng thì độ tan của hợp chất carbonyl giảm)

nhiệt độ sôi cao hơn các hydrocarbon có khối lượng phân tử tương đương

TC hoá học

PU oxi hoá aldehyde

PU cộng: tham gia PU cộng với HCN vào LK đôi C=O

PU khử: bị khử bởi các tác nhân khử như NaBH4, LiAlH4... tạo thành các alcohol tương ứng: aldehyde -> alcohol bậc 1, ketone -> alcohol bậc 2

PU tạo iodfom

oxi hoá bằng nước bromine

oxi hoá bằng nước thuốc thử Tollens: PU với aldehyde tạo thành lớp bạc -> PU tráng bạc (tráng gương)

oxi hoá bằng Cu(OH)2, trong môi trường kiềm khi đun nóng -> tạo kết tủa Cu2O màu đỏ gạch

Điều chế

Acetaldehyde bằng cách oxi hoá ethylene

Acetone bằng cách oxi hoá hoá cumene qua hai giai đoạn