Giáo Viên: Trần Vũ Thế Hiển.
MỘT SỐ LƯU Ý LÝ THUYẾT HĨA HỮU CƠ
1. Phản ứng với brom:
-
Có liên kết bội (C=C, trừ vòng benzen).
-
Gốc –CHO, HCOO–.
-
Gốc phenol, anilin (tạo kết tủa trắng).
2. Phản ứng với Na: thường có nhóm –OH, hoặc –COOH
3. Phản ứng với Cu(OH)2:
-
Axit hữu cơ: cho dung dịch màu xanh lam.
-
Ancol có ít nhất 2 nhóm –OH trên 2 cacbon liền kề (Etilen glicol, glixerol, glucozo, fructozo,
saccazoro…khơng có tinh bột và xenlulozo): cho phức chất màu xanh đậm.
-
Peptit (từ tripeptit trở lên), protein, anbumin: cho phức chất màu biure (màu xanh tím).
Lưu ý: phản ứng với Cu(OH)2 trong OH─, có nhiệt độ thì có gốc CHO─ hoặc HCOO─ tạo kết tủa màu đỏ
gạch Cu2O.
4. Phản ứng tạo kết tủa với AgNO3/NH3:
-
Có nối 3 đầu mạch: CH≡CH, CH≡C─CH3. Tạo kết tủa màu vàng nhạt.
-
Có gốc –CHO, HCOO– : tạo kết tủa Ag (còn gọi là phản ứng tráng gương)
5. Phản ứng với hidro xúc tác Ni, to:
-
Có liên kết bội (C=C, kể cả vịng benzen)
-
Có gốc andehit, xeton (glucozo, fructozo, axeton, focmandehit,……. Tạo thành gốc ancol)
(tinh bột, saccarozo, xenlulozo không phản ứng)
6. Phản ứng với dung dịch bazơ:
-
Thủy phân: este, chất béo, protein, peptit (kể cả đipeptit), este của amino axit.
-
Khác: axit hữu cơ, phenol, amino axit, muối của amin (muối của NH3)
7. Phản ứng với dung dịch axit:
-
Thủy phân: saccarozơ, tinh bột, xenlulozo, protein, peptit, este, chất béo, este của amino axit.
-
Khác: amino axit, amin, anilin, muối của amin, có nhóm –COONa.
8. Một số lưu ý khác:
-
Iot làm tinh bột hóa xanh.
-
Làm q tím hóa đỏ ( pH < 7 ) : axit hữu cơ , amino axit có nhóm COOH nhiều hơn nhóm NH2,
thường muối bazo yếu với axit mạnh, …..
-
Làm quỳ tím hóa xanh, làm phenolphtalein hóa hồng ( pH > 7 ): muối Natri của các hợp chất hữu
cơ, amin (không gắn trực tiếp vào vịng benzen), anino axit có nhóm NH2 nhiều hơn nhóm COOH.
-
Các chất tan trong nước : muối natri, muối clo của các chất hữu cơ, axit, aminoaxit, ancol, amin,
saccazoro, glucozo, fructozo, một số andehit và xeton.
-
Các chất không tan trong nước: phenol, anilin, este, chất béo, tinh bột, xenlulozo.
Trang 1
Giáo Viên: Trần Vũ Thế Hiển.
LIPIT- CHẤT BÉO
I – KHÁI NIỆM
- Lipit là những hợp chất hữu cơ có trong tế bào sống, khơng hồ tan trong nước nhưng tan nhiều trong các dung
môi hữu cơ không cực.
- Cấu tạo: Phần lớn lipit là các este phức tạp, bao gồm chất béo (triglixerit), sáp, steroit và photpholipit,…
Lipit không phải là chất béo nhưng chất béo là một lipit
Lưu ý: Lipit bao gồm chất béo và một số chất
II – CHẤT BÉO
1. Khái niệm
- Chất béo là trieste của glixerol với axit béo, gọi chung là triglixerit hay là triaxylglixerol.
- Các axit béo hay gặp:
C17H35COOH : axit stearic
C17H33COOH : axit oleic
C15H31COOH : axit panmitic
C17H31COOH : axit lioleic
Lưu ý: Axit béo là những axit đơn chức có mạch cacbon dài, khơng phân nhánh, có thể no hoặc khơng no.
- CTCT chung của chất béo:
R1COO CH2
R2COO CH
R3COO CH2
2. Tính chất vật lí
- Ở điều kiện thường: Là chất lỏng hoặc chất rắn.
Chất béo no thì chất béo là chất rắn. ( Ví dụ : mỡ động vật )
Chất béo khơng no thì chất béo là chất lỏng. (Ví dụ: như dầu ăn thực vật )
- Không tan trong nước nhưng tan nhiều trong các dung môi hữu cơ không cực: benzen, clorofom,…
- Nhẹ hơn nước, không tan trong nước.
3. Tính chất hố học
a. Phản ứng thuỷ phân :
H ,t o
3 Axit béo + Glixerol
Chất béo + 3H2O
b. Phản ứng xà phịng hố:
t
3 Muối của axit béo + Glixerol
Chất béo + 3NaOH
o
Lưu ý: Hỗn hợp muối natri (hoặc kali) của axit béo là thành phần chính của xà phịng, vì vậy phản ứng thủy phân
của chất béo trong mơi trường kiềm cịn gọi là phản ứng xà phịng hóa.
c. Phản ứng cộng hiđro của chất béo lỏng mục đính dùng để biến dầu lỏng thành mỡ rắn hoặc bơ nhân tạo để
nâng cao giá trị sử dụng ( bằng cách hidro hóa chất béo lỏng)
Ni ,t
(C17 H 33COO)3 C3 H 5 3H 2
(C17 H 35COO )3 C3 H 5
o
Lưu ý: Chất béo không no dễ bị oxi hóa bởi khơng khí tạo peoxit, chất này phân hủy tạo thành các andehit có
mùi khó chịu và gây hại cho người ăn ( bị ôi thiu)
4. Ứng dụng
- Thức ăn cho người, là nguồn dinh dưỡng quan trọng và cung cấp phần lớn năng lượng cho cơ thể hoạt động.
- Là nguyên liệu để tổng hợp một số chất khác cần thiết cho cơ thể. Bảo đảm sự vận chuyển và hấp thụ được các
chất hồ tan được trong chất béo.
- Trong cơng nghiệp, một lượng lớn chất béo dùng để sản xuất xà phòng và glixerol. Sản xuất một số thực phẩm
khác như mì sợi, đồ hộp,…
Trang 2
Giáo Viên: Trần Vũ Thế Hiển
CACBOHIDRAT (GLUXIT)
Cacbohidrat (gluxit, saccarit) là những hợp chất hữu cơ tạp chức, có cơng thức chung là Cn(H2O)m
Cacbohyđrat được chia thành 3 nhóm chính:
1. Monosaccarit : Không bị thủy phân như : Glucozơ, Fructozơ (C6H12O6)
2. Đisaccarit : Thủy phân cho ra 2 phân tử monosaccarit như : Saccarozơ , Mantozơ (C12H22O11)
3. Polisaccarit : Thủy phân cho ra nhiều phân tử monosaccarit như : Tinh bột, Xenlulozơ (C6H10O5)n
GLUCOZƠ
I. TÍNH CHẤT VẬT LÍ VÀ TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN
Glucozơ là chất kết tinh, không màu, dễ tan trong nước, có vị ngọt.
Glucozơ có trong hầu hết các bộ phận của cây như lá, hoa, rễ,... và nhất là trong quả chín. Đặc biệt, glucozơ có nhiều
trong quả nho chín nên cịn gọi là đường nho.
Trong máu người có một lượng nhỏ glucozơ (nồng độ khoảng 0,1%).
II. CẤU TRÚC PHÂN TỬ
Glucozơ có cơng thức phân tử là C6H12O6, tồn tại ở dạng mạch hở và mạch vòng.
1. Dạng mạch hở
a. Các dữ kiện thực nghiệm
- Khử hoàn toàn glucozơ thì thu được hexan. Vậy 6 nguyên tử C của phân tử glucozơ tạo thành 1 mạch hở không
phân nhánh.
- Glucozơ khi tác dụng với nước brom tạo thành axit gluconic, có phản ứng tráng bạc chứng tỏ trong phân tử có
nhóm –CHO.
- Glucozơ tác dụng với Cu(OH)2 tạo thành dung dịch mào xanh lam, chứng tỏ phân tử glucozơ có nhiều nhóm –OH
kề nhau.
- Glucozơ tạo este chứa 5 gốc CH3COO, vậy trong phân tử có 5 nhóm –OH.
b. Kết luận : Phân tử glucozơ có cơng thức cấu tạo thu gọn dạng mạch hở là :
CH2OH–CHOH–CHOH–CHOH–CHOH–CH=O
(trong phân tử có nhóm andehit)
2. Dạng mạch vịng: Trong dung dịch, glucozơ tồn tại chủ yếu ở dạng vòng 6 cạnh ( và ).
III. TÍNH CHẤT HĨA HỌC: Glucozơ có các tính chất của anđehit và ancol đa chức
1. Tính chất của ancol đa chức
1.1. Tác dụng với Cu(OH)2
Trong dung dịch, ở nhiệt độ thường glucozơ hòa tan Cu(OH)2 cho dung dịch phức đồng- glucozơ có màu xanh lam
(C6H11O6)2Cu
2C6H12O6 + Cu(OH)2
+ 2H2O
phức đồng - glucozơ
1.2. Phản ứng tạo este
Khi tác dụng với anhiđrit axetic, glucozơ tạo este chứa 5 gốc axetat trong phân tử: C6H7O(OCOCH3)5
2. Tính chất của anđehit
a. Oxi hóa glucozơ ( Glucozo thể hiện tính khử khi phản ứng với chất oxi hóa )
- Phản ứng tráng bạc:
CH2OH[CHOH]4CHO + 2[Ag(NH3)2]OH CH2OH[CHOH]4COONH4 + 2Ag + 3NH3 + H2O
amoni glucozơ
- Glucozơ làm mất màu dung dịch brom.
- Glucozơ có thể khử Cu (II) trong Cu(OH)2 thành Cu (I) dưới dạng Cu2O kết tủa màu đỏ gạch.
b. Khử glucozơ ( glucozo thể hiện tính oxi hóa khi phản ứng với chất khử )
Khi dẫn khí hiđro vào dung dịch glucozơ đun nóng (xúc tác Ni), thu được một poliancol có tên là sobitol
Ni, t
CH2OH[CHOH]4CH2OH Sobitol
CH2OH[CHOH]4CHO + H2
3. Phản ứng lên men
o
Trang 3
Giáo Viên: Trần Vũ Thế Hiển
Khi có enzim xúc tác, glucozơ bị lên men cho ancol etylic và khí cacbonic :
enzim,30 35 C
2C2H5OH + 2CO2
C6H12O6
IV. ĐIỀU CHẾ VÀ ỨNG DỤNG
1. Điều chế: Trong công nghiệp, glucozơ được điều chế bằng cách thủy phân tinh bột nhờ xúc tác axit clohiđic loãng
hoặc enzim.
o
H ,t
nC6H12O6
(C6H10O5)n + nH2O
tinh bột hoặc xenlulozơ
2. Ứng dụng
Glucozơ là chất dinh dưỡng có giá trị của con người, nhất là đối với trẻ em, người già.
Trong y học, glucozơ được dùng làm thuốc tăng lực . ( không phải fructozo)
Trong công nghiệp, glucozơ được dùng để tráng gương, tráng ruột phích.
V. ĐỒNG PHÂN CỦA GLUCOZƠ : FRUCTOZƠ
Fructozơ (C6H12O6) ở dạng mạch hở là một polihiđroxi xeton, có cơng thức cấu tạo thu gọn là :
CH2OH – CHOH – CHOH – CHOH – C – CH2OH
o
O
Hoặc viết gọn là : CH2OH[CHOH]3COCH2OH (trong phân tử có nhóm xeton)
Trong dung dịch, fructozơ tồn tại chủ yếu ở dạng , vòng 5 cạnh hoặc 6 cạnh.
Ở trạng thái tinh thể, fructozơ ở dạng , vòng 5 cạnh :
Fructozơ là chất kết tinh, không màu, dễ tan trong nước, có vị ngọt hơn đường mía, đặc biệt trong mật ong (tới
40%) làm cho mật ong có vị ngọt đậm. Đường mật ong
Tương tự như glucozơ, fructozơ tác dụng với Cu(OH)2 cho dung dịch phức màu xanh lam (tính chất của ancol
đa chức), tác dụng với hiđro cho poliancol (tính chất của nhóm cacbonyl).
Lưu ý: Glucozo phản ứng với H2 tạo sobitol. Nhưng Fructozo phản ứng với H2 tạo poliancol.
Fructozơ khơng có nhóm –CH=O nhưng vẫn có phản ứng tráng bạc và phản ứng khử Cu(OH)2 thành Cu2O là do
khi đun nóng trong mơi trường kiềm nó chuyển thành glucozơ theo cân bằng sau :
OH
Glucozơ
Fructozơ
Lưu ý: Trong môi trường kiềm Fructozo chuyển hóa thành Glucozo
SACCAROZƠ
I. TÍNH CHẤT VẬT LÍ VÀ TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN
Saccarozơ là chất rắn kết tinh, khơng màu, khơng mùi, có vị ngọt, dễ tan trong nước, nóng chảy ở 185oC.
Saccarozơ có trong nhiều loại thực vật và là thành phần chủ yếu của đường mía (từ cây mía), đường củ cải (từ củ
cải đường), đường thốt nốt (từ cụm hoa thốt nốt).
II. CẤU TRÚC PHÂN TỬ: Saccarozơ có cơng thức phân tử là C12H22O11. Saccarozơ là một đisaccarit được cấu
tạo từ một gốc -glucozơ và gốc - fructozơ liên kết với nhau qua nguyên tử oxi.
III. TÍNH CHẤT HĨA HỌC: Vì saccarozơ chỉ tồn tại dạng mạch vịng nên saccarozơ chỉ có tính chất của ancol
đa chức và có phản ứng của đisaccarit.
1. Phản ứng với Cu(OH)2
Saccarozơ phản ứng với Cu(OH)2 tạo dung dịch có màu xanh lam.
2C12H22O11 + Cu(OH)2 (C12H21O11)2Cu + 2H2O
2. Phản ứng thủy phân
Dung dịch saccarozơ bị thủy phân trong môi trường axit tạo thành glucozơ và fructozơ.
H ,t
C6H12O6 + C6H12O6
C12H22O11 + H2O
saccarozơ
glucozơ
fructozơ
Lưu ý: Không bị thủy phân trong môi trường bazơ
IV. SẢN XUẤT VÀ ỨNG DỤNG
o
Trang 4
Giáo Viên: Trần Vũ Thế Hiển
1. Ứng dụng
Saccarozơ được dùng nhiều trong công nghiệp thực phẩm, để sản xuất bánh kẹo, nước giải khát,đồ hộp. Trong
công nghiệp dược phẩm, saccarozơ dùng để pha chế thuốc.
Saccarozơ còn là nguyên liệu để thủy phân thành glucozơ và fructozơ dùng trong kĩ thuật tráng gương, tráng ruột
phích
TINH BỘT
I. TÍNH CHẤT VẬT LÍ
Tinh bột là chất rắn vơ định hình, màu trắng, khơng tan trong nước. Trong nước nóng từ 65oC trở lên, tinh
bột chuyển thành dung dịch keo nhớt, gọi là hồ tinh bột.
II. CẤU TRÚC PHÂN TỬ
Tinh bột thuộc loại polisaccarit, phân tử gồm nhiều mắt xích -glucozơ liên kết với nhau và có cơng thức
phân tử là (C6H10O5)n.
Tinh bột là hỗn hợp của hai polisaccarit : amilozơ và amolopectin.
Amilozơ : Trong phân tử amilozơ các gốc - glucozơ nối với nhau bởi liên kết -1,4 - glicozit tạo thành chuỗi
dài khơng phân nhánh, xoắn lại thành hình lị xo.
Amilopectin: có cấu tạo mạch phân nhánh. Amilopectin cấu tạo từ các - glucozơ nối với nhau bởi liên kết
-1,4 – glicozit và liên kết -1,6 - glicozit
III. TÍNH CHẤT HĨA HỌC
1. Phản ứng thủy phân
Đun nóng tinh bột trong dung dịch axit vơ cơ lỗng ta được glucozơ :
o
H ,t
n C6H12O6
(C6H10O5)n + nH2O
Trong cơ thể người và động vật, tinh bột bị thủy phân thành glucozơ nhờ các enzim.
2 . Phản ứng màu với dung dịch iot: tạo dung dịch có màu xanh tím.
Lưu ý: Chỉ có tinh bột mới cho phản ứng này. Cách nhận biết tinh bột.
IV. SỰ TẠO THÀNH TINH BỘT TRONG CÂY XANH
Tinh bột được tạo thành trong cây xanh nhờ q trình quang hợp. Từ khí cacbonic và nước, dưới tác dụng của
ánh sáng mặt trời và chất diệp lục, tinh bột được tạo thành theo phản ứng:
aùnh saùng
(C6H10O5)n + 6nO2
6nCO2 + 5nH2O
clorophin
XENLULOZƠ
I. TÍNH CHẤT VẬT LÍ VÀ TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN
Xenlulozơ là chất rắn dạng sợi, màu trắng, khơng có mùi vị, khơng tan trong nước và nhiều dung môi hữu cơ thông
thường như ete, benzen, etanol... nhưng tan trong nước Svayde.
Xenlulozơ là thành phần chính tạo nên lớp màng tế bào thực vật, là bộ khung của cây cối. Xenlulozơ có nhiều trong
bơng, đay, gai, tre, nứa, gỗ.
II. CẤU TRÚC PHÂN TỬ: Xenlulozơ (C6H10O5)n
Xenlulozơ là polyme hợp thành từ các mắt xích - glucozơ nối với nhau bởi các liên kết -1,4 - glicozit, phân tử
xenlulozơ khơng phân nhánh, khơng xoắn.
Mỗi mắt xích C6H10O5 có 3 nhóm –OH tự do, nên có thể viết cơng thức cấu tạo của xenlulozơ là [C6H7O2(OH)3]n
III. TÍNH CHẤT HÓA HỌC
1. Phản ứng thủy phân ( thủy phân trong mơi trường axit)
Đun nóng xenlulozơ trong dung dịch axit vô cơ đặc sẽ thu được glucozơ :
o
H2 SO4 ,t
n C6H12O6
(C6H10O5)n + nH2O
Phản ứng thủy phân xenlulozơ cũng xảy ra trong dạ dày của động vật ăn cỏ (trâu, bò,…) nhờ enzim xenlulaza.
2. Phản ứng của ancol đa chức
Trang 5
Giáo Viên: Trần Vũ Thế Hiển
- Xenlulozơ phản ứng với HNO3 đặc có H2SO4 đặc làm xúc tác thu được xenlulozơ trinitrat:
o
H2 SO4 ,t
[C6H7O2(ONO2)3]n + 3nH2O
[C6H7O2(OH)3]n + 3nHNO3
Xenlulozơ trinitrat là chất dễ cháy và nổ mạnh được dùng làm thuốc súng khơng khói
IV. ỨNG DỤNG
Các vật liệu chứa xenlulozơ như tre, gỗ, nứa,...thường được dùng làm vật liệu xây dựng, đồ dùng gia đình,...
Xenlulozơ nguyên chất và gần nguyên chất được chế thành sợi, tơ, giấy viết, giấy làm bao bì, xenlulozơ trinitrat
được dùng làm thuốc súng.
Thủy phân xenlulozơ sẽ được glucozơ làm nguyên liệu để sản xuất etanol.
AMIN
I.KHÁI NIỆM , PHÂN LOẠI, DANH PHÁP VÀ ĐỒNG PHÂN
1.Khái niệm: Khi thay thế một hay nhiều nguyên tử hiđro trong phân tử NH3 bằng một hay nhiều gốc
hiđrocacbon ta được amin.
Ví dụ: CH3-NH2; CH3-CH2-NH-CH3; (CH3)3N; CH2=CH-NH2; C6H5-NH2 (Anilin)
2. Cơng thức tổng quát:
+ Amin no, đơn chức, mạch hở: CnH2n+3N (n ≥ 1, nguyên dương).
+ Amin no, mạch hở: CnH2n+2+t Nt
(n ≥ 1; t ≥ 1 nguyên dương).
+ Amin: CnH2n+2+t -2k Nt (n ≥ 1; t ≥ 1; k là số liên kết 𝜋 và vòng) hay CxHyNt.
3. Phân loại:
Theo bậc của amin:
Bậc của amin được tính bằng số nguyên tử hiđro trong phân tử NH3 bị thay thế bởi gốc hiđrocacbon.
Các amin được phân loại thành: amin bậc một , amin bậc hai, amin bậc ba.
Ví dụ:
CH3 -NH2
CH3 -CH 2 -NH-CH3
CH3 -N-CH3
|
CH3
Amin bậc một
Amin bậc hai
Amin bậc ba
* Bảng gọi tên các amin thông dụng :
Hợp chất
Tên gốc – chức
Tên thay thế
Tên thường
CH3NH2
Metylamin
Metanamin
C2H5NH2
Etylamin
Etanamin
CH3CH2CH2NH2
Propylamin
Propan-1-amin
CH3CH(NH2)CH3 Isopropylamin
Propan-2-amin
H2N[CH2]6NH2
Hexametylenđiamin
Hexan-1,6-điamin
C6H5NH2
Phenylamin
Benzenamin
Anilin
C6H5NHCH3
Metylphenylamin
N-Metylbenzenamin N-Metylanilin
C2H5NHCH3
Etylmetylamin
N-Metyletanamin
II. TÍNH CHẤT VẬT LÍ
+ Metyl, đimetyl, trimetyl và etyl amin là những chất khí, mùi khai khó chịu, độc, dễ tan trong nước.
+ Các amin đồng đẳng cao hơn (khi tăng số C) là những chất lỏng hoặc rắn, độ tan trong nước giảm dần theo
chiều tăng của phân tử khối .
+ Anilin là chất lỏng, sôi ở 1840C, không màu, rất độc, ít tan trong nước, tan trong etanol, benzen, để lâu
trong khơng khí , anilin chuyển sang màu đen vì bị oxi hóa bởi oxi trong khơng khí .
+ Các amin đều độc (ví dụ: nicotin trong cây thuốc lá, anilin...).
III.TÍNH CHẤT HĨA HỌC
Trang 6
Giáo Viên: Trần Vũ Thế Hiển
1. Tính chất của chức amin
a) Tính bazơ: (Tính chất quan trọng nhất) Có khả năng nhận proton (H+)
Dung dịch metylamin và đồng đẳng của nó có khả năng làm xanh giấy quỳ tím hoặc làm hồng dung dịch
phenolphtalein (phenolphtalein chỉ dùng để nhận biết dung dịch bazơ).
Giải thích: Metyl amin và các amin khác khi tan trong nước hợp với nước cho ion OH
CH 3 NH 23 OH (Giống NH3)
CH 3 NH 2 H 2O
Lưu ý: Anilin và các amin thơm rất ít tan trong nước, dung dịch anilin có tính bazơ yếu nên khơng làm đổi
màu quỳ tím và phenolphtalein.
Tác dụng với axit:
Ví dụ:
Muối
Amin + Axit
C6 H5 NH 2 HCl
C6 H 5 NH 3Cl (Phenylamoni clorua)
CH3 NH 2 HNO3
CH3 NH3 NO3 (Metylamoni nitrat)
Lưu ý:
Để làm sạch alinin hoặc amin người ta dùng axit sau đó rửa lại bằng nước sạch.
Các amin thể khí (metyl, đimetyl, trimetyl và etyl amin) tác dụng với HCl đặc tạo thành muối clorua bay
lên dạng khói trắng
C2 H5 NH 2 HCl
C2 H5 NH3Cl (khói trắng)
Tác dụng với dung dịch muối: ( điều kiện tạo hidroxit không tan (bazơ không tan))
2CH3 NH 2 2H 2O MgCl2
Mg (OH )2 2CH3 NH3Cl
b) Phản ứng thế ở nhân thơm của anilin:
2, 4, 6 – tribromanilin (kết tủa trắng)
c) Lực bazơ :
+ Gốc đẩy làm tăng lực bazơ.(Thường là các gốc hidrocacbon no)
+ Gốc rút làm giảm lực bazơ.(Thường là vịng benzen, hoặc hidrocacbon khơng no)
Tính bazơ của: NaOH CH3 NHCH3 C2 H5 NH 2 CH3 NH 2 NH3 C6 H5 NH 2
IV. ỨNG DỤNG
1. Ứng dụng:
+ Các ankylamin được dùng để tổng hợp chất hữu cơ, các điamin được dùng để tổng hợp polime.
+ Anilin là nguyên liệu quan trọng trong công nghiệm phẩm nhuộm, polime, dược phẩm...
AMINOAXIT
I. ĐỊNH NGHĨA, CẤU TẠO VÀ DANH PHÁP
1. Định nghĩa
Amino axit là loại hợp chất hữu cơ tạp chức mà phân tử chứa đồng thời nhóm amino (–NH2) và nhóm cacboxyl
(–COOH). Ví dụ H2N – CH2 – COOH (Glyxin)
Công thức chung của amino axit
(H2N)x -R-(COOH)y hay Cn H 2n22 y 2k x N xO2 y với k là số liên kết C=C
2. Cấu tạo phân tử
Trang 7
Giáo Viên: Trần Vũ Thế Hiển
Vì nhóm –COOH có tính axit, nhóm –NH2 có tính bazơ nên ở trạng thái kết tinh amino axit tồn tại ở dạng ion
lưỡng cực. Trong dung dịch, dạng ion lưỡng cực chuyển một phần nhỏ thành dạng phân tử
R
CH
+
COO-
NH3
R
CH
COOH
NH2
dạng ion lưỡng cực
dạng phân tử
3. Danh pháp
a) Tên thay thế: axit + vị trí + amino + tên axit cacboxylic tương ứng.
b) Tên bán hệ thống axit + vị trí chữ cái Hi Lạp ( , , , , , ) + amiono + tên thông thường của axit
cacboxylic
c) Tên gọi của một số - amino axit
Tên
Kí
Cơng thức
Tên thay thế
Tên bán hệ thống
thường
hiệu
H2N-CH2-COOH
Axit aminoetanoic
Glyxin
Gly
Axit - aminoaxetic
Axit
CH3 -CH - COOH
Axit
Alanin
Ala
NH2
2 - aminopropanoic
- aminopropionic
CH3 -CH - CH -COOH
Axit - 2 amino -3 Axit Valin
Val
aminoisovaleric
CH3 NH2
metylbutanoic
HO
CH2 CH COOH
Axit - 2 - amino -3(4 hiñroxiphenyl)propanoic
NH2
HOOC(CH2)2CH - COOH
NH2
Axit
2 - aminopentanñioic
Axit - amino -
(p - hiñroxiphenyl)
propionic
Axit
- aminopentanñioic
Axit
, - ñiaminocaproic
Tyrosin
Tyr
Axit
glutamic
Glu
H2N-(CH2)4 –CH- COOH
Axit
Lysin
Lys
NH2
2,6 - ñiaminohexanoic
II. TÍNH CHẤT VẬT LÍ
- Các amino axit là những chất rắn ở dạng tinh thể không màu, vị hơi ngọt, có nhiệt độ nóng chảy cao.
- Dễ tan trong nước vì chúng tồn tại ở dạng ion lưỡng cực (muối nội phân tử).
III. TÍNH CHẤT HĨA HỌC
1. Mơi trường axit - bazơ của dung dịch amino axit (H2N)x -R-(COOH)y (x ; y 1)
với x y : dung dịch khơng đổi màu quỳ tím
với x y : dung dịch đổi màu quỳ tím thành màu xanh
với x y : dung dịch đổi màu quỳ tím thành màu đỏ
2. Tính chất axit - bazơ của dung dịch amino axit ( tính lưỡng tính)
a) Phản ứng với axit (tính bazơ)
H2NCH2COOH + HCl ClH3NCH2COOH
b) Phản ứng với bazơ mạnh
H2NCH2COOH + NaOH H2NCH2COONa + H2O
Như vậy, amino axit có tính chất lưỡng tính.
2. Phản ứng este hóa nhóm –COOH
Tương tự axit cacboxylic, amino axit phản ứng được với ancol (có axit vơ cơ mạnh xúc tác) cho este.
HCl khan
H2NCH2COOC2H5 + H2O
Ví dụ H2NCH2COOH + C2H5OH
Lưu ý: Thực tế sản phẩm tạo thành là ClNH3CH2COOC2H5
4. Phản ứng trùng ngưng
Trang 8
Giáo Viên: Trần Vũ Thế Hiển
Trong phản ứng trùng ngưng amino axit, –OH của nhóm –COOH ở phân tử amino axit này kết hợp với H của
nhóm –NH2 ở phân tử amino axit kia tạo thành H2O và sinh ra polime do các gốc amino axit kết hợp với nhau.
... + H - NH -[CH2]5CO- OH + H - NH[CH2]5CO - OH + H - NH - [CH2]5CO -OH +
to
. . . –NH – [CH2]5CO – NH – [CH2]5CO – NH – [CH2]5CO – ... + nH2O
Viết gọn là
to
( HN CH2 CO )n
nH2N[CH2]5COOH
5
+ nH2O
IV. ỨNG DỤNG
- Amino axit thiên nhiên (hầu hết là - amino axit) là cơ sở để kiến tạo nên các loại protein của cơ thể sống.
- Một số amino axit được dùng phổ biến trong đời sống như muối mononatri của axit glutamit dùng làm gia vị thức
ăn (gọi là mì chính hay bột ngọt) ; axit glutamic là thuốc hỗ trợ thần kinh, methionin là thuốc bổ gan.
- Axit 6-aminohexanoic và axit 6-aminoheptanoic là nguyên liệu dùng sản xuất nilon -6 và nilon - 7.
to
( HN CH2 CO )n
nH2N[CH2]5COOH
5
to
( HN CH2 CO )n
nH2N[CH2]6COOH
6
+ nH2O
(nilon-6)
+ nH2O
(nilon-7)
PEPTIT VÀ PROTEIN
A – PEPTIT
I – KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI
1. Khái niệm: Peptit là những hợp chất chứa từ 2 đến 50 gốc α-amino axit liên kết với nhau bằng các liên kết
peptip.
Lưu ý: Liên kết của nhóm CO với nhóm NH giữa hai đơn vị α-amino axit được loại là liên kết peptit.
đipeptit glyxylalanin
Ví dụ: H 2 N CH 2 CO NH CH (CH 3 ) COOH
không phải một đipeptit
H 2 N CH 2 CO NH CH 2 CH 2 COOH
2. Phân loại: Các peptit được phân thành hai loại:
a) Oligopeptit: gồm các peptit có từ 2 đến 10 gốc α-amino axit và được gọi tương ứng là đipeptit, tripeptit…
b) Polipeptit: gồm các peptit có từ 11 đến 50 gốc α-amino axit. Polipeptit là cơ sở tạo nên protein
II – CẤU TẠO, ĐỒNG PHÂN VÀ DANH PHÁP
1. Cấu tạo và đồng nhân
- Phân tử peptit hợp thành từ các gốc α-amino axit nối với nhau bởi liên kết peptit theo một trật tự nhất định:
amino axit đầu N cịn nhóm NH2, amino axit đầu C cịn nhóm COOH
H 2 N CH 2 CO NH CH (CH 3 ) CO NH CH 2 CO .... NHCH (CH 3 )COOH
Đầu C
Đầu N
Liên kết peptit
Nếu phân tử peptit chứa n gốc α-amino axit khác nhau thì số đồng phân loại peptit sẽ là n!
Nếu có n α-amino axit cấu tạo thành peptit thì số liên kết peptit tạo thành là n – 1
Nếu có n α-amino axit ( Cn H 2 n 1 NO2 ) cấu tạo thành peptit thì Số N = n
Lưu ý: Nếu có x gốc lysin thì
Số N = n + x
Nếu có n α-amino axit ( Cn H 2 n 1 NO2 ) cấu tạo thành peptit thì Số O = n +1
Lưu ý: Nếu có x gốc axit glutamic thì
Số O = n + 1 +2x
Trang 9
Giáo Viên: Trần Vũ Thế Hiển
mpeptit m aminoaxit mH2O m aminoaxit (n 1).18
2. Danh pháp: Tên của peptit được hình thành bằng cách ghép tên gốc axyl của các α-amino axit bắt đầu từ đầu
N, rồi kết thúc bằng tên của axit đầu C (được giữ nguyên).
H 2 N CH 2 CONH CH CH 3 CONH CH 2 COOH
Glyxylalanylglyxin (Gly-Ala-Gly)
III – TÍNH CHẤT
1. Tính chất vật lí: Các peptit thường ở thể rắn, có nhiệt độ nóng chảy cao và dễ tan trong nước
2. Tính chất hóa học
Do peptit có chứa các liên kết peptit nên nó có hai phản ứng điển hình là phản ứng thủy phân và phản ứng màu
biure (Màu xanh tím).
a) Phản ứng màu biure:
Dựa vào phản ứng mẫu của biure: Ala-Gly-Val + Cu(OH)2 → phức chất màu tím đặc trưng.
Amino axit và đipeptit không cho phản ứng này. Các tripeptit trở lên tác dụng với Cu(OH)2 tạo phức chất màu
tím (màu biure).
b) Phản ứng thủy phân:
Khi thủy phân hoàn toàn peptit với xúc tác axit hoặc kiềm và đun nóng tạo thành các α-amino axit.
Lưu ý: Thực tế thủy phân các peptit trong môi trường axit hoặc bazơ tạo thành muối của các α-amino axit
B – PROTEIN
I – KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI
Protein là những polipeptit cao phân tử có phân tử khối từ vài chục nghìn đến vài triệu.
Protein được phân thành 2 loại:
- Protein đơn giản: được tạo thành chỉ từ các α-amino axit.
- Protein phức tạp: được tạo thành từ các protein đơn giản kết hợp với các phân tử không phải protein (phi
protein) như axit nucleic, lipit, cacbohiđrat…
II – TÍNH CHẤT CỦA PROTEIN
1. Tính chất vật lí
a) Hình dạng:
Dạng sợi: như keratin (trong tóc), miozin (trong cơ), fibroin (trong tơ tằm).
Dạng cầu: như anbumin (trong lòng trắng trứng), hemoglobin (trong máu)
b) Tính tan trong nước: Protein hình sợi khơng tan, protein hình cầu tan.
c) Sự đơng tụ: Là sự đơng lại của protein và tách ra khỏi dung dịch khi đun nóng hoặc thêm axit, bazơ, muối
2. Tính chất hóa học
a) Phản ứng thủy phân:
Điều kiện thủy phân: xúc tác axit hoặc kiềm và đun nóng hoặc xúc tác enzim tạo sản phẩm là các α-amino axit.
b) Phản ứng màu:
Phản ứng với HNO3 đặc tạo kết tủa màu vàng.
Phản ứng với Cu(OH)2 (phản ứng biure) tạo màu tím đặc trưng
Trang 10
Giáo Viên: Trần Vũ Thế Hiển
POLIME
PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ
1. Phản ứng trùng hợp: Trùng hợp là quá trình kết hợp nhiều phân tử nhỏ (monome) giống nhau hay tương tự nhau
thành phân tử lớn (polime).
Điều kiện cần về cấu tạo của monome tham gia phản ứng trùng hợp là trong phân tử phải có liên kết bội
(CH2=CH2, CH2=CH-Cl, CH2=CH-CH-CH2,…) hoặc là vịng kém bền có thể mở ra như:
CH2 CH2 C O
H2C
CH2 CH2 NH
t0, xt
caprolactam
NH[CH 2]5CO n
capron
2. Phản ứng trùng ngưng
Trùng ngưng là quá trình kết hợp nhiều phân tử nhỏ (monome) thành phân tử lớn (polime) đồng thời giải phóng
những phân tử nhỏ khác (thí dụ H2O).
Điều kiện cần về cấu tạo của monome tham gia phản ứng trùng ngưng là trong phân tử phải có ít nhất hai
nhóm chức có khả năng phản ứng.
I.
PHÂN LOẠI:
Thiên nhiên: tinh bột (amilozo, amilopectin), xenlulozơ (sợi bông, sợi đay…),
protein (tơ tằm, lơng cừu, …..)
POLIME
POLIME:
Hóa học
Bán tổng hợp (tơ nhân tạo): tơ visco, tơ axetat (có nguồn
gốc từ xenlulozơ
Tổng hợp: Còn lại
POLIME:
MỘT SỐ LƯU Ý VỀ POLIME
Chất dẻo: Polietilen (PE), Polipropilen (PP), Poli Stiren (PS), Polivinylclorua (PVC), Polimetylmetacrylat,
Polivinyl axetat (PVA), Teflon.
Cao su: Caosu Buna, Caosu Buna-N, Caosu Buna-S, Caosu isopren, Caosu tự nhiên, Caosu lưu hố, Caosu
isopren.
Tơ: các chất cịn lại.
Trang 11
Giáo Viên: Trần Vũ Thế Hiển
TÊN (KÍ HIỆU)
Polietilen(PE)
Polipropilen(PP)
Poli Stiren (PS)
Polivinylclorua(PVC)
Polivinyl axetat(PVA)
Polimetylmetacrylat
Poliphenolfomandehit(PPF)
Teflon
Bông(Xenlulozơ), len, tơ tằm
(poliamit)
Tơ nilon - 6,6
Tơ nilon - 6
Tơ nilon - 7 (Tơ Enan)
Tơ Lapsan
Tơ Nitron (Olon)
Tơ clorin
Poli vinylic (Tơ Vinylon)
Tơ Visco
MONOME
CH2=CH2
CH2=CHCH3
CH2=CHC6H5
CH2=CHCl
CH2=CHOOCCH3
CH2=C(CH3)COOCH3
C6H5OH, HCHO
CF2=CF2
(CH2)4(COOH)2 và
(CH2)6(NH2)2
H2N-(CH2)5COOH
(CH2)5CONH
H2N-(CH2)6COOH
C2H4(OH)2
CH2=CHCN
Nguyên liệu: PVC
Nguyên liệu: PVA
Xenlulozơ
Theo cấu trúc mạch
Thẳng
Thẳng
Thẳng
Thẳng
Thẳng
Thẳng
Novolac, rezol (Thẳng)
Bakelit hay rezit (K/gian)
Thẳng
Thẳng
Thẳng
(Poli amit)
Thẳng
(Poli amit)
Thẳng (Poli amit)
Thẳng
(Poli este)
Thẳng (Tơ Vinylic)
Thẳng (Tơ Vinylic)
Thẳng (Tơ Vinylic)
Thẳng
Thẳng
Trùng ngưng
Trùng hợp
Tổng hợp
Tổng hợp
Tổng hợp
Tổng hợp
Tổng hợp
Tự nhiên
Theo nguồn gốc
Tổng hợp
Tổng hợp
Tổng hợp
Tổng hợp
Tổng hợp
Tổng hợp
Tổng hợp
Trùng ngưng
Trùng hợp
Trùng ngưng
Tổng hợp
PHÂN LOẠI
Theo p/ư điều chế
Trùng hợp
Trùng hợp
Trùng hợp
Trùng hợp
Trùng hợp
Trùng hợp
Trùng ngưng
Trùng ngưng
Trùng hợp
PVC + Cl2
PVA + NaOH
Tổng hợp
Tổng hợp
Tổng hợp
Tơ bán tổng hợp
(Tơ nhân tạo)
Tơ bán tổng hợp
(Tơ nhân tạo)
Tổng hợp
Tổng hợp
[C6H7O2(OOCCH3)3]n
Pư Xenlulozơ +
(CH3CO)2O
Trùng hợp
Đồng trùng hợp
Tơ Axetat
Thẳng
Thẳng
Caosu Buna
Caosu Buna-N
Tổng hợp
Tổng hợp
Đồng trùng hợp
Caosu + S(Lưu
huỳnh)
Trùng ngưng
Thẳng
Thẳng
Thẳng
Thẳng
Không gian
Caosu Buna-S
Đivinyl: (CH2=CH)2
Đivinyl: (CH2=CH)2
và CH2=CHCN
Đivinyl: (CH2=CH)2
và CH2=CHC6H5
CH2=C(CH3)CH=CH2
CH2=CClCH=CH2
CH2=C(CH3)CH=CH2
Caosu thông thường
Thẳng
Trùng hợp
Trùng hợp
Caosu isopren
Caosu cloropren
Caosu tự nhiên
Caosu lưu hoá
(NH2)2CO và HCHO
Tổng hợp
Tổng hợp
Tự nhiên
Poli ure fomandehit
ỨNG DỤNG
Chất dẻo
Tơ sợi
Cao su
Keo dán
Trang 12
Giáo Viên: Trần Vũ Thế Hiển
CHUYÊN ĐỀ ĐỐT CHÁY
2C 2 H
2
Đối với hợp chất có nhóm chức chứa oxi:
Tác dụng với Na/K: nhóm chức –OH (ancol hoặc phenol…) , –COOH
k = số liên kết π + số vịng =
Khối lượng bình tăng mhchc – mH2
Số mol :
nNa nOH nCOOH 2nH2
Tác dụng với NaHCO3 : nhóm chức –COOH
nCOOH nNaHCO3 nCO2
Tác dụng với NaOH : nhóm chức –OH của phenol, -COOH (axit cacboxylic); -COO- (este)
Số mol nhóm chức = số mol NaOH
CO2 H 2O
Đốt cháy chất hữu cơ Cx H y O O2
Để giải bài toán này ta sử dụng những phương pháp sau:
n CO2 n H2O n n hh n COO n C C n hh
Quan hệ cháy: n CO2 n H2 O (k 1)n hh
Hợp chất có N: nCO2 n H2O nCOO nC C nhh nN2
Bảo toàn khối lượng: m : m X m O2 m CO2 m H2 O m N2
m : m X m C m H m O(X) m N(X)
O :n
2nO2 2nCO2 nH 2O
Bảo toàn Oxi: O ( X )
Nếu dẫn sản phẩm cháy qua bình 1 đựng H2SO4(đặc), CuSO4(khan), P2O5, CaCl2 thấy khối lượng bình tăng m1
gam, khí thốt ra dẫn tiếp vào bình 2 đựng dung dịch kiềm dư thấy khối lượng bình 2 tăng m2 gam thì
m1 m H2 O
m 2 m CO2
Nếu cho sản phẩm cháy qua dung dịch kiềm thì:
+ Khối lượng bình tăng: m bìnhtăng (mCO2 mH2O )hấp thụ
+ Khối lượng dung dịch: mdd tăng (mCO2 mH2O ) m kết tủa và mddgiảm m kết tủa (mCO2 mH2O )
Số C
nCO2
nX
Số H
2 nH 2 O
nX
Số O
nO ( X )
nX
X : Cn H 2 n 2Ox
nx nH 2O nCO2
Nếu nCO2 nH 2O
Nếu nCO2 nH2O X : Cn H 2nOx
Trang 13
Giáo Viên: Trần Vũ Thế Hiển
MỘT SỐ LƯU Ý KHI LÀM TRÁC NGHIỆM HĨA VƠ CƠ
I.
ĐẠI CƯƠNG KIM LOẠI:
1. Tính chất vật lý:
Do electron tự do gây ra
a. Tính chất chung : tính dẻo, tính dẫn điện, tính dẫn nhiệt, ánh kim
- L,kTính dẻo: Au > Ag > Al
- Tính dẫn điện: Ag > Cu > Au
- Tính dẫn nhiệt : Ag > Cu > Al
b. Tính chất riêng :
- Khối lượng riêng : nhỏ nhất Liti (Li), lớn nhất Osimi (Os).
- Nhiệt độ nóng chảy: thấp nhất thủy ngân (Hg), cao nhất Wonfram (W).
- Kim loại mềm nhất Xesi (Cs), kim loại cứng nhất Crom (Cr)
Lưu ý: Kim loại ở trạng thái lỏng là Hg (phản ứng với lưu huỳnh ở nhiệt độ thường, đây là cách thu thủy ngân rơi
vãi trong phịng thí nghiệm).
2. Dãy điện hóa:
Điện phân nóng chảy
Ưu tiên ăn
mịn điện hóa
2
Điện phân dung dịch, nhiệt luyện , thủy luyện
3
2
2
2
2
2
2
3
K
Na Mg
Al Zn Fe Ni Sn Pb H Cu Fe Ag
K
Na Mg
Al Zn Fe Ni Sn Pb H 2 Cu Fe Ag
3
Au
2
Au
Chiều ưu tiên khi điện phân dung dịch
Tính oxi hóa tăng, tính khử giảm
giảm
Lưu ý : Dãy điện hóa giúp xác định chiều của phản ứng theo quy tắc anpha “α”
3. Tác dụng với axit:
a. Tác dụng với HNO3 :
- Thể hiện tính oxi hóa mạnh (do N+5):
Phản ứng được hầu hết các kim loại (trừ Au và Pt)
NO2
NO
N2 O
Muối +
M + HNO3
N2
NH4NO3 (khi phản ứng với Mg, Al, Zn)
+ H2O
Lưu ý: Khơng có sản phẩm là khí Hidro.
Phản ứng với một số phi kim (Cacbon, photpho, lưu huỳnh): tạo axit mới, khí NO2, H2O.
t
H3PO4 + 5NO2 + H2O
Ví dụ : P + 5HNO3(đ)
Phản ứng với hợp chất có số oxi hóa chưa cao nhất.
Fe(NO3)3 + NO2 + 2H2O
Ví dụ: FeO + 4HNO3
- Thể hiện tính axit: khi phản ứng với các chất có số OXH cao nhất
2Fe(NO3)3 + 3H2O
Ví dụ: Fe2O3 + 6HNO3
3+
Lưu ý: Trong phản ứng với kim loại sắt - HNO3 dư : tạo muối Fe .
- Fe dư hoặc kim loại dư: tạo muối Fe2+.
- Nói chung chung: tạo cả muối Fe2+ và Fe3+.
o
Trang 14
Giáo Viên: Trần Vũ Thế Hiển
b. Tác dụng với H2SO4:
- Tác dụng với H2SO4 đặc (giống HNO3 ) :
Thể hiện tính oxi hóa mạnh (do S+6 ): tác dụng với kim loại, tác dụng với phi kim, hợp chất.
SO2
Muối +
M + H2SO4(đặc)
+ H2O
H2S
S
- Tác dụng với H2SO4 lỗng ( giống HCl ): có tính chất giống một axit thơng thường.
c. Tác dụng với HCl: có tính chất giống một axit thơng thường. ( Dù đặc hay lỗng )
Lưu ý: + Al, Fe, Cr bị thụ động trong HNO3, H2SO4 đặc nguội ( Các kim loại có số +3)
+ Chú ý các trường hợp có H+ và NO3─
3Fe3+ + 2H2O + NO
Ví dụ : 3Fe2+ + 4H+ + NO3─
3Cu2+ + 4H2O + 2NO
3Cu0 + 8H+ + 2NO3─
+ Fe phản ứng với H2SO4 đặc dư cho Fe3+ , Fe phản ứng H2SO4 loãng chỉ tạo ra Fe2+
4. Điều chế kim loại :
a. Thủy luyện: Dùng kim loại mạnh đẩy kim loại yếu hơn ra khỏi muối, điều chế các kim loại sau Al.
Cu(NO3)2 + Ag
Ví dụ :
Cu + AgNO3
Fe(NO3)2 + Cu
Fe + Cu(NO3)2
b. Nhiệt luyện: dùng Al, CO, H2, C để khử các oxit kim loại, điều chế các kim loại sau Al.
t
4Al2O3 + 9Fe
Ví dụ: 3Fe3O4 + 8Al
o
t
Cu + CO2
CO + CuO
c. Điện phân dung dịch:
I .t
- Số electron trao đổi : ne
F
Catot – Sự khử (q trình khử, bị khử) – Chất oxi hóa – Cực âm – Ion dương – Nhận e
o
H2O
Theo dãy điện hóa
2
3
2
2
2
2
2
2
3
K
Na Mg
Al Zn Fe Ni Sn Pb H Cu Fe Ag
K
Na Mg
Al Zn Fe Ni Sn Pb H 2 Cu Fe Ag
3
Au
2
Au
Chiều ưu tiên điện phân dung dịch
- Anot – Sự oxi hóa (q trình OXH, bị OXH) – Chất khử – Cực dương – Ion âm – Nhường e
5. Ăn mịn điện hóa :
a. Điều kiện ăn mịn điện hóa :
- Có 2 cực khác nhau về bản chất
- Tiếp xúc với dung dịch chất điện ly
- Tiếp xúc với nhau trực tiếp hoặc gián tiếp.
kim loại có tính khử mạnh hơn bị ăn mịn nhanh hơn.
b. Ăn mịn điện hóa có phát sinh dịng điện
Ví dụ: Cho Fe vào dung dịch H2SO4 có vài giọt dung dịch CuSO4 thì thấy có nhiều bọt khí thốt ra hơn.
Chứng tỏ sắt bị ăn mịn nhanh hơn.
c. Điện cực trong ăn mịn điện hóa :
Anot – Sự Oxi hóa (q trình OXH , bị OXH) – Chất khử – Cực âm (Trái với điện phân
dung dịch Anot – Cực dương)
Trang 15
Giáo Viên: Trần Vũ Thế Hiển
II.
KIM LOẠI KIỀM VÀ KIỀM THỔ:
1. Kim loại kiềm :
- Nguyên tố : Li, Na, K, Rb, Cs, Fr ( Lâu Nay Không Rảnh Coi Film).
-
Cs
Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sơi thấp so với các kim loại cùng chu kì: giảm tử Li
Kim loại kiềm có cấu tạo lập phương tâm khối.
Trong tự nhiên kim loại kiềm chỉ tồn tại ở dạng hợp chất do kim loại kiềm có tính khử mạnh
(trong hợp chất kim loại kiềm chỉ có số oxi hóa là +1).
Cs ( khả năng phản ứng với nước tăng dần ).
Tính khử tăng từ Li
Kim loại kiềm được bảo quản trong dầu hỏa.
Ứng dụng : quan trọng
K, Na trong trao đổi nhiệt lò phản ứng hạt nhân.
Xesi dùng chế tạo tế bào quang điện.
Chế tạo thiết bị báo cháy.
Hợp kim của Li và Al siêu nhẹ dùng trong kĩ thuật hàng không.
- Điều chế: điện phân nóng chảy muối halogen của kim loại.
2. Kim loại kiềm thổ:
- Nguyên tố : Be Mg
Ca
Sr
Ba
Ra ( Bé Mai Cầm Súng Bắn Ruồi )
-
Lục phương
- Phản ứng với nước :
Lập phương
tâm diện
Lập phương
tâm khối
Be: không phản ứng với nước ở bất kì nhiệt độ nào.
Mg: phản ứng với nước ở nhiệt độ cao.
Tăng
dần
Ca, Sr, Ba: phản ứng với nước ở nhiệt độ thường tạo dd kiềm
- Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sơi khơng theo quy luật.
- Trong tự nhiên kim loại kiềm thổ tồn tại ở dạng hợp chất (Do có tính khử mạnh). Trong hợp chất có
số oxi hóa là +2.
- Ứng dụng : Mg dùng chế tạo hợp kim có tính nhẹ, bền, cứng. Dùng để chế tạo máy bay, tên lửa.
III.
MỘT SỐ HỢP CHẤT QUAN TRỌNG CỦA KIM LOẠI KIỀM VÀ KIỀM THỔ:
1. Dung dịch kiềm: thường gặp NaOH, KOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2, LiOH . ( Các bazơ còn lại chủ yếu
ở dạng rắn ).
Lưu ý: cac bazơ tan không bị nhiệt phân, bazơ không tan bị nhiệt phân.
Ứng dụng:
NaOH: dùng để nấu xà phịng, phẩm nhuộm, tinh chế quặng nhơm, dầu mỏ.
Ca(OH)2 ( Vôi tôi ): vữa xây nhà, khử chua đất, chế tạo clorua vôi để tẩy trắng và khử trùng.
Muối cacbonat và hidrocacbonat:
a. Kim loại Natri:
NaHCO3 : chất rắn màu trắng dễ bị phân hủy
to
Na2CO3 + CO2 + H2O
2NaHCO3
- NaHCO3: có ứng dụng trong cơng nghiệp dược phẩm (chế thuốc đau dạ dày), và công nghiệp
thực phẩm ( làm bột nở ). Lưu ý: không làm nguyên liệu trong công nghiệp nước giải khát.
- Na2CO3 : làm quỳ tím hóa xanh ( muối của kim loại mạnh và axit yếu)
- Na2CO3 có ứng dụng làm thủy tinh, bột giặt, phẩm nhuộm.
-
2.
Trang 16
Giáo Viên: Trần Vũ Thế Hiển
Lưu ý: - Muối hidrocacbonat của kim loại kiềm dễ bị nhiệt phân thành muối cacbonat của kim loại kiềm.
t
Na2CO3 + CO2 + H2O
Ví dụ: 2NaHCO3
- Muối cacbonat của kim loại kiềm không bị nhiệt phân.
o
t
khơng phản ứng.
Ví dụ: Na2CO3
b. Kim loại Canxi:
- CaCO3 : thành phần chính của đá vơi có ứng dụng làm vật liệu xây dựng.
to
CaO + CO2.
- CaCO3 : bị nhiệt phân ở nhiệt độ cao. CaCO3
(Muối cacbonat của kim loại kiềm thổ bị nhiệt phân)
Một số hợp chất khác:
o
Canxi sunfat : CaSO4.2H2O: thạch cao sống (dùng sản xuất xi măng).
CaSO4.H2O hay CaSO4.1/2H2O thạch cao nung ( dùng nặn tượng, đúc khn, bó bột, phấn ).
CaSO4 : thạch cao khan.
Nước cứng:
Tạm thời: HCO3─, HSO3─. Cách loại bỏ: đun nóng, dung dịch kiềm vừa đủ, ion CO32─,
(Chứa nhiều ion
Ca2+, Mg2+)
Vĩnh
Cl─, SO42─. Cách loại bỏ: ion CO32─, PO43─.
PO43─cửu:
.
Toàn phần: HCO3─, HSO3─, Cl─, SO42─. Cách loại bỏ: ion CO32─, PO43─.
Lưu ý: Tác hại của nước cứng : (1) Đóng cặn nồi hơi, ống dẫn.(2) Giảm tính giặt rửa. (3) Giảm mùi vị thức ăn.
3. Một số phương trình quan trọng kim loại kiềm, kiềm thổ.
Na2CO3 + H2O ( Tỉ lệ 1:2)
CO2 + 2NaOH
NaHCO3
CO2 + 2NaOH
( Tỉ lệ 1:1)
2 NaHCO3
CO2 + Na2CO3 + H2O
to
CO2 + Na2CO3 + H2O
NaHCO3
to
không phản ứng.
Na2CO3
CaCO3 + H2O ( Tỉ lệ 1:1)
CO2 + Ca(OH)2
Ca(HCO3)2 ( Tỉ lệ 2:1)
2CO2 + Ca(OH)2
Ca(HCO3)2
CO2 + CaCO3 + H2O
t
CO2 + CaCO3 + H2O
Ca(HCO3)2
o
1000 C
CaCO3 CaO + CO2
o
CaCO3 + NaOH + H2O (1:1)
NaHCO3 + Ca(OH)2
CaCO3 + Na2CO3 + 2H2O (2:1)
2NaHCO3 + Ca(OH)2
Lưu ý: tỉ lệ phản ứng rất quan trọng.
CaCO3 + NaHCO3 + H2O (1:1)
Ca(HCO3)2 + NaOH
CaCO3 + Na2CO3 + H2O (1:2)
Ca(HCO3)2 + 2NaOH
Lưu ý: tỉ lệ phản ứng rất quan trọng
CaCO3 + 2NaOH
Na2CO3 + Ca(OH)2
CaCO3 + 2NaHCO3
Na2CO3 + Ca(HCO3)2
CaCO3 + 2NaCl
Na2CO3 + CaCl2
Trang 17
Cơ sở của phản ứng:
CO32─ + H2O
CO2 + 2OH─
HCO3─
CO2 + OH─
CO32─ + H2O
HCO3─ + OH─
2HCO3─
CO32─ + CO2 + H2O
to
CO32─ + CO2 + H2O
2HCO3─
Giáo Viên: Trần Vũ Thế Hiển
NHƠM
I – VỊ TRÍ TRONG BẢNG TUẦN HỒN, CẤU HÌNH ELECTRON NGUN TỬ
Ơ số 13, nhóm IIIA, chu kì 3.
Cấu hình electron: 1s22s22p63s23p1 hay [Ne]3s23p1
Nhơm có số oxi hố +3 trong các hợp chất.
II – TÍNH CHẤT VẬT LÍ
Màu trắng bạc, khá mềm, dễ kéo sợi, dễ dát mỏng.
Là kim loại nhẹ, dẫn điện tốt và dẫn nhiệt tốt.
III – TÍNH CHẤT HỐ HỌC
Nhơm là kim loại có tính khử mạnh, chỉ sau kim loại kiềm và kim loại kiềm thổ, nên dễ bị oxi hoá thành ion
Al
Al 3 3e
dương.
1. Tác dụng với phi kim
a) Tác dụng với halogen
2 Al 3Cl2
2 AlCl3
b) Tác dụng với oxi:
t
4 Al 3O2
2 Al2O3
o
Lưu ý: Al bền trong khơng khí ở nhiệt độ thường do có lớp màng oxit Al2O3 rất mỏng bảo vệ.
2. Tác dụng với axit:
H2
Khử dễ dàng ion H+ trong dung dịch HCl và H2SO4 loãng
2 Al 6HCl
2 AlCl3 3H 2
Tác dụng mạnh với dung dịch HNO3 lỗng, HNO3 đặc, nóng và H2SO4 đặc, nóng.
t
Al 4HNO3
Al2 NO3 3 NO H 2O
o
t
Al 6H 2 SO4
Al2 SO4 3 3SO2 6H 2O
o
Lưu ý: Nhơm bị thụ động hố bởi dung dịch HNO3 đặc, nguội hoặc H2SO4 đặc nguội.
3. Tác dụng với oxit kim loại:
Phản ứng nhiệt nhôm: phản ứng với các oxit kim loại sau nhôm.
2 Al Fe2O3 t
Al2O3 2 Fe
o
4. Tác dụng với nước:
Nhôm không phản ứng với nước dù ở nhiệt độ cao vì trên bề mặt của nhơm được phủ kín một lớp Al2O3 rất
mỏng, bền và mịn, không cho nước và khí thấm qua.
Phá bỏ lớp oxit trên bề mặt Al thì Al sẽ phản ứng với nước ở nhiệt độ thường:
2 Al 6 H 2O
2 Al OH 3 3H 2 ↑
5. Tác dụng với dung dịch kiềm:
2 Al 2 NaOH 2H 2O
2 NaAlO2 3H 2
IV. ỨNG DỤNG VÀ TRẠNG THÁI THIÊN NHIÊN
1. Ứng dụng
- Dùng làm vật liệu chế tạo ô tô, máy bay, tên lửa, tàu vũ trụ.
- Dùng trong xây dựng nhà cửa, trang trí nội thất.
- Dùng làm dây dẫn điện, dùng làm dụng cụ nhà bếp.
- Hỗn hợp tecmit (Al + FexOy) để thực hiện phản ứng nhiệt nhôm dùng hàn đường ray.
2. Trạng thái thiên nhiên: Đất sét: Al2O3.2SiO2.2H2O
Boxit: Al2O3.2H2O Criolit: 3NaF.AlF3
Trang 18
Giáo Viên: Trần Vũ Thế Hiển
V. SẢN XUẤT NHƠM
Trong cơng nghiệp, nhôm được sản xuất bằng phương pháp điện phân Al2O3 nóng chảy.
1. Nguyên liệu: Quặng boxit Al2O3.2H2O có lẫn tạp chất là Fe2O3 và SiO2. Loại bỏ tạp chất bằng phương pháp
Al2O3 gần như nguyên chất.
hoá học
Lưu ý:
1. Khí oxi ở nhiệt độ cao đã đốt cháy cực dương là cacbon, sinh ra hỗn hợp khí CO và CO2. Do vậy trong
quá trình điện phân phải hạ thấp dần dần cực dương.
2. 3NaF.AlF3 : criolit ( Có vai trị quan trọng trong điện phân nóng chảy Al2O3 : (1) hạ nhiệt độ nóng chảy.
(2) tạo chất lỏng dẫn điện cao. (3) bảo vệ nhơm nóng chảy khơng bị oxi hóa).
B. MỘT SỐ HỢP CHẤT QUAN TRỌNG CỦA NHƠM
I – NHƠM OXIT: Al2O3
1. Tính chất
Tính chất vật lí: Chất rắn, màu trắng, khơng tan trong nước và khơng tác dụng với nước
Tính chất hố học: Là oxit lưỡng tính.
* Tác dụng với dung dịch axit:
Al2O3 6HCl
2 AlCl3 3H 2O
Phương trình ion: Al2O3 6H
2 Al 3 3H 2O
* Tác dụng với dung dịch kiềm
Al2O3 2 NaOH
2 NaAlO2 H 2O
(Natri aluminat)
Phương trình ion: Al2O3 2OH
2 AlO2 H 2O
2. Ứng dụng: Nhôm oxit tồn tại dưới dạng ngậm nước và dạng khan.
Dạng ngậm nước là thành phần của yếu của quặng boxit (Al2O3.2H2O) dung để sản xuất nhôm.
Dạng oxit khan, có cấu tạo tinh thể đá quý, hay gặp là:
- Corinđon: Dạng tinh thể trong suốt, không màu, rất rắn, được dùng để chế tạo đá mài, giấy nhám,...
- Trong tinh thể Al2O3, nếu một số ion Al3+ được thay bằng ion Cr3+ ta có hồng ngọc dùng làm đồ trang sức, chân
kính đồng hồ, dùng trong kĩ thuật laze.
- Tinh thể Al2O3 có lẫn tạp chất Fe2+, Fe3+ và Ti4+ ta có saphia dùng làm đồ trang sức.
- Bột nhôm oxit dùng trong công nghiệp sản xuất chất xúc tác cho tổng hợp hữu cơ.
II. NHÔM HIĐROXIT: Al(OH)3
Tính chất vật lí: Chất rắn, màu trắng, kết tủa ở dạng keo.
Tính chất hố học: Là hiđroxit lưỡng tính.
Al OH 3 3HCl
AlCl3 3H 2O
* Tác dụng với dung dịch axit:
Al 3 3H 2O
Phương trình ion: Al OH 3 3H
* Tác dụng với dung dịch kiềm:
Al OH 3 NaOH
NaAlO2 2 H 2O (Natri aluminat)
Phương trình ion:
Al OH 3 OH
AlO2 2 H 2O
III – NHÔM SUNFAT
Phèn chua:
- Công thức phân tử: KAl(SO4)2.12H2O hay K2SO4.Al2(SO4)3.24H2O
- Ứng dụng: (1) trong ngành da thuộc, công nghiệp giấy, nhuộm vải.
(2) làm trong nước đục (nước phù xa).
Lưu ý: Nếu thay K bằng Li, Na, NH4 thì được gọi là phèn nhơm.
Trang 19
Giáo Viên: Trần Vũ Thế Hiển
MỘT SỐ PHƯƠNG TRÌNH QUAN TRỌNG
2NaAlO2 + 3H2
a. 2Al + 2NaOH + 2H2O
2NaAlO2 + H2O
b. Al2O3 + 2NaOH
Al2O3 là một chất lưỡng tính. Tan trong kiềm mạnh.
2AlCl3 + 3H2O
Al2O3 + 6HCl
NaAlO2 + 2H2O
c. Al(OH)3 + NaOH
Al(OH)3 là một chất lưỡng tính. Tan trong kiềm mạnh.
AlCl3 + 3H2O
Al(OH)3 +3HCl
Al(OH)3 + 3NaCl
d. AlCl3 + 3NaOH
Tạo kết tủa. Sau đó kết tủa tan trong kiềm dư
NaAlO2 + 2H2O
Al(OH)3 + NaOH
Al(OH)3 + 3NH4Cl ( Tạo kết tủa, kết tủa không tan )
e. AlCl3 + 3NH3 + 3H2O
2 Al(OH)3 + Na2CO3 ( Tạo kết tủa, kết tủa không tan )
f. 2NaAlO2 + CO2 + H2O
4Al(OH)3 + 3NaCl.
g. 3 NaAlO2 + AlCl3 + 6H2O
NaCl + Al(OH)3
h. NaAlO2 + HCl +H2O
Tạo kết tủa. Sau đó kết tủa tan trong axit dư
AlCl3 + 3H2O
Al(OH)3 + 3HCl
Lưu ý: Có thể thay Na bằng K, Ca, Ba hay AlCl3 bằng Al2(SO4)3.
Al2O3 , Al(OH)3 là một chất lưỡng tính. Tan trong dung dịch kiềm mạnh (NaOH, KOH, Ba(OH)2).
Không tan trong dung dịch kiềm yếu (NH3, Na2CO3)
Cơ sở phản ứng:
2AlO2─ + 3H2
2Al + 2OH─ + 2H2O
Al(OH)3 + 3NH4+
Al3+ + 3NH3 + 3H2O
2AlO2─ + H2O
Al2O3 + 2OH─
Al(OH)3
AlO2─ + H+ + H2O
AlO2─ + 2H2O
Al(OH)3 + OH─
Al3+ + 3H2O
Al(OH)3 + 3H+
Al(OH)3
Al3+ + 3OH─
4Al(OH)3
3AlO2─ + Al3+ + 6H2O
Các chất lưỡng tính thường gặp.
Oxit lưỡng tính: Al2O3, ZnO, Cr2O3, BeO, SnO, PbO.
Hidroxit lưỡng tính: Al(OH)3, Zn(OH)2, Cr(OH)3, Be(OH)2, Pb(OH)2…
Muối chứa ion lưỡng tính : Muối HCO3−, HSO3−, HS−, H2PO4−…
Muối amoni của axit yếu : (NH4)2CO3, (NH4)2SO3, (NH4)2S, CH3COONH4…
Trang 20