1. Tóm tắt lý thuyết
1.1. Công thức cấu tạo
a. Khái niệm
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.
Biết công thức cấu tạo của hợp chất hữu cơ sẽ dự đoán tính chất hóa học cơ bản.
b. Các loại công thức cấu tạo
Công thức cấu tạo khai triển
- Biểu diễn tất cả các liên kết trên mặt phẳng giấy.
Ví dụ:
Công thức này có nhược điểm là khi viết sẽ lâu và cồng kềnh, không tiện khi viết phương trình phản ứng và tính toán hóa học do đó người ta sinh ra công thức cấu tạo thu gọn và công thức cấu tạo thu gọn nhất.
Công thức cấu tạo thu gọn
Cách biểu diễn các nguyên tử, nhóm nguyên tử cùng liên kết với một nguyên tử cacbon được viết thành một nhóm.
Ví dụ: CH3 -CH2-CH2-OH; C6H5-COOH hay CH3-CH2-CHO
Công thức cấu tạo thu gọn nhất
Cách biểu diễn chỉ biểu diễn liên kết giữa các nguyên tử cacbon và với nhóm chức. mỗi đầu đoạn thẳng hoặc điểm gấp khúc ứng với một nguyên tử cacbon, không biểu diễn số nguyên tử hiđro.
Ví dụ:
Để biểu diễn công thức cấu tạo thu gọn nhất của CH3-CH2-CH2-CH3 như sau:
Để biểu diễn công thức cấu tạo thu gọn nhất của CH3-CH2-CH2-OH như sau:
1.2. Thuyết cấu tạo hoá học
a. Nội dung
Trong phân tử hợp chất hữu cơ, các nguyên tử liên kết với nhau theo đúng hoá trị và theo một thứ tự nhất định. Thứ tự liên kết đó gọi là cấu tạo hoá học. Sự thay đổi liên kết đó tức là thay đổi cấu tạo hoá học sẽ tạo ra chất mới.
Ví dụ: Ancol etylic và đimetyl ete
Hình 1: Công thức cấu tạo của ancol etylic (a) và đimetyl ete (b)
- Ancol etylic có công thức cấu tạo CH3-CH2-OH, nhiệt độ sôi ts = 78,3oC. Tan vô hạn trong nước, tác dụng với Na sinh khí H2
- Đimetyl ete có công thức cấu tạo CH3-O-CH3, nhiệt độ sôi ts = -23oC. Tan ít trong nước, không tác dụng với Na.
Trong phân tử hợp chất hữu cơ, cacbon có hoá trị bốn. Nguyên tử cacbon không những có thể liên kết với nguyên tử của các nguyên tố khác mà còn liên kết với nhau tạo thành mạch cacbon (mạch vòng, mạch không hở (mạch nhánh và mạch không nhánh)).
Mạch hở không nhánh: H3C-CH2-CH2-CH3
Mạch hở có nhánh: H3C-CH(CH3)-CH3
Mạch vòng:
Tính chất của các chất phụ thuộc vào thành phần phân tử (bản chất, số lượng các nguyên tử) và cấu tạo hoá học (thứ tự liên kết các nguyên tử).
b. Ý nghĩa
Thuyết cấu tạo hoá học giúp giải thích được hiện tượng đồng đẳng, đồng phân.
1.3. Đồng đẳng - đồng phân
a. Đồng đẳng
Ví dụ
- Đồng đẳng của anken là:
C2H4 (CH2=CH2), C3H6 (CH2=CH-CH3), C4H8 (CH2=CH-CH2-CH3 hay CH3-CH=CH-CH3 hoặc CH2=CH(CH3)CH3) ... CnH2n
- Đồng đẳng của ancol là: CH3-OH, C2H5-OH, C3H7-OH... CnH2n+1OH
Khái niệm: 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.
b. Đồng phân
Ví dụ: CH3-O-CH3 và CH3-CH2-OH đều có cùng công thức phân tử là C2H6O.
Khái niệm: Những hợp chất khác nhau nhưng có cùng công thức phân tử được gọi là các chất đồng phân của nhau.
1.4. Liên kết hóa học và cấu trúc phân tử hợp chất hữu cơ
- Gồm hai loại cơ bản là liên kết pi (π) và xichma
- Liên kết pi kém bền, liên kết xichma bền.
- Sự tổ hợp tạo ra 3 liên kết là liên kết đơn, đôi và ba.
Ví dụ về Liên kết đơn
Hình 2: Mô hình phân tử Metan CH4
Ví dụ về Liên kết đôi
Hình 3: Mô hình phân tử Etilen CH2=CH2
Ví dụ về Liên kết ba
Hình 4: Mô hình phân tử Axetilen C2H2