Bài 28. Công thức phân tử hợp chất hữu cơ

I - CÔNG THỨC ĐƠN GIẢN NHẤT

1. Công thức phân tử và công thức đơn giản nhất

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

Công thức đơn giản nhất cho biết tỉ lệ số nguyên tử các nguyên tố có trong phân tử (biểu diễn bằng tỉ lệ các số nguyên tối giản).

Công thức phân tử (chẳng hạn C_xH_yO_zN_t) có thể trùng hoặc là bội số của công thức đơn giản nhất (C_pH_qO_rN_s):

C_xH_yO_zN_t=(C_pH_qO_rN_s)_n,n có thể là 1 hoặc 2,3,...

x:y:z:t=p:q:r:s

2. Thiết lập công thức đơn giản nhất

a) Thí dụ

Từ tinh dầu hoa nhài người ta tách được hợp chất A có chứa cacbon, hiđro và oxi.

Phân tích định lượng cho kết quả: 73,14%C;7,24%H. Hãy thiết lập công thức đơn giản thức của A.

Đặt công thức phân tử của A là C_xH_yO_z.

Thiết lập công thức đơn giản nhất của A là lập tỉ lệ x:y:z ở dạng các số nguyên tối giản.

x:y:z=73,14 / 12 : 7,24/ 1 : 19,62 / 16=6,095 : 7,240 : 1,226

=6,095 / 1,226 : 7,240 / 1,226 : 1,226 / 1,226=4,971 : 5,905 : 1,000=5 : 6 : 1

Công thức đơn giản nhất của A là: C₅H₆O

Công thức phân tử của A có dạng: C_5nH_6nO_n hoặc (C₅H₆O)_n với n có thể bằng 1,2,3,...

b) Tổng quát

Từ kết quả phân tích nguyên tố hợp chất CxHyOzNt, ta lập tỉ lệ số nguyên tử trong phân tử rồi chuyển tỉ lệ đó thành tỉ số tối giản các số nguyên p,q,r,s thì được công thức đơn giản nhất:

x:y:z:t=%C / 12 : %H / 1 : %O / 16; %N / 14 =...=p:q:r:s

II - THIẾT LẬP CÔNG THỨC PHÂN TỬ

1. Xác định khối lượng mol phân tử

Đối với chất khí và chất lỏng dễ hóa hơi, người ta xác định khối lượng mol phân tử dựa vào tỉ khối của chúng (ở thể khí) so với một chất khí đã biết theo công thức:

M_A=M_B.d_A/B ;  M_A=29.d_A/kk

Đối với chất rắn và chất lỏng khó hóa hơi, người ta đo độ giảm nhiệt độ đông đặc hoặc đo độ tăng nhiệt độ sôi của dung dịch so với dung môi (xem phần tư liệu) và tính được khối lượng mol phân tử của chất tan không bay hơi, không điện li. Ngày nay, người ta thường dùng phương pháp phổ khối lượng để xác định khối lượng mol phân tử.

2. Thiết lập công thức phân tử

a) Thí dụ

Từ tinh dầu hoa nhài, người ta tách được hợp chất A có chứa cacbon, hiđro và oxi. Phân tích định  lượng cho kết quả : 73,14%C;7,24%H. Biết phân tử khối lượng của A là 164. Hãy xác định công thức phân tử của A.

* Thiết lập công thức phân tử của A qua công thức đơn giản nhất.

Từ số liệu phân tích nguyên tố, ở mục I.2, chúng ta đã thiết lập được công thức đơn giản nhất của A là C₅H₆O.

Đặt công thức phân tử của A là C_xH_yO_z ta có : C_xH_yO_z=(C₅H₆O)_n

⇒M_(C5H6O)n=164⇒(5.12+6+16).n=164⇒n=2

Vậy: C_xH_yO_z=C₁₀H₁₂O₂

* Thiết lập công thức phân tử của A không qua công thức đơn giản nhất

Ta có: M_(CxHyOz)=164;C=73.14%;H=7,24%;O=19,62%.

Vậy: x.12 / 164=73,14 / 100⇒x=164.73,14 / 12.100=9,996≈10

        y / 164=7,24 / 100⇒y=164.7,24 / 100=11,874≈12

        z.16 / 164=19,62 / 100⇒z=164.19,62 / 16.100=2,01≈2

        C_xH_yO_z=C₁₀H₁₂O₂

b) Tổng quát

Thiết lập công thức phân tử qua công thức đơn giản nhất là cách thức tổng quát hơn cả.