CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH ĐỊNH TÍNH NGUYÊN TÓ TRONG HỢP CHÁT HỮU CƠ *Phân tích định tính nguyên tố nhằm xác định các loại nguyên tô có mặt trong hợp chất hữu cơ.Nguyên tắc chung là chuyến các nguyên tô trong hợp chất can khảo sát thành các chất vô cơ đơn giản hay còn gọi là vô cơ hóa hợp chất hữu cơ, rồi nhận ra các sản phẩm này dựa vào những tính chất đặc trưng của chúng. Có 2 phương pháp thường dùng để vô cơ hóa hợp chất hữu cơ: -Oxi hóa hợp chất hữu cơ -Dun nóng chảy hợp chat hữu cơ với kim loại kiểm(Na hay K) Ù Xác din bon: Trong nhiều trường hợp có thể để dàng phát hiện ra Cacbon trong hợp chất hữu cơ bằng cách hóa than chúng khi nung nóng. kỊ Xác định Cacbon và Hidro: Phương pháp chung nhất là oxi hóa chất hữu cơ bằng CuO. Dun nóng chất hữu cơ với CuO để chuyển Cacbon thành CO; và Hiđro thành HạO rồi nhận ra CO; bằng nước vôi trong(tạo thành kết tủa trắng CaCO;) và nhận ra HO bảng CuSO, khan (bột CuSO, mau trắng chuyển thành CuSO,.
(C] + 2CuO ——> CO, + 2Cu (hợp chất hữu cơ) 2(H] +CuO ——> H;O + Cu (hợp chất hữu cơ) CO; + Ca(OH); ——* CaCO;| + HạO CuSO, + 5H,0 ———> CuSO,SH;O 1HỊ Xác định Nito:(Phuong pháp Lassaigne) Dun nóng hợp chất hữu cơ với Na sẽ sinh ra Natri xyanua NaCN. Dé nhân ra ion CN (chứa Nitơ),ta cho thêm Fe” và Fe” rồi axit hóa nhẹ,lúc đó ta SVTH:Nguyễn Ngọc Vân Linh 3 Phân tích định tính nguyên tố trong hợp chất hữu cơ sẽ dé dàng phát hiện nhờ màu xanh đậm rất đặc trưng của Fea[(Fe(CN),]; j(xanh Prusse): Na + [C] + [N] —> NaCN (hợp chất hữu co) Fe" +6CN ——> [Fe(CN)]* 4Fe”" + 3[Fe(CN)]Í ——* Fes{Fe(CN)s]sJ Trong một vài trường hợp,có thể nhận ra Nitơ trong chất hữu cơ bằng cách nung nóng chúng với vôi tôi xút.Khi ấy nếu có Nitơ sẽ có NH; thoát ra.Có thể nhận biết NH, bằng cách: thử quỳ tím 4m(quy tím hóa xanh),dùng HC! đặc(có khói trắng NH¿C]) hay chỉ đơn giản là mùi khai đặc trưng. NH, + H;O = NH,OH NH, + HClđặc ——» NH,C! LƯ.Xác định Lưu huỳnh: Người ta nhận ra Lưu huỳnh bằng cách nung nỏng chất hữu cơ với Na kim loại(giếng như xác định Nitơ).Na sẽ kết hợp với Lưu huỷnh trong chất hữu cơ tạo thành Natri sunfua Na;S,có thé nhận ra bằng (CH;COO),Pb(sinh ra kết tủa den PbS) hoặc HCI(có khí HạS với mùi trứng thôi đặc trưng).Phan ứng Beilstein: Dot dây đồng trên ngọn lửa đèn cồn cho đến khi không cỏ màu.Nhúng dây đồng lúc đang nóng vào chất khảo sát rồi đem đốt lại,nếu thấy xuất hiện ngọn lửa màu xanh lá cây thì chứng tỏ chất khảo sát có chứa Halogen 2Cu + O; ——*2CuO (C.H,X) + CuO ——> CuX + CuX, + CO, + H,0 Ở nhiệt độ cao các muối đồng halogenua bay hơi và nhuộm ngọn lửa thành màu xanh lá cây SVTH:Nguyễn Ngọc Vân Linh 4 Phân tích định tính nguyên tế trong hợp chất hữu cơ 2.Tao kết tủa Bạc halogenua: Đốt một tờ giấy lọc tam chất hữu cơ chứa halogen X và ancol etylic(nhién liệu) sẽ sinh ra Hiđro halogenua HX.Ta nhận ra HX bằng dung dịch AgNO,(sinh ra kết tủa AgX),sau đó xác nhận AgX bằng dung dịch NH:(hỏa tan kết tủa): (X} + [HỊ ——* HX (hợp chất hữu cơ) (hợp chat hữu cơ hoặc ancol.) HX + AgNO, —+> AgX| + HNO; AgX + 3NH; + HO ——> [Ag(NH;);]OH + NH,X tan SVTH:Nguyễn Ngọc Vân Linh 5 Hidrocacbon CHUONG 2: HIDROCACBON A.HIDROCACBON NO: ANKAN Hidrocacbon no là những hidrocacbon mà trong phân tử chi có những nguyên tử cacbon Csp' và do đó chỉ có những liên kết đơn. Ankan là những hiđrocacbon no mạch hở,công thức chung là C;H›„;; (n>1),mà chất điển hình là Metan CH,.
Điều chế Ankan: a)Trong công nghiệp: Metan và các đồng đẳng được lấy từ khí thiên nhiên,khí mỏ dau từ dầu mó và sản phẩm chế biển dau mỏ b)Trong phòng thí nghiệm:Có thé điều chế ankan -Tu các Hidrocacbon không no(Hidro hóa Anken hoặc Ankin): -Từ dẫn xuất Halogen(tông hợp Wurzt) ~-Từ Xeton(phương pháp Clemensen) Người ta còn có thể điều chế các ankan thấp bằng cách nung khan muối Natri Cacboxylat(C; — C,) với hỗn hợp vôi xút,sẽ được ankan cỏ mạch kém 1 nguyên tử C so với axit ban đầu.,COONa + NaOH - BQ C,H„; + NaCO, Vd: CH;COONa + NaOH,i, cầu CH¿† + Na;CO; 2.Tính chất hóa học: So với các loại hợp chất hữu cơ khác,ankan có khả năng phản ứng rất kém Do trong cấu tạo chỉ toàn liên kết đơn rất bền vững nên ankan hầu như tro với hau hết các tác chất hóa học trong phòng thí nghiệm. © điều kiện thường, ankan không tác dụng với axit, bazơ, chất oxi hóa ,kim loại hoạt động.Các phản ứng hóa học của ankan thường chi xảy ra khi đun nóng,khi chiếu sáng hoặc có mặt các chất khơi mào và xúc tác. Phản ứng đặc trưng của ankan là phan ứng thé SVTH:Nguyễn Ngọc Vân Linh 6 Hidrocacbon a)Phan ứng thế: “Phan Halogen ứng hóa: Phan ứng chỉ xảy ra với Clo hoặc Brom,trong điều kiện chiếu sáng lot không phản ứng. R—H + X; -*3+ R—X + HX (X:halogen) Vd: Cl Cl Cl Cl CH, na CH;CI act CH;C]; Té† CHCh ict CCI¿ Metan Metyl Metylen Clorofom Cacbon clorua clorua tetraclorua *Phản ứng Nitro hóa: Ở nhiệt độ thường ankan không tác dụng với HNO; đặc.Ankan chỉ phản ứng với dung dịch HNO, loãng(10%) ở nhiệt độ t® > 400°C và có sự phân cắt mạch cacbon Vỏ: CH-CHÿCH, qua CHy-CH,-NO, + CH)-NO; Propan Nitro etan(10%) Nitro metan(25%) *Phản ứng Sunfo hóa: Ở nhiệt độ thường,Ankan không tác dụng với H;ạSO¿ đặc.Ankan chỉ tác dụng với H;SO; bốc khói ở nhiệt độ sôi.
R-H + HO—SO;H —> R—SO:H + H;ạO Ankan Axit Ankansufonic b)Phan ứng tách: *Dehidro hóa: Khi đun nóng ankan có mạch ngắn với chat xúc tác(Cr;O›,Cu,Pt.) xảy ra phan ứng tách Hidro tạo thành hiđrocacbon không no. Vd: CHy-CH, -Si CH)=CH, + H; Etan Etilen *Crackinh: Là quá trình bẻ gây mạch C của ankan để tạo ra một hỗn hợp những aken và ankan có mạch C ngắn hơn. SVTH:Nguyễn Ngọc Vân Linh 7 Hiđrocacbon Vd: CH;-CH,-CH, “fackioh, CH CH, + CH, Propan Etilen Metan ¢)Phan ứng oxi hóa: Ở điều kiện thường Ankan không bị oxi hóa bởi các chất oxi hóa như:O;,KMnO,. “Oxi hóa không hoàn toàn: Tùy điều kiện phản ứng,Ankan bị oxi hóa không hoàn toàn cho những sản phẩm khác nhau.
Vd: Vd 2CH, H + + O;„y Cu 200aL300C” CH,OH 3 Rượu metylic CH, + Ory ue HCHO + H;ạO Fomandehit “Oxi hóa hoàn toàn Khi đốt,các ankan cháy trong không khí,phát sáng và tod nhiệt,tạo thành CO; và H;O: CaH¿,; + sứ —» nCO; + (n+l)H;O B.HIĐROCACBON KHÔNG NO: Hiđrocacbon không no là những hiđrocacbon có chứa liên kết đôi,hoặc liên kết ba,hoặc cả liên kết đôi lẫn liên kết ba trong phân tử.Anken: Có 1 nối đôi,công thức chung:C,H>, (n > 2).Chất tiêu biểu là Etilen C,H, 1.Điều chế: Trong phòng thí nghiệm có thẻ điều ché anken bằng cách tách nước từ ancol va tách hidro halogenua từ dẫn xuất halogen Trong phòng thí nghiệm,Etilen được điều chế từ Ancol etylic: CH;—CH;—OH lu CH;=CH; + H;ạO 2.Tinh chất hóa học: Nổi đôi là nhóm định chức chính của Anken.Hầu như tat cả anken đều cho phan ứng tại nỗi đôi. SVTH:Nguyễn Ngọc Vân Linh 8 Hidrocacbon a)Phản ứng cộng: “Cong Halogen X;: Anken dé dàng cộng Cl;,Br; tạo thành hợp chất có 2 halogen ở 2 cacbon kế cận.Flo cho phản ứng cộng khó khăn,còn lot thi không phản ứng. R—CH*=CH-R' + X;ạ——> R—=CHX—CHX-R' CH;=CH; + Bry =—* CH;Br-CH;Br Etilen 1,2-dibrom etan Phản ứng cộng với Br;,làm mất mau Brom được xem là phan ứng dé nhận biết Anken. *Cộng Hidro H;; Với sự có mặt của xúc tác Ni,Pt hay Pd.đưới dang bột mịn nung nóng, Anken cộng hợp Hidro phân tử và chuyển thành Ankan.
R—CH=CH-R' + H; xi, R—CH;—CH;~R' CH;-CH=CH; + H; XI CHy-CH;ạ—CH; Propen Propan *Công Hidro halogenua HX: Phản ứng được thực hiện bing cách cho khí HX khô trực tiếp vào Anken, tạo thành sản phẩm là Ankyl halogenua. R—CH-CH-R' + HX —*> R—CH;—CHX—R' CH;=CH; + HCl ——> CH;—CH,Cl Etilen Etyl clorua Tuy nhiên đối với các anken từ 3C trở lên thì khi cộng HX, hướng của phan ứng sẽ theo qui tắc Maccopnhicop: * Trong phan ứng cộng một HX vào nồi đôi C=C của Anken, H sẽ gắn vào nguyên tử C nối đôi nào có số nguyên từ Hidro nhiều nhất." Vd: CH;—CH=CH, + HC] —> CH;—CHCI—CH;, *Cong nước(Hiárat hóa) Có mặt xúc tác H;SO; hay H;PO,,Anken cộng nước cho ra Ancol R—CH=CH-R' + HO HE =O joan R—CHạ— CH—R OH SVTH:Nguyễn Ngọc Vân Linh 9 Hiđrocacbon Hướng cộng cũng theo qui tắc Maccopnhicop cho sản phẩm chính là Ancol bậc cao. CH,—CH=CH, + HO ÍŠOoïg c —cH—CH; | OH an ứng oxi b.Ph hóa: “Oxi hóa koàn toàn: Cũng như ankan.anken cháy trong không khí và toả nhiệt C,H„ + a O; —+ nCO; + nHạO *Oxi hóa không hoàn toàn: Tùy theo bản chất chất oxi hóa và điều kiện phản ứng,sự oxi hóa tiến hành theo các bước khác nhau: -Oxi hóa bằng dung dịch KMnO,: +Néu dùng dung dịch KMn©O, loãng: ta được Glycol R—CH=CH-—R' + [O] + HO KMnO,, R—CH-CH—K OH OH CH;CH; + [0] + Hạo KMnQ, cH;—CH; OH OH Phan ứng nhạy,dùng để nhận biết Anken bằng sy mat màu tím của dung dịch KMnO;. +Néu dùng dung dịch KMnO, đậm đặc và nóng sẽ oxi hóa mạnh lam đứt mạch liên kết đôi sinh ra hỗn hợp axit cacboxylic hoặc xeton hoặc cả hai tùy theo mức độ thế của nguyên tử C không no.Ngoài ra còn có thể tạo CO, =CH;ạ KMnO, a’, CO; =CH-h————— R—-COOH R R -cCu O-C< nụ SVTH:Nguyễn Ngọc Vân Linh 10 Hidrocacbon Vd: CH,—CH=CH; .— CH;—COOH + CO; † By sưng CH, CH¡-CH=C<.
=> CH-COOH+ O-CC Dựa vào cấu tạo của các sản phẩm oxi hóa ta có thể suy ra cấu tạo của Anken ban đầu. -Tac dụng với Ozon: Ozon dễ cộng vào nối đôi cho hợp chất ozonit không bên dễ thủy phân bởi nước,cắt liên kết đôi C=O cho sản phẩm là andehit hoặc xeton hoặc cả hai. CH, 0; „CH; CH/—CH=CCCH, — CHyr-CH:O + OsC< CH, €. ng tr Trùng hợp là quá trình cộng hợp liên tiếp nhiều phân tử nhỏ giông nhau hay tương tự nhau tạo thanh phân tử có phân tử khôi lớn(polime).
Các anken và dẫn xuất có công thức chung R—CH=CH-—R' tương đối dé trùng hợp ở điều kiện nhiệt độ và áp suất nhất định có mặt chất xúc tác,sinh ra các polime tương ứng H-CH —_——> |_-cmrcm- i 1 p,t R R R R Ja nCH;=CH; snag [—CH;-CH;-], p,t Etilen Polietilen(PE) H.Ankin: Có một nối ba trong phân tử,công thức chung:C,H;„; (n 2 2).Chat tiêu biểu là Axerilen C>H).Điều chế: Các đồng đảng của axetilen được điều chế từ axetilen và từ dẫn xuất halogen. SVTH:Nguyễn Ngọc Vân Linh lÌ Hiđrocacbon Riêng Axetilen được điều chế theo 2 phương pháp chính là thủy phân Canxi cacbua CaC; và nung nhanh CH, với một lượng nhỏ Oxi ở 1500°C. Tuy nhiên điều chế Axetilen từ CaC; được sử dụng nhiều trong phòng thí nghiệm và phô biến hơn: CaC; + 2H,O —> CHeCH + Ca(OH); 2.