Giải Hóa 11 Bài 10 (Kết nối tri thức): Hợp chất hữu cơ và hoá học hữu cơ

Giải Hóa 11 Bài 10: Hợp chất hữu cơ và hoá học hữu cơ

Mở đầu trang 57 Hóa học 11: Các hợp chất hữu cơ đóng vai trò quan trọng đối với sự sống như protein, nucleic acid, hormone, … Hợp chất hữu cơ là gì và chúng có những điểm chung gì?

Lời giải:

- Hợp chất của carbon là hợp chất hữu cơ (trừ một số các hợp chất như carbon monoxide, carbon dioxide, muối carbonate, cyanide, carbide, …).

- Các hợp chất hữu cơ có đặc điểm chung sau đây:

+ Thành phần phân tử nhất thiết phải chứa nguyên tố carbon, thường có hydrogen, oxygen, nitrogen, halogen, sulfur, phosphorus,...

+ Liên kết hoá học chủ yếu là liên kết cộng hoá trị. Các nguyên tử carbon không những có khả năng liên kết với nguyên tử của các nguyên tố khác mà còn có thể liên kết với nhau tạo thành mạch carbon.

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

+ Dễ cháy, kém bền với nhiệt nên dễ bị nhiệt phân huỷ.

+ Phản ứng của các hợp chất hữu cơ thường xảy ra chậm, theo nhiều hướng và tạo ra hỗn hợp các sản phẩm. Để tăng tốc độ phản ứng thường cần đun nóng và có xúc tác.

Giải Hóa 11 trang 58

I. Hợp chất hữu cơ và hoá học hữu cơ

Câu hỏi 1 trang 58 Hóa học 11: Đối tượng nghiên cứu của hoá học hữu cơ là gì?

Lời giải:

Đối tượng nghiên cứu của hoá học hữu cơ là các hợp chất hữu cơ.

Câu hỏi 2 trang 58 Hóa học 11: Trong các chất sau đây, chất nào là chất hữu cơ? C₆H₁₂O₆, C₁₂H₂₂O₁₁, C₂H₂, CO₂, CaCO₃

Lời giải:

Hợp chất của carbon là hợp chất hữu cơ (trừ một số các hợp chất như carbon monoxide, carbon dioxide, muối carbonate, cyanide, carbide, …).

Vậy các chất hữu cơ trong dãy là: C₆H₁₂O₆, C₁₂H₂₂O₁₁, C₂H₂.

Câu hỏi 3 trang 58 Hoá học 11: So sánh thành phần nguyên tố, liên kết hoá học trong phân tử của hợp chất hữu cơ và của hợp chất vô cơ.

Lời giải:

II. Phân loại hợp chất hữu cơ

Câu hỏi 4 trang 59 Hoá học 11: Hãy phân loại các hợp chất hữu cơ cho dưới đây thành hai nhóm: hydrocarbon và dẫn xuất hydrocarbon

Lời giải:

- Hydrocarbon là những hợp chất được tạo thành chỉ từ hai nguyên tố carbon và hydrogen.

Vậy chất là hydrocarbon: CH₃ – CH₂ – CH = CH – CH₂ – CH₃;

- Khi một hay nhiều nguyên tử hydrogen trong phân tử hydrocarbon được thay thế bằng một hay nhiều nguyên tử hay nhóm nguyên tử khác thu được dẫn xuất của hydrocarbon. Vậy dẫn xuất của hydrocarbon là:

Giải Hóa 11 trang 60

III. Nhóm chức trong phân tử hợp chất hữu cơ

Câu hỏi 5 trang 60 Hoá học 11: Glutamic acid là một chất dẫn truyền thần kinh, giúp phòng ngừa và điều trị các triệu chứng suy nhược thần kinh do thiếu hụt glutamic acid như mất ngủ, nhức đầu, ù tai, chóng mặt, … Glutamic acid có công thức cấu tạo:

HOOC – CH₂ – CH₂ – CH(NH₂) – COOH.

Hãy nêu tên các nhóm chức có trong phân tử glutamic acid.

Lời giải:

Các nhóm chức có trong phân tử glutamic acid:

- COOH: carboxyl;

- NH₂: amino.

Hoạt động trang 60 Hoá học 11: Hãy quan sát phổ hồng ngoại của ethanol (Hình 10.2) và cho biết số sóng hấp thụ đặc trưng của liên kết O – H, liên kết C – H và liên kết C – O nằm trong khoảng nào.

Lời giải:

- Số sóng hấp thụ đặc trưng của liên kết O – H nằm trong khoảng 3 500 – 3 200 cm^-1,

- Số sóng hấp thụ đặc trưng của liên kết C – H nằm trong khoảng 3 000 cm^-1.

- Số sóng hấp thụ đặc trưng liên kết C – O nằm trong khoảng 1 100 – 1 000 cm^-1.

Giải Hóa 11 trang 61

Câu hỏi 6 trang 61 Hoá học 11: Chỉ ra số sóng hấp thụ đặc trưng của nhóm – OH trên phổ hồng ngoại của chất sau:

Lời giải:

Số sóng hấp thụ đặc trưng của liên kết O – H nằm trong khoảng 3 500 – 3 200 cm^-1.

Þ Số sóng hấp thụ đặc trưng của nhóm – OH trên phổ hồng ngoại của chất này là 3337 cm^-1.

Câu hỏi 7 trang 61 Hoá học 11: Chỉ ra số sóng hấp thụ đặc trưng của nhóm C = O (ketone) trên phổ hồng ngoại:

Lời giải:

Số sóng hấp thụ đặc trưng của nhóm C = O (ketone) nằm trong khoảng 1 715 – 1 666 cm^-1.

Þ Số sóng hấp thụ đặc trưng của nhóm C = O (ketone) trên phổ hồng ngoại này là 1 686 cm^-1.

Câu hỏi 8 trang 62 Hoá học 11: Chất X có công thức phân tử là C5H10O và có phổ hồng ngoại như sau:

Dựa vào Bảng 10.2 và phổ hồng ngoại, hãy dự đoán nhóm chức có trong phân tử X.

Lời giải:

Dự đoán nhóm chức có trong phân tử X là aldehyde.

Lý thuyết Hợp chất hữu cơ và hoá học hữu cơ

1. Hợp chất hữu cơ và hóa học hữu cơ

a. Khái niệm

Hợp chất của carbon là hợp chất hữu cơ (trừ một số các hợp chất như carban monoxide, carbon dioxide, muôi carbonate, cyanide, carbide,...). Các hợp chất của carbon với các nguyên tổ khác trong bảng tuần hoàn đã tạo nên hàng chục triệu hợp chất hữu cơ. Số lượng các chất hữu cơ mới vẫn đang tiếp tục tăng lên.

b. Đặc điểm chung của các hợp chất hữu cơ

- Thành phần phân tử nhất thiết phải chứa nguyên tố carbon, thường có hydrogen, oxygen, nitrogen, halogen, sulfur, phosphorus....

- Liên kết hoá học chủ yếu là liên kết cộng hoá trị. Các nguyên tử carbon không những có khả năng liên kết với nguyên tử của các nguyên tố khác mà còn có thể liên kết với nhau tạo thành mạch carbon.

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

- Dễ chảy, kém bền với nhiệt nên dễ bị nhiệt phân huỷ.

- Phản ứng của các hợp chất hữu cơ thường xảy ra chậm, theo nhiều hướng và tạo ra hỗn hợp các sản phẩm. Để tăng tốc độ phản ứng thường cần đun nóng và có xúc tác.

2. Phân loại hợp chất hữu cơ

Dựa vào thành phần nguyên tố, hợp chất hữu cơ có thể phân thành hai loại:

+ Hydrocarbon: là những hợp chất được tạo thành chỉ từ hai nguyên tố carbon và hydrogen. Một số hydrocarbon tiêu biểu:

+ Dẫn xuất của hydrocarbon: Được tạo thành khi một hay nhiều nguyên tử hydrogen trong phân tử hydrocarbon thay thế bằng một hay nhiều nguyên tử hay nhóm nguyên tử khác (thường chứa oxygen, nitrogen, sulfur, halogen,...). Dẫn xuất của hydrocarbon được phân thành nhiều loại:

3. Nhóm chức trong phân tử hợp chất hữu cơ

a. Khái niệm

Nhóm chức là nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử trong phân tử gây ra những tính chất hoá học đặc trưng của hợp chất hữu cơ.

Ví dụ: Dimethyl ether (H₃C–O–CH₃ và ethanol (C₂H₅-OH) có cùng công thức phân tử C₂H₆O nhưng có các tính chất khác nhau.

b. Một số loại nhóm chức cơ bản

c. Phổ hồng ngoại và nhóm chức

Phương pháp phổ hồng ngoại (Infrared Spectroscopy, được viết tắt là IR) là phương pháp vật lí rất quan trọng và phổ biến đề nghiên cứu cấu tạo phân tử hợp chất hữu cơ.

Dựa vào các số sóng hấp thụ đặc trưng trên phố IR có thể dự đoán nhóm chức trong phân tử chất nghiên cứu.

Sơ đồ tư duy Hợp chất hữu cơ và hoá học hữu cơ

Xem thêm lời giải bài tập Hóa học lớp 11 Kết nối tri thức với cuộc sống hay, chi tiết khác:

Bài 11: Phương pháp tách biệt và tinh chế hợp chất hữu cơ

Bài 12: Công thức phân tử hợp chất hữu cơ

Bài 13: Cấu tạo hoá học hợp chất hữu cơ

Bài 14: Ôn tập chương 3

Bài 1: Khái niệm về cân bằng hóa học