Hợp chất hữu cơ là gì?
Để hiểu rõ về khái niệm “hợp chất hữu cơ”, chúng ta có thể thực hiện một thí nghiệm như sau:
Thí nghiệm: Cháy một cục bông giàu hợp chất hữu cơ trên ngọn lửa.
Thực hiện: Đốt cháy cục bông và đặt ống nghiệm phía trên ngọn lửa. Khi ống nghiệm mờ đi, lấy ra và cho nước vôi vào, lắc đều.
Hiện tượng: Nước trong ống nghiệm trở thành một kết tủa màu trắng.
Nhận xét: Quá trình đốt cháy chất hữu cơ tạo ra khí CO2.
Tương tự, khi đốt cháy các hợp chất hữu cơ khác như cồn, nến, rượu,… cũng thu được khí CO2. Điều này cho thấy, các hợp chất hữu cơ phải chứa carbon để khi cháy, carbon tác động với ôxy tạo thành CO2.
Vì vậy, hợp chất hữu cơ là các hợp chất chứa carbon.
Lưu ý: Không phải tất cả các hợp chất chứa carbon đều là hợp chất hữu cơ. Có một số hợp chất chứa carbon không phải là hợp chất hữu cơ như CO, CO2, H2CO3, muối cacbonat kim loại, muối cacbua, muối xianua,…
Đặc điểm chung của hợp chất hữu cơ
Đặc điểm cấu tạo:
- Các hợp chất hữu cơ bắt buộc phải chứa nguyên tố carbon.
- Liên kết hóa học chính trong các chất hữu cơ là liên kết cộng hoá trị.
Tính chất vật lí:
- Các hợp chất hữu cơ thường có nhiệt độ nóng chảy và sôi thấp (rất dễ bay hơi).
- Hầu hết các hợp chất hữu cơ không tan trong nước, nhưng lại tan nhiều trong các dung môi hữu cơ.
Tính chất hóa học:
- Các hợp chất hữu cơ thường dễ cháy và không bền với nhiệt.
- Phản ứng hóa học của các hợp chất hữu cơ thường diễn ra chậm và theo nhiều hướng khác nhau trong cùng một điều kiện, tạo ra hỗn hợp sản phẩm.
Phân loại hợp chất hữu cơ
Có nhiều cách phân loại hợp chất hữu cơ, tuy nhiên, phân loại dựa trên thành phần các nguyên tố trong hợp chất hữu cơ là phổ biến. Hợp chất hữu cơ được chia thành 2 loại: hidrocacbon và dẫn xuất hidrocacbon.
-
Hiđrocacbon là hợp chất chỉ chứa hai nguyên tố cacbon (C) và hidro (H). Ví dụ: CH4, C2H4, C6H6,…
-
Dẫn xuất hiđrocacbon là hợp chất chứa nguyên tố cacbon và hidro cùng với các nguyên tố khác như oxi, nitơ, clo,… Ví dụ: C2H6O, C2H5O2N, CH3Cl,…
Ngoài ra, hợp chất hữu cơ còn được phân loại dựa trên mạch cacbon thành:
- Hợp chất hữu cơ mạch vòng.
- Hợp chất hữu cơ mạch không vòng.
Cấu trúc phân tử hợp chất hữu cơ như thế nào?
Cấu trúc phân tử hợp chất hữu cơ là công thức biểu diễn đầy đủ các liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử. Qua công thức cấu trúc phân tử, chúng ta có thể biết được số lượng nguyên tử liên kết, hóa trị và trật tự liên kết giữa các nguyên tử.
Hóa trị và liên kết giữa các nguyên tử
- Trong các hợp chất hữu cơ, carbon luôn có hóa trị IV, hidro có hóa trị I, oxi có hóa trị II.
- Hóa trị được biểu diễn bằng các gạch nối như sau:
- Carbon: –
- Hidro: H
- Oxi: =O
Trật tự liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử
-
Mỗi hợp chất hữu cơ có một trật tự liên kết riêng giữa các nguyên tử trong phân tử.
-
Ví dụ:
-
Phân tử khí metan CH4:
-
Phân tử methanol CH3OH:
-
Phân tử khí etan CH3-CH3:
-
Mạch cacbon
- Nguyên tử cacbon trong hợp chất hữu cơ có thể liên kết trực tiếp với nhau tạo thành mạch cacbon.
- Mạch cacbon có 3 loại: mạch không phân nhánh (mạch thẳng), mạch nhánh, mạch vòng.
Trật tự liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử
- Mỗi hợp chất hữu cơ có một trật tự liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử.
- Ví dụ: Cùng với công thức phân tử C2H6O, ta có hai chất khác nhau: Rượu etylic (dạng chất lỏng) và Đimetyl ete (dạng chất khí).
- Hai chất trên có sự khác biệt về trật tự liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử, là nguyên nhân tạo nên tính chất khác nhau của chúng.
Công thức cấu trúc của hợp chất hữu cơ
Công thức cấu trúc là công thức biểu diễn đầy đủ liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử. Ví dụ: Metan có công thức gọn là CH4, rượu etylic có công thức gọn là CH3-CH2-OH.
Công thức cấu trúc cho biết thành phần và trật tự liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử. Thay đổi trật tự liên kết sẽ tạo ra chất mới. Ví dụ, cùng có công thức phân tử C2H6O nhưng có hai chất khác nhau, rượu etylic (chất lỏng) và đimetyl ete (chất khí).
Ngành hóa học hữu cơ và ứng dụng trong cuộc sống
Hóa học hữu cơ là ngành hóa học chuyên nghiên cứu về các hợp chất hữu cơ và các quá trình chuyển hóa của chúng. Hóa học hữu cơ có nhiều phân ngành như hóa dầu, hóa polime, hóa các hợp chất tự nhiên… Đây là một lĩnh vực quan trọng trong việc phát triển kinh tế và xã hội.
Xem thêm:
- Tìm hiểu về silic dioxit, ngành công nghiệp Silicat có ứng dụng gì?
- Silic và hợp chất của Silic: Chi tiết tính chất và ứng dụng
- Cacbon oxit (CO) là gì? Tính chất và các ứng dụng phổ biến
Bài tập về hợp chất hữu cơ và hóa học hữu cơ SGK kèm lời giải
Từ những kiến thức vừa học, chúng ta có thể giải một số bài tập sau:
Giải Bài 1 trang 108 SGK Hóa học 9:
Dựa vào dữ kiện nào trong các dữ kiện sau để xác định một chất là vô cơ hay hữu cơ?
a) Trạng thái (rắn, lỏng, khí).
b) Màu sắc.
c) Độ tan trong nước.
d) Thành phần nguyên tố.
Bài giải:
Dựa vào thành phần nguyên tử (trường hợp d), chúng ta có thể xác định một hợp chất là vô cơ hay hữu cơ.
Giải bài 3 trang 108 SGK Hóa học 9:
So sánh phần trăm khối lượng của cacbon trong các chất sau: CH4, CH3Cl, CH2Cl2, CHCl3.
Bài giải:
Cách 1: Tính %mC trong từng chất rồi so sánh:
- MCH4 = 16g/mol; MCH3Cl = 50,5g/mol; MCH2Cl2 = 85g/mol; CHCl3 =119,5g/mol
- Trong CH4: %mC = 12 x 100% / 16 = 75%.
- Trong CH3Cl: %mC = 12 x 100% / 50,5 = 23,7%.
- Trong CH2Cl2: %mC = 12 x 100% / 85 = 14,1%.
- Trong CHCl3: %mC = 12 x 100% / 119,5 = 10,04%.
- Thành phần phần trăm khối lượng C trong các chất sắp xếp theo thứ tự sau:
CH4 > CH3Cl > CH2Cl2 > CHCl3
Cách 2: Phân tử các chất chỉ có 1 nguyên tử C nhưng phân tử khối tăng dần nên thành phần phần trăm khối lượng C trong các hợp chất được sắp xếp: CH4 > CH3Cl > CH2Cl2 > CHCl3.
Giải bài 1 trang 112 SGK Hóa học 9:
Chỉ ra những chỗ sai trong các công thức sau và viết lại cho đúng.
Bài giải:
Bài viết trên đã cung cấp đầy đủ thông tin về hợp chất hữu cơ là gì, khái niệm về hợp chất hữu cơ và hóa học hữu cơ. Hi vọng những thông tin này sẽ giúp bạn có thêm kiến thức cơ bản về hợp chất này và ứng dụng chúng trong học tập cũng như cuộc sống hàng ngày.