Lý thuyết Hóa học 11 Bài 12: Công thức phân tử hợp chất hữu cơ

1. Khái niệm

Công thức phân tử cho biết thành phần nguyên tố và số lượng nguyên tử của mỗi nguyên tố trong phân tử.

2. Cách biểu diễn công thức phân tử hợp chất hữu cơ

a) Công thức tổng quát

Công thức tổng quát cho biết các nguyên tố có trong phân tử hợp chất hữu cơ.

Ví dụ:

C_xH_yO_z (x, y, z là các số nguyên dương) cho biết phân tử chất hữu cơ đã cho chứa ba nguyên tố C, H và O.

b) Công thức đơn giản nhất

Công thức đơn giản nhất cho biết tỉ lệ số nguyên tử của các nguyên tố có trong phân tử hợp chất hữu cơ (tỉ lệ các số nguyên tối giản).

Ví dụ: Hợp chất có công thức phân tử là C₂H₄O₂ thì có công thức đơn giản nhất là CH₂O.

1. Xác định phân tử khối bằng phương pháp phổ khối lượng

Phương pháp phổ khối lượng được sử dụng để xác định khối lượng phân tử các hợp chất hữu cơ.

Trong máy khối phổ, chất nghiên cứu bị bắn phá bởi một dòng electron tạo ra các mảnh ion. Ví dụ:

$M \to 10 - 100eV + EM^{+} + e$

Mảnh ion [M⁺] được gọi là mảnh ion phân tử. Giá trị m/z của mỗi mảnh ion và hàm lượng tương đối của chúng được thể hiện trên phổ khối lượng.

Đối với các hợp chất đơn giản, thường mảnh có giá trị m/z lớn nhất ứng với mảnh ion phân tử [M⁺] và giá trị này bằng giá trị phân tử khối của chất nghiên cứu.

2. Lập công thức phân tử hợp chất hữu cơ

Một hợp chất hữu cơ có công thức phân tử là C_xH_yO_z. Thiết lập công thức đơn giản nhất bằng cách lập tỉ lệ x : y : z ở dạng số nguyên tối giản p : q : r.

Phân tích định lượng, ta được tỉ lệ phần trăm khối lượng các nguyên tố trong phân tử.

x : y : z = $\frac{\% m_{C}}{12} : \frac{\% m_{H}}{1} : \frac{\% m_{O}}{16}$ = p : q : r

Từ đó thiết lập được công thức đơn giản nhất: C_pH_qO_r.

Mối quan hệ giữa công thức phân tử và công thức đơn giản nhất:

C_xH_yO_z = (C_pH_qO_r)_n

Trong đó: p, q, r là các số nguyên tối giản; x, y, z, n là các số nguyên dương.

Khi biết phân tử khối, xác định được giá trị n, từ đó suy ra công thức phân tử.