Tài liệu Skkn một số nội dung quan trọng của hóa hữu cơ dùng bồi dưỡng học sinh giỏi

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐỒNG NAI Đơn vị: Trường THPT Long Khánh -------------------------Mã số: SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM MỘT SỐ NỘI DUNG QUAN TRỌNG CỦA HÓA HỮU CƠ DÙNG BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI PHAÀN CAÁU TRUÙC PHAÂN TÖÛ VAØ TÍNH CHAÁT CUÛA HIDROCACBON Người thực hiện: Lê Văn Phê Lĩnh vực nghiên cứu: Quản lý giáo dục: Phương pháp dạy học bộ môn: Phương pháp giáo dục: Lĩnh vực khác : Có đính kèm: Mô hình: Phần mềm: Phim ảnh: Hiện vật khác: Năm học 2011 – 2012 1 SƠ LƯỢC LÝ LỊCH KHOA HỌC I) THÔNG TIN CHUNG VỀ CÁ NHÂN: 1) 2) 3) 4) 5) Họ và tên: Lê Văn Phê Ngày tháng năm sinh: 15 – 08 – 1963 Nam, nữ: Nam Địa chỉ: 140/14 – Trần Phú – Thị xã Long Khánh – Đồng Nai Điện thoại: cơ quan 0613877245 Nhà riêng: 0613870508 DĐ: 0918728135 6) Fax Email: [email protected] 7) Chức vụ: Giáo viên 8) Đơn vị công tác: Trường THPT Long Khánh II) TRÌNH ĐỘ ĐÀO TẠO: - III) Trình độ chuyên môn: Cử nhân ĐHSP Năm nhận bằng: 1985 Chuyên ngành đào tạo: Hóa học KINH NGHIỆM KHOA HỌC: - Lĩnh vực chuyên môn có kinh nghiệm: Giảng dạy hóa học bậc THPT Số năm kinh nghiệm: 27 2 Tên sáng kiến kinh nghiệm MỘT SỐ NỘI DUNG QUAN TRỌNG CỦA HÓA HỮU CƠ DÙNG BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI (Phần cấu trúc phân tử và tính chất của Hidrocacbon) I) LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI: Việc phát hiện, bồi dưỡng học sinh giỏi bậc trung học phổ thông là một nhiệm vụ quan trọng trong kế hoạch giáo dục của nhà trường. Ở Đồng Nai hàng năm đều tổ chức thi học sinh giỏi cấp tỉnh cho khối 12 qua đó lựa chọn những học sinh xuất sắc tham gia kì thi cấp quốc gia đồng thời khuyến khích hoạt động bồi dưỡng học sinh giỏi ở các trường phổ thông. Tuy nhiên trong thực tế việc bồi dưỡng học sinh giỏi ở các trường THPT không chuyên đang gặp những khó khăn nhất định. + Khả năng tiếp thu và vận dụng những kiến thức khó, chuyên sâu của học sinh còn hạn chế. + Tài liệu, nội dung bồi dưỡng học sinh giỏi ở nhiều trường còn thiếu và chất lượng chưa đáp ứng yêu cầu. + Một số trường mới thành lập hoặc mới chuyển sang công lập giáo viên chưa có kinh nghiệm bồi dưỡng học sinh giỏi. Vì thế biên soạn thêm tài liệu bồi dưỡng học sinh giỏi môn Hóa học phù hợp với đặc thù của trường THPT không chuyên để giáo viên tham khảo là cần thiết. Trường THPT Long Khánh là đơn vị có phong trào dạy – học có uy tín tham gia đầy đủ các kì thi học sinh giỏi do Tỉnh tổ chức từ trước tới nay và được đánh giá là đơn vị có chất lượng học sinh tham gia dự thi khá tốt. Tuy nhiên số học sinh dự thi và đạt giải cấp quốc gia còn rất khiêm tốn hầu hết không đủ khả năng vượt qua kì thi ở vòng 2 cấp tỉnh để dự thi cấp quốc gia. Theo kế hoạch của nhà trường từ năm 2013 trở đi phấn đấu có học sinh giỏi cấp quốc gia. Đây là một nhiệm vụ khó khăn đối với Tổ Hóa học trường THPT Long Khánh. Qua thực tiễn giảng dạy tôi nhận thấy để đạt được yêu cầu trên thì việc tổ chức bồi dưỡng học sinh ở trên lớp là chưa đủ. Nhất thiết phải coi trọng việc phát hiện học sinh có năng khiếu và hướng dẫn học sinh tự học, tự tra cứu tìm tòi qua mạng Internet. Vì thế việc biên soạn tài liệu dành cho học sinh giỏi không những có tác dụng tốt cho việc nâng cao chất lượng đội ngũ giáo viên mà còn có tính định hướng gợi mở giúp học sinh tự học để có kết quả cao hơn. Qua nhiều năm tham gia bồi dưỡng học sinh giỏi tôi nhận thấy học sinh chưa chú trọng đến cơ sở lý thuyết hóa học, chưa nắm vững mối quan hệ giữa cấu trúc phân tử đến tính chất của các chất vì thế chưa giải quyết tốt các bài tập chuyên sâu về hóa học. Từ những lý do trên tôi chọn đề tài: MỘT SỐ NỘI DUNG QUAN TRỌNG CỦA HÓA HỮU CƠ DÙNG BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI Đề tài này mới chỉ giới hạn trong khuôn khổ phần cấu trúc phân tử và tính chất của Hidrocacbon (chương trình hữu cơ 11) Nội dung gồm 4 chủ đề chính: 3 + Cấu trúc phân tử và đồng phân của hợp chất hữu cơ + Quan hệ giữa cấu trúc phân tử đến một số tính chất vật lý của chất hữu cơ + Phản ứng hữu cơ + Phản ứng của hidrocacbon Các chủ đề trên ít nhiều đã được đề cập trong sách giáo khoa lớp 11 ban khoa học tự nhiên nhưng ở mức độ sơ lược. Trên cơ sở tham khảo giáo trình hóa hữu cơ và các đề thi học sinh giỏi cấp tỉnh, cấp quốc gia tôi đã đưa vào đề tài một số nội dung lý thuyết phù hợp với trình độ học sinh trung học không chuyên và đáp ứng yêu cầu giải quyết các đề thi học sinh giỏi thường gặp. II) THỰC TRẠNG TRƯỚC KHI THỰC HIỆN CÁC GIẢI PHÁP CỦA ĐỀ TÀI: 1) Thuận lợi: Trường THPT Long Khánh đang được xây dựng theo mô hình trường trọng điểm chất lượng cao nên đầu vào của học sinh đang được nâng lên, số học sinh giỏi tăng. Cơ sở vật chất được cải thiện đáp ứng nhu cầu về phòng học, phương tiện dạy học trong nhà trường. Nhà trường có truyền thống dạy tốt – học tốt, đội ngũ giáo viên có nhiều kinh nghiệm; học sinh chăm ngoan tinh thần hiếu học là cơ sở để nâng cao chất lượng đào tạo học sinh giỏi. 2) Khó khăn: Việc bồi dưỡng học sinh có đủ khả năng vào đội tuyển cấp tỉnh dự thi cấp quốc gia là một nhiệm vụ khó khăn không những đòi hỏi học sinh phải giỏi mà chất lượng đội ngũ giáo viên phải thực sự vững vàng. Với trường phổ thông không chuyên thì số học sinh thực sự có năng khiếu đam mê môn học rất ít; kinh nghiệm giảng dạy của giáo viên theo hướng chuyên sâu còn nhiều hạn chế. Thời gian bồi dưỡng học sinh giỏi ở trường không quá 4 tiết/tuần nên nội dung bồi dưỡng chưa đầy đủ so với yêu cầu đề thi. Áp lực học tập của học sinh khối 12 nặng nề trong đó mục tiêu thi đậu đại học là ưu tiên hàng đầu nên các em thiếu thời gian đầu tư cho nội dung thi học sinh giỏi. Chế độ đãi ngộ cho giáo viên và học sinh tham gia bồi dưỡng học sinh giỏi eo hẹp chủ yếu là động viên khuyến khích về mặt tinh thần. 3) Số liệu thống kê: Từ năm học 2009 - 2010 trở về trước nhà trường chưa tiến hành bồi dưỡng học sinh giỏi khối 10, 11. Các lớp bồi dưỡng học sinh giỏi bắt đầu từ năm học 12 cho đến khi Sở giáo dục tổ chức thi học sinh giỏi vòng 1 (tháng 11) vì thế nội dung bồi dưỡng chưa chú trọng đến kiến thức chuyên sâu mà chỉ dừng lại ở những nội dung đáp ứng kỳ thi vòng 1. Từ năm học 2010 – 2011 với nhiệm vụ xây dựng trường THPT trọng điểm chất lượng cao nhà trường chú trọng nâng cao chất lượng học sinh giỏi tiến hành bồi dưỡng học sinh giỏi từ lớp 11 vì thế tổ bộ môn đã có kế hoạch bồi dưỡng học sinh theo hướng chuyên sâu về bộ môn. 4 III) 1) - - - 2) - - - NỘI DUNG ĐỀ TÀI: Cơ sở lý luận: Chương trình giảng dạy hóa hữu cơ là nội dung quan trọng trong sách giáo khoa bậc THPT và giáo trình đào tạo chuyên ngành hóa học của các trường Đại học. Những nội dung đó đã được các nhà giáo dục, nhà khoa học có uy tín biên soạn và phổ biến rộng rãi dùng cho giáo viên giảng dạy trong nhà trường. Bồi dưỡng phát hiện học sinh giỏi là một yêu cầu của ngành giáo dục phổ thông. Kế hoạch năm học hàng năm của nhà trường luôn có nội dung yêu cầu các tổ bộ môn tổ chức biên soạn tài liệu và bồi dưỡng học sinh giỏi bộ môn dự thi theo kế hoạch chung của Sở giáo dục. Nội dung chương trình bồi dưỡng học sinh giỏi có tính đặc thù cho từng trường phổ thông tùy thuộc vào trình độ học sinh và chất lượng đội ngũ mà có những yêu cầu mức độ cao thấp khác nhau. Vì vậy mỗi trường có những giải pháp, kinh nghiệm bồi dưỡng riêng. Đối với trường THPT Long Khánh trong giai đoạn sắp đến đã có định hướng phấn đấu có học sinh đạt giải học sinh giỏi cấp Quốc gia nên Tổ bộ môn tổ chức biên soạn tài liệu, đánh giá rút kinh nghiệm nhằm có học sinh vượt qua vòng 2 để tham gia vào đội tuyển học sinh giỏi của tỉnh. Nội dung, biện pháp thực hiện các giải pháp của đề tài. Nội dung của đề tài đề cập đến các vấn đề về lý thuyết hóa hữu cơ thuộc chương trình 11 bậc THPT không chuyên giới hạn phần đại cương Hóa hữu cơ và Hidrocacbon. Những nội dung này trước đây đã được cung cấp cho học sinh giỏi khối 12 các năm 2009; 20120; 2011đọc thêm ở nhà (do thiếu thời gian). Bắt đầu từ Học kì 2 năm học 2011 – 2012 các nội dung trên được biên soạn đầy đủ hơn và đưa vào bồi dưỡng cho học sinh giỏi khối 11. Điểm mới của đề tài là bước đầu xây dựng và hệ thống hóa những nội dung về lý thuyết hóa hữu cơ dùng bồi dưỡng học sinh giỏi cho trường THPT Long Khánh làm cơ sở để các năm tiếp theo tiếp tục chỉnh sửa theo hướng phấn đấu có học sinh 12 vượt qua vòng 2 tiếp tục tham gia bồi dưỡng học sinh giỏi trong đội tuyển của Tỉnh Đồng Nai. Đề tài này cũng có tác dụng nhất định trong việc nâng cao chất lượng đội ngũ giáo viên để ai cũng có thể tham gia đào tạo học sinh giỏi. Đề tài này được sự góp ý của Tổ chuyên môn để trở thành tài liệu dùng chung của Tổ đồng thời cung cấp cho học sinh giỏi để học tập. 5 NỘI DUNG ĐỀ TÀI CHỦ ĐỀ 1 CẤU TRÚC PHÂN TỬ VÀ ĐỒNG PHÂN CỦA CHẤT HỮU CƠ ---oOo--PHẦN THỨ NHẤT CÁC DẠNG LIÊN KẾT THƯỜNG GẶP TRONG HÓA HỮU CƠ I) LIÊN KẾT CỘNG HÓA TRỊ: 1)Sự lai hóa obitan : Ng.tử C tạo ra 3 dạng lai hóa + Lai hóa sp3 : 1 AOs và 3 AOp tổ hợp với nhau tạo ra 4 AO lai hóa hướng ra 4 đỉnh của tứ diện đều có trục các AO tạo ra góc 109028’. + Lai hóa sp2: 1 AOs và 2 AOp tổ hợp với nhau tạo ra 3 AO lai hóa hướng ra 3 đỉnh của tam giác đều có trục các AO tạo ra góc 1200. + Lai hoa 1sp : 1 AOs và 1 AOp tổ hợp với nhau tạo ra 2 AO lai hóa hướng ra 2 đầu của 1 đoạn thẳng. Tỉ lệ % AOs trong AO lai hóa càng cao thì độ âm điện của ng.tử C càng lớn  Độ âm điện Csp > Csp2 > Csp3. 2) Năng lượng liên kết (NLLK): Độ bền của liên kết được đánh giá bằng năng lượng liên kết. LK càng bền thì NLLK càng lớn và ngược lại. NL cần thiết để phân cắt đồng li một mol LK là NL phân li LK. NL phân li LK phụ thuộc vào bản chất hai nguyên tử tham gia LK và độ bội LK giữa chúng. NLPLLK C-C < C=C < CC. Ngoài ra NLPLLK còn phụ thuộc cấu trúc hai phần phân tử có chung LK bị phân cắt. NLPLLK C-H thứ 2 khác với LK thứ nhất, thứ 3 khác thứ 2…vì thế thường lấy giá trị TB cho cả phân tử. Vd: CH 4  C + 4H có H = 1659KJ/mol thì NLPLLK trung bình = 415KJ/mol. NLPLLK trung bình C-H của ankan là 410KJ/mol. Tuy nhiên giá trị NLLK TB không đúng đối với 1 số hợp chất thậm chí 1 LK cụ thể nào cả tuy vậy nó vẫn dùng để so sánh độ bền LK, độ bền nhiệt động của các tiểu phân hoặc tính gần đúng hiệu ứng nhiệt của phản ứng… Vd: Cho NLLK C=C; =C-H; C-O; O-H; C-C; C=O; C-H lần lượt là 614; 435; 359; 431; 351; 736; 410 (KJ/mol). Xét xem khi cộng H 2O vào axetylen sẽ tạo ra chất nào sau đây: CHCH + HOH  CH2=CHOH  CH3-CH=O Nhiệt tạo thành H = -2709 -2752 Vậy axetandehit bền hơn etenol vì NL hình thành của nó âm hơn 43KJ/mol. 3) Độ dài liên kết: Độ dài LK là khoảng cách cân bằng giữa 2 hat nhân của những ng.tử LK với nhau. 6 Độ dài liên kết C-C của Csp = 1,2A 0, Csp2 = 1,34A0, Csp3 = 1,54A0. Độ dài liên kết C-H tương ứng của các ng.tử C đó là : 1,05A0; 1,07A0 và 1,09A0. Trong nhiều trường hợp thường dùng độ dài LK trung bình của 1 LK nhất định ở nhiều hợp chất khác nhau. Độ dài LK và NLLK có mối liên hệ chặt chẽ. Độ dài LK càng nhỏ thì NLLK càng lớn chúng LK với nhau càng bền vững. 4) Góc liên kết: Góc giữa 2 LKCHT của 1 ng.tử gọi là góc LK hoặc là góc hóa trị. Góc hóa trị thực tế thường sai khác vài độ so với góc lai hóa. Dựa vào góc hóa trị có thể suy ra trạng thái lai hóa. 5) Sự phân cực liên kết: + Liên kết sigma: Hai ng.tử có độ âm điện khác nhau liên kết với nhau thì liên kết sẽ phân cực về phía ng.tử có độ âm điện lớn hơn ( 1 đầu âm và 1 đầu dương) và được biểu diễn bằng mũi tên thẳng. Mức độ phân cực được đánh giá bằng mo men lưỡng cực điện  (đơn vị là Debai. 1D = 0,333.10 -30 C.m).  càng lớn thì sự phân cực càng mạnh.  = q.l (q là giá trị điện tích; l là độ dài lưỡng cực điện). + Liên kết pi: Sự phân cực liên kết pi về phía ng.tử có độ âm điện lớn hơn được biểu thị bằng mũi tên cong. II) CÁC LIÊN KẾT YẾU: II. 1) LIÊN KẾT VANDEVAN (lực hút VanDeVan): Là LK yếu giữa các phân tử cũng có bản chất tĩnh điện gây ra do lực hút giữa các lưỡng cực và giảm nhanh theo khoảng cách giữa các phân tử. a) Lực tương tác lưỡng cực – lưỡng cực: Trong p.tử do có nhiều ng.tử có độ âm điện khác nhau nên tạo ra các LK phân cực làm cho p.tử trở thành lưỡng cực (trừ các liên kết phân cực tạo momen lưỡng cực triệt tiêu nhau). Các lưỡng cực co xu hướng sắp xếp sao cho các cực trái dấu lại gần nhau vì thế gọi là tương tác định hướng (lực định hướng). Lực này tỉ lệ thuận với độ lớn của 2 lưỡng cực vì vậy các p.tử phân cực mạnh sẽ tương tác với nhau mạnh làm tăng nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi. b) Lực tương tác lưỡng cực – lưỡng cực cảm ứng: Dưới tác dụng của 1 ion hay 1 lưỡng cực một p.tử không phân cực sẽ trở thành phân cực tạm thời là lưỡng cực cảm ứng; lưỡng cực này tương tác với lưỡng cực cố định bởi 1 lực nhất định gọi là tương tác cảm ứng (lực cảm ứng). c) Lực tương tác lưỡng cực cảm ứng – lưỡng cực cảm ứng: Các p.tử không phân cực trong một thời điểm nào đó vẫn có thể sinh ra một lưỡng cực nhất thời do sự chuyển động của các electron gây ra. Lưỡng cực này tác động đến các electron của p.tử bên cạnh gây ra lưỡng cực cảm ứng khác vì thế các p.tử vẫn có tương tác với nhau. Tương tác này gọi là tương tác khuếch tán (lực khuếch tán). 2) HÌNH DẠNG PHÂN TỬ: Phân tử có cấu trúc và kích thước xác định nên có hình dạng xác định. Nhiều tính chất lí, hóa...các chất phụ thuộc vào hình dạng phân tử. + Chất có KLPT càng lớn thì nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi càng cao. + P.tử có hình dạng đối xứng càng cao càng sắp xếp chặt khít hơn các p.tử kém đối xứng làm tăng lực hút VandeVan sẽ tăng nhiệt độ nóng chảy. Ở thể 7 lỏng p.tử có kích thước càng gần với hình cầu sẽ có diện tích bề mặt nhỏ hơn dẫn tới sự tiếp xúc giữa các p.tử nhỏ hơn, lực VandeVan bé hơn nên nhiệt độ sôi thấp hơn. 3) SỰ ĐẨY VANDEVAN VÀ HIỆU ỨNG KHÔNG GIAN: Khi 2 p.tử hoặc 2 nhóm ng.tử trong p.tử lại gần nhau hơn khoảng cách tạo bởi lực hút VandeVan giữa chúng sẽ xuất hiện lực đẩy chúng ra xa nhau là sự đẩy VandeVan. a) Hiệu ứng không gian loại I: Là hiệu ứng của các nhóm thế có kích thước lớn làm cản trở sự tiếp cận của các trung tâm phản ứng ở phân tử các chất tham gia phản ứng. Ng.nhân là do lực đẩy VandeVan. b) Hiệu ứng không gian loại II: Hiệu ứng của các nhóm thế làm vi phạm tính đồng phẳng của hệ liên hợp dẫn đến giảm khả năng liên hợp của nhóm thế với các nhóm khác trong phân tử. II. 2) LIÊN KẾT HIDRO: 1) Bản chất : Liên kết hidro hình thành khi ng.tử H LKCHT với 1 ng.tử có độ âm điện mạnh nên tích điện dương lớn ( X-H với X là O, F, N) tương tác tĩnh điện yếu với ng.tử Y có cặp electron tự do ( Y là F,O hay N). Điện tích của ng.tử H và ng.tử Y càng lớn thì liên kết hidro càng bền. 2) Độ bền của LK hidro: Độ bền LK hidro phụ thuộc nhiều yếu tố: + LK hidro mạnh nhất khi 3 ng.tử X-H…Y thẳng hàng. + Độ âm điện X và Y càng lớn thì LK hidro càng mạnh vì thế LK hidro yếu dần theo chiều F>O>N. Ngoài ra LKH còn chịu ảnh hưởng bởi phần còn lại của phân tử. 3) Phân loại: LK hidro liên phân tử và liên kết hidro nội phân tử. LK hidro mà hợp phần cho và hợp phần nhận ở 2 p.tử khác nhau hoặc giống nhau gọi là LK hidro liên phân tử. Nếu hợp phần cho và hợp phần nhận đều ở cùng 1 p.tử gọi là LK hidro nội phân tử. Trong trường hợp này hợp phần cho và nhận phải ở 2 vị trí sao cho H có thể tiếp cận với AO chứa đôi e chưa liên kết của Y. Vd: o-dihidroxylbenzen tạo được LK hidro nội p.tử còn đồng phân m, p thì không. LKH nội p.tử thường bền hơn LK hidro liên p.tử nên nếu ng.tử H đã tạo LK hidro nội p.tử thì chúng không tham gia LK hidro liên p.tử nữa. 4) Ảnh hưởng của LK Hidro đến tính chất vật lí: + Những chất có p.tử khối, momen lưỡng cực, hình dạng p.tử không khác nhau nhiều thì chất nào tạo được LK hidro liên p.tử chất đó có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi cao hơn. + Những chất tạo được LK hidro với nhau thì tan tốt vào nhau. + Chất tạo LK hidro nội phân tử thì t nc, ts thấp hơn ; độ tan trong dung môi phân cực thấp hơn; độ tan trong dung môi không phân cực cao hơn so với chất tạo LKH liên phân tử có cấu tạo tương tự. 8 PHẦN THỨ HAI ĐỒNG PHÂN CỦA HỢP CHẤT HỮU CƠ I) ĐỒNG PHÂN CẤU TẠO: 1. Khái niệm: Là những chất có cùng CTPT nhưng khác nhau về cấu tạo hóa học. a) Đồng phân mạch cacbon. b) Đồng phân vị trí nhóm chức. c) Đồng phân nhóm chức. d) Đồng phân hỗ biến: Hình thành do sự thay đổi vị trí 1 nguyên tử hidro dẫn tới sự thay đổi vị trí 1 nối đôi. Vd: CH3-CO-CH3 � CH2=C(OH)-CH3. Trong chương trình phổ thông chỉ xét 3 loại đồng phân đầu. 2. Cách viết đồng phân cấu tạo: a) Tính độ bất bão hòa: Tổng số liên kết pi và vòng trong phân tử. a (2.n  2  m  x) . Với n là số nguyên tử cacbon; m là số nguyên tử hóa trị 2 3 (N); x là số nguyên tử hóa trị 1 (H; Cl; Br; Na…) Ví dụ: C3H6BrCl thì a = 0; C5H8N2O2Cl2 thì a = 2 ( với N hóa trị 3). b) Xác định nhóm chức (loại chất) có thể có. c) Xác định kiểu mạch cacbon. d) Viết đồng phân vị trí nhóm chức cho mỗi loại mạch cacbon. e) Điền nguyên tử hidro vào mạch cacbon để cacbon đủ hóa trị 4. II) ĐỒNG PHÂN LẬP THỂ Hóa học lập thể nghiên cứu cấu trúc không gian của phân tử trong không gian ba chiều. 1) Hình dạng phân tử: Mô tả dạng hình học của phân tử. 2) Cấu hình: Cho biết sự phân bố các nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử trong không gian xung quanh một nguyên tử trung tâm hay hệ trung tâm nhất định nào đó. Sự khác nhau về cấu hình dẫn đến hiện tượng đồng phân hình học và đồng phân quanh học. 3) Cấu dạng: Là cấu trúc không gian sinh ra do sự quay của một nhóm nguyên tử này đối với một nhóm nguyên tử khác xung quanh liên kết đơn giữa chúng mà không làm đứt liên kết đó. Một phân tử có vô vàn cấu dạng khác nhau song có rất ít cấu dạng bền vững. Những cấu dạng bền của 1 chất gọi là đồng phân cấu dạng tuy rằng không tách được chúng ra vì chúng chuyển hóa lẫn nhau theo một cân bằng. 4) Các loại công thức biễu diễn cấu trúc không gian trên mặt phẳng giấy: + Công thức phối cảnh: Nguyên tử C no liên kết với 4 nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử. Các nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử này ở trên đỉnh của hình tứ diện mà tâm là nguyên tử C đó. Dựa vào thực tế là một vật càng ở xa mắt thì cảm thấy nhỏ đi và ngược lại người ta qui ước: Nét gạch thường biểu diễn liên 9 kết trên mặt phẳng giấy, nét gạch gián đoạn biểu diễn liên kết hướng về phía sau tờ giấy (xa người quan sát), nét gạch đậm chỉ những liên kết hướng về phía trước tờ giấy (gần người quan sát). Ví dụ: Phân tử CH2ClBr H C Br H Cl + Công thức chiếu Niumen: Nhìn dọc phân tử theo một liên kết nào đó (thường là liên kết C-C được lựa chọn có chủ ý) rồi chiếu tất cả các nguyên tử lên mặt giấy. Nguyên tử C ở đầu liên kết gần mắt (C 1) được thể hiện bằng 1 vòng tròn và che khuất nguyên tử C đầu bên kia (C 2). Các LK với C1 được nhìn thấy toàn bộ chúng xuất phát từ tâm hình tròn C 1. Các LK với nguyên tử C2 chỉ nhìn thấy phần ló ra từ chu vi hình tròn C1. Ví dụ: Propen CH3-CH=CH2. + Công thức chiếu Fisơ: Đặt công thức phối cảnh của phân tử sao cho nguyên tử C được chọn nằm trong mặt phẳng giấy, 1 ng.tử hoặc nhóm ng.tử ở bên phải và bên trái ng.tử C nằm trên trang giấy ; 2 ng.tử (nhóm ng.tử) còn lại nằm dưới trang giấy. Chiếu CT phối cảnh đó lên mặt giấy thì được CT chiếu Fisơ. Các nhóm ở 2 đầu nét ngang ở gần người quan sát (a và b), 2 nhóm ở 2 đầu nét gạch đứng ở xa người quan sát (c và d), giao điểm của chúng là ng.tử C no. c a b d Nhóm ng.tử có mức oxi hóa cao hơn được đặt phía trên (vị trí c); nhóm lớn nhất thường nằm vị trí d; các nhóm chuẩn như OH; NH 2; Halogen …ở vị trí a hay b. Chú ý: Từ CT chiếu Fisơ có thể suy ra CT phối cảnh hoặc CT Niumen. CT phối cảnh và CT Niumen có thể xoay theo những góc bất kì mà không chuyển thành phân tử khác. Nhưng không tùy tiện xoay CT Fisơ vì có thể chuyển thành phân tử khác. CT Fisơ chỉ có thể quay 1800 hay 3600 mới giữ nguyên cấu hình. Từ CT Niumen muốn đưa về CT Fisơ ta chuyển CT Niumen về CT phối cảnh dạng che khuất rồi chuyển thành CT Fisơ. III) CÁC DẠNG ĐỒNG PHÂN LẬP THỂ: A. ĐỒNG PHÂN HÌNH HỌC 1) Đồng phân hình học: 10 Là loại đồng phân không gian do có sự phân bố khác nhau của các ng.tử hoặc nhóm ng.tử ở hai bên một bộ phận cứng nhắc (vòng no; nối đôi). 2) Điều kiện có đồng phân hình học: + Phân tử phải có bộ phận cứng nhắc (không cho ng.tử hay nhóm ng.tử LK với nó xoay tự do) như vòng no; nối đôi. + Ở mỗi ng.tử C của LK đôi (hoặc nhiều nối đôi liên tiếp) và ở ít nhất 2 ng.tử C của vòng no phải có 2 ng.tử hoặc nhóm ng.tử khác nhau. Ví dụ: abC=Ca’b’ hay ab a’b’ a) Trường hợp có 1 nối đôi : + Hệ abC=Ca’b’. Vd Stinben C6H5-CH=CH-C6H5 + Hệ abC=Nc . Vd : axetandioxim CH3C=NOH. + Hệ aN=Nb có thể a =b. Vd : azobenzen C6H5N=NC6H5 b) Hệ có nhiều nối đôi: + Hệ gồm số lẻ nối đôi liên tiếp xem như 1 nối đôi. Ví dụ: đi phenyl-đi-m-nitrophenylbutatrien m- NO2C6H4(C6H5)C=C=C=C(C6H5)C6H4NO2-m có 2 dạng cis và trans + Hệ có nhiều nối đôi riêng lẻ thì xét lần lượt từng nối đôi: Vd : Cao su thieân nhieân ( caáu hình cis) CH3-CH=CH-CH=CH-CH3 có các đồng phân cis-cis; cis-trans; trans-trans. c) Trường hợp có vòng no : Ví dụ: 1,2- đimetyl propan có đp cis và trans 3) Danh pháp đồng phân hình học. a) Danh pháp cis –trans. Mạch chính của anken cùng phía với nối đôi là cis, nếu mạch chính ở khác phía gọi là trans. Đối với hợp chất vòng, hai nhóm thế cùng phía so với mp vòng là cis khác phía là trans. b) Danh pháp syn- anti: (ít sử dụng) Thường dùng cho hợp chất có liên kết –N=N- và C=N Vd: C6H5-N=N-C6H5 có dạng syn (tương tự như cis) và anti (tương tự như trans) c) Danh phaùp Z-E: Bao trùm cả 2 hệ danh pháp trên. + So sánh độ hơn cấp của các ng.tử hoặc nhóm ng.tử ở nối đôi. - Ng.tử LK trực tiếp với ng.tử C nối đôi có số hiệu ng.tử Z càng lớn thì độ hơn cấp càng cao. Vd: Cấp của các nhóm liên kết với Csp2 là: Cl > F> O>C>H. - Nếu 2 ng.tử LK với Csp2 là như nhau thì xét đến ng.tử tiếp theo nghĩa là ng.tử Lk trực tiếp với ng.tử thứ 1. Vd: Nhóm CH3 sẽ là C(H,H,H); nhóm etyl sẽ là C(C,H,H) và nhóm CH2OH sẽ là C(O,H,H). Vì Z của O > C> H nên cấp của các nhóm là: CH2OH > C2H5> CH3. Ng.tử ở nhóm thế mang nối đôi hay nối 3 xem như tương đương 2 nối đơn hoặc 3 nối đơn. 11 Vd: C=O tương đương 2 nối C-O. Nhóm COOH sẽ là C(O,O,O). CCH seõ laø C1(C,C,C) vaø C2(C,C,H) + Danh pháp Z – E: abC=Ca’b’. Nếu độ hơn cấp a>b vaø a’>b’. Nếu a vaø a’ cùng phía gọi là Z ( tiếng Đức Zusammen : cùng). Nếu chúng ở khác phía gọi laø E (Engegen: đối). 4) Sự khác nhau về tính chất của các đồng phân hình học: Hai đp hình học cơ bản giống nhau về tính chất hóa học nhưng khác nhau về một số tính chất vật lí. a) Nhiệt độ nóng chảy: Đp trans có tính đối xứng cao hơn dễ sắp xếp chặt khít hơn nên thường có nhiệt độ nóng chảy cao hơn đp cis . b) Ñoä beàn nhieät ñoäng: Đp trans bền hơn cis, G0 nhỏ hơn. c) Momen löôõng cöïc vaø nhieät ñoä soâi: Tùy từng cấu tao cụ thể. Thường chất có mo men lưỡng cực lớn hơn thì có nhiệt độ sôi cao hơn. Chất có 2 nhóm thế giống nhau kiểu aCH=CHa mômen lưỡng cực của đồng phân trans =0 trong khi đồng phân cis có mômen lưỡng cức ≠ 0. Trường hợp có 2 nhóm thế khác nhau aCH=CHb mômen lưỡng cực luôn khác không. Nếu a và b cùng đẩy hoặc cùng hút electron thì μ cis > μ trans; nếu a và b có tính chất electron ngược nhau thì cho kết quả ngược lại. d) Tính axit của axit không no : Đp cis có tính ax mạnh hơn đp trans. e) Phản ứng tách nước của ax 1,2 –đicacboxylic : Dạng cis bị tách nước thành anhydritaxit (nội phân tử) còn dạng trans thì không. IV) SƠ LƯỢC VỀ ĐỒNG PHÂN QUANG HỌC : 1) Ánh sáng phân cực phẳng và tính quanh hoạt: Ánh sáng thường gồm các sóng điện từ mà vectơ dao động của chúng hướng theo tất cả các hướng trong không gian miễn là vuông góc với phương truyền của tia sáng. Khi cho as qua lăng kính Nicon sẽ được as mà vectơ dao động của chúng nằm trong cùng 1 mặt phẳng gọi là mp phân cực đó là as phân cực hay as phân cực phẳng. Những chất khi đặt trên đường truyền của as phân cực phẳng mà làm quay mp phân cực theo một góc  nào đó gọi là chất quang hoạt. Tính chất đó là tính quang hoạt. 2) Phân tử có ng.tử C bất đối và vấn đề quang hoạt : Khi trong phân tử có ng.tử C đính với 4 ng.tử hay nhóm ng.tử khác nhau Cabcd sẽ sinh ra pt bất đối xứng và có tính quang hoạt. Vd : CH3-CH(OH)-COOH ; Cl-CHI-SO3H; CFClBrI. Trong 1 pt có thể có 1 hay nhiều ng.tử C bất đối. Vd: Glucozo : CH2OH-CHOH-CHOH-CHOH-CHOH-CH=O có 4 ng.tử C bất đối. Các phân tử bất đối có tính quang hoạt. 3) Đồng phân quang học : 12 + Chất đối quang : Khi phân tử bất đối xứng thì bao giờ cũng có cặp chất đối xứng với nhau như vật và ảnh qua gương. Hai phân tử đối xứng qua gương không bao giờ chồng khít lên nhau nghĩa là chúng là 2 chất riêng biệt. Hai chất đó gọi là hai chất đối quang còn gọi là đp quang học. + Tính chaát: Các đp quang học có cấu tạo giống nhau nhưng khác nhau về cấu hình dẫn tới sự bất đối xứng trong p.tử. Các đp quang học có các tính chất vật lí và hóa học thông thường giống nhau chỉ khác nhau ở tính chất với ánh sáng phân cực. Vd: ax lactic CH3-CH(OH)-COOH có ng.tử C số 2 bất đối nên có 2 đp quang học. Một đp làm quay mp as phân cực sang bên phải gọi là ax L-(+)-lactic; một chất làm quay mp as phân cực sang trái gọi là ax D(-) lactic. Hai đp này có góc quay mặt phẳng as phân cực như nhau nhưng đối nhau gọi là hai chất đối quang. Nếu phân tử có n ng.tử C bất đối thì chúng có thể có 2 n đồng phân quang học trong đó có 2n/2 cặp đối quang (đồng phân enan). Các đồng phân quang học không đối quang gọi là đồng phân dia. Ví dụ: 2 – brom- 3- clobutan có 2 nguyên tử cacbon bất đối: CH3 –C*HBr- C*HCl-CH3 có 4 đồng phân quang học trong đó có 2 cặp đối quang. CH CH CH CH 3 3 3 3 H Cl Cl H Cl H H Cl H Br Br H H Br Br H CH3 CH3 CH3 CH3 A B C D Trong đó A với B; C với D là các đp enan. A với C hay D; B với C hay D là các đp dia. 4) Danh pháp cấu hình : Gồm hệ danh pháp D,L và danh pháp R,S. a) Danh pháp D,L : Xét phân tử glixerandehit CH2OH-CH(OH)-CHO Dùng công thức chiếu fisơ biễu diễn cấu hình trên mặt phẳng giấy sao cho: + Ng.tử C bất đối nằm trên mp giấy. + Cạnh nằm ngang ở phía người quan sát, các nhóm a,b nằm trên cạnh này ở phía trên mp giấy. + Cạnh thằng đứng có các nhóm thế c,d nằm sau mp giấy. Chú ý nhóm lớn nhất nằm ở vị trí d(CH 2OH), nhóm nhỏ hơn hoặc có bậc oxh cao nhất chiếm vị trí c (CHO), các nhóm chuẩn (OH,NH 2,Halogen X …) ở vị trí a hay b. Chất có nhóm chuẩn nằm ở bên phải gọi là cấu hình D, nhóm chuẩn nằm ở bên trái là cấu hình L. Vd : CHO H OH CH2OH D—Glixerandehit (R) CHO HO L-Glixerandehit (S) H CH2OH 13 Những chất có cấu hình như trên gọi là cấu hình tương đối vì phải so sánh với cấu hình glixerandehit. b) Danh pháp R,S: Bốn nhóm ng.tử ở C* được sắp xếp theo trình tự độ hơn cấp a>b>c>d. Nhìn theo hướng C* - d nếu thứ tự a>b>c đi theo chiều kim đồng hồ ta nói pt có cấu hình R (phải), trái lại trình tự đó ngược chiều kim đồng hồ pt có cấu hình S (trái). Chú ý : Nếu nhìn vào ct chiếu Fiso mà d ở cạnh ngang thì ở đp R trình tự a>b>c lại trái chiều kim đồng hồ còn đp S lại có thứ tự a>b>c thuận chiều kim đồng hồ. Cấu hình xác định theo qui tắc trên gọi là cấu hình tuyệt đối vì không phải so sánh với chất nào khác. 5) Biến thể Raxemic: Là tập hợp 2 chất đối quang có số mol bằng nhau nên chúng bù trừ nhau về năng suất quay cực. Biến thể raxemic không có tính quang hoạt. 6) Đồng phân meso: Khi phân tử có 2 trung tâm bất đối hoàn toàn đối xứng với nhau thì không có đồng phân đối quang và được gọi là đồng phân meso. Vd: Ax tactric HOOC-CHOH-CHOH-COOH có nguyên tử C bất đối lẽ ra có 4 đp quang học nhưng thực tế 2 đp đối quang là S,S và R,R và 1 đp meso R,S. COOH HO H HO H COOH 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) BÀI TẬP MINH HỌA Viết các đồng phân cấu tạo của các chất sau: a. C5H10 (chứa một vòng). b. C5H11OH. c. C6H14. d. C4H9Cl. Viết CTCT không gian các đồng phân cis-trans của axit sobic: CH3-CH=CH-CH=CH-COOH. HSGQG-94: Những chất nào trong các chất sau có đồng phân cis-trans: 2-brom-3-clobut-2-en; 1-brom- 1-clo-2-metylprop-1-en; 3-in-pent-1en. Viết CTCT không gian các đồng phân đó. Chỉ rõ đp nào (A hay B) là Z, đp nào là E: a) FCH=CHF có A = 0,0D và B = 2,4D. b) C6H5CH=CHCOOH có tnc (A) = 680C, tnc (B) = 1340C. HSGQG-98: Viết CTCT các đồng phân cấu tạo và đp hình học của :C 3H5Cl và ClCH=C=CHCl. Viết CTCT của ax trans-butenđioic ( axfumaric); cis-1,4đimetylbutatrien; Z-4-etyl-3-metylhept- 3-en. Một xeton trong tinh dầu bạc hà có tên là Menton và Adrenalin là một hocmon của tuyến thượng thận. Chúng có CTCT như sau: 14 H3C H H HO OH C CH2NHCH3 H 8) O CH(CH3)2 ; HO Xác định cấu hình mỗi chất là R hay S? Xác định cấu hình tuyệt đối của các đồng phân có cấu tạo sau 9) Chất nào sau đây có đồng phân h.nh học, gọi tên các đồng phân đó theo danh pháp Z, E. a. (CH3)2CH–CH=CH2 b. CH3–CH=CH–CH3 c. CH3–CH=CH–F d. C2H5–C(CH3)=CH–CH3 e. CH3–CH=C=CH–CH3 f. Cao su thiên nhiên g. CH3–CH=C=C=C=CH–CH3 h. 1,2–dimethylcyclopropan. 10) Những chất sau đây có thể tồn tại bao nhiêu đồng phân lập thể. a. 1–phenylethanol. b. 2–clo but–2–en. c. 1,2–dibromopentan. 11) Có bao nhiêu đp lập thể trong mỗi trường hợp sau, viết CTCT của chúng kèm theo các kí hiệu E,Z,R,S vào những chỗ thích hợp : a) 1-brom-1-clo-2-metylbut-1-en. b) 3-metylpenta-1,4-đien. c) 4-metylhepta-2,5-đien. d) 2,5-dibromhex-3-en 12) Hợp chất nào có đồng phân quang học đối quang : Cis-1,2-đimetylxyclohexan; Trans-1,2-đimetylxyclohexan. Giải thích . 13) Viết công thức tất cả các đồng phân hình học của hợp chất C3H4BrCl và dùng danh pháp Z;E để gọi tên. 14) Viết CTCT các đồng phân cis-trans của ax linoleic (octadeca9,12-dienoic); octa-2,4,6-trien. Hướng dẫn 1) a) vòng no có 5 đp. b) ancol có 8 đp. c) ankan có 5 đp d) có 4 đp. 2) cis-cis; cis-trans; trans-cis; trans-trans. 3) 2-brom-3-clobut-2-en có 2 đp hình học; 1-brom- 1-clo-2-metylprop-1-en có 2 đp hình học; 3-in-pent-1-en không có đp hình học. 4) a) Chất A là đp E; B là đp Z b) Chất A là đp Z; B là đp E. 5) C3H5Cl có a= 1 nên có mạch C=C có 2 đp hình học; vòng no không có đp hình học. ClCH=C=CHCl không có đp hình học. 7) Độ hơn cấp như sau: C liên kết nhóm C=O > C liên kết nhóm CH 2 > nhóm CH3 > H nhìn theo trúc C – H sẽ thấy chất này sẽ có cấu hình R. Độ hơn cấp LK với C bất đối là: OH> CH 2NHCH3> C=C>H. Nhìn theo trục CH ta có cấu hình ptử Adrenalin là R. 8) Ba chất có tên gọi lần lượt là : 15 2(S),3(S)-2,3-điclobutan axit 2(R),3(S)-2,3-đihydroxyl-2,3-đimetyl-butan-4-al-oic 2(R),3(S)-2-brom-3-clo butan 10) a. (A) có 1 C* nên có 21 = 2 đồng phân quang học, (A) không có đồng phân hình học. Vậy (A) có 2 đồng phân lập thể. b. (B) có 2 đồng phân lập thể là 2 đồng phân hình học. c. (C) có 2 đồng phân lập thể là 2 đồng phân quang học. 11)a) ClBrC=C(CH3)-CH2-CH3 có 2 đp Z;E. b) CH2=CH-CH(CH3)-CH=CH2 có 2 đp R,S. c) CH3-CH=CH-CH(CH3)- CH=CH-CH3 có 1 C* nên có 2 đp quang học R,S và 2 nối đôi đều có đp hình học là Z,Z; Z,E; E,Z; E,E. d) CH3CHBr-CH=CH-CHBr-CH3 có 2 đp hình học Z,E và 2 ng.tử C * nhưng có sự đối xứng riêng trong phân tử nên có 3 đp quang học gồm 1 cặp đối quang và một đp meso. 12) Đp Cis có mp đối xứng nên không có đp đối quang; Đp trans có 2 đp đối quang. 13) a= 1 nên có 1 nối C=C hay 1 vòng. Trường hợp vòng có 1 chất tạo đp hình học Z,E. Trường hợp nối C=C có 5 chất tạo được đp hình học. 14) ax linoleic (octadeca-9,12-dienoic) có 4 đp ; octa-2,4,6-trien có 7đp. CHỦ ĐỀ 2 QUAN HỆ GIỮA CẤU TRÚC PHÂN TỬ VỚI TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA CHẤT HỮU CƠ ----oOo--SỰ CHUYỂN DỊCH MẬT ĐỘ ELECTRON Ở PHÂN TỬ CHẤT HỮU CƠ I) HIỆU ỨNG CẢM ỨNG : 1) Bản chất và đặc điểm: Sự dịch chuyển mật độ electron dọc theo mạch liên kết  trong phân tử gây ra bởi sự chênh lệch về độ âm điện gọi là hiệu ứng cảm ứng. Kí hiệu bằng chữ I và được bằng mũi tên thẳng hướng về phía ng.tử có độ âm điện lớn hơn. 2) Phân loại: + LK C-H không phân cực, nếu thay H bằng Cl thì Cl sẽ gây hiệu ứng cảm ứng bằng cách kéo e lectron liên kết về phía nó gọi là hiệu ứng cảm ứng âm, kí hiệu –I. Nếu nhóm đẩy e gọi là hiệu ứng cảm ứng dương +I như nhóm ankyl CH3… + Hiệu ứng –I tăng nếu độ âm điện của ng.tử đó càng lớn. Vd : Br< Cl < F ; NH2 < OH < F ; CH=CH < C6H5 < CC. + Hiệu ứng +I của nhóm ankyl tăng theo bậc của nhóm ankyl. CH3 < C2H5 < CH(CH3)2 < C(CH3)3. + Hiệu ứng cảm ứng giảm nhanh khi mạch C tăng dần. Vd : Tính ax CH3CH2CH2COOH < CH2ClCH2CH2COOH< CH3CH ClCH2COOH < CH3CH2CH ClCOOH. II) HIỆU ỨNG LIÊN HỢP : 16 1) Bản chất và phân loại: + Liên hợp  -  xảy ra khi 2 liên kết pi cách nhau bằng 1 liên kết đơn trong đó các electron  ở LK bội này xen phủ với các electron  ở LK bội khác và được biểu diễn bằng mũi tên cong. + Liên hợp p - : Ng.tử có cặp electron p chưa liên kết nối với ng.tử mang liên kết pi tạo ra sự liên hợp p - được biểu diễn bằng mũi tên cong theo hướng từ cặp e lectron p đến liên kết pi. 2) Hiệu ứng liên hợp: Khi các nhóm ng.tử liên hợp với nhau thì mật độ electron  hoặc p của chúng bị thay đổi, bị chuyển dịch. Đó là hiệu ứng liên hợp, kí hiệu bằng chữ C. Nhóm hút electron  hoặc p về phía mình là hiệu ứng liên hợp âm (-C). Nhóm liên hợp âm là các nhóm có LK bội với ng.tử có độ âm điện lớn như nhóm NO2; C=O; … Nhóm ng.tử khi tham gia liên hợp mà đẩy electron tới nhóm khác gọi là hiệu ứng liên hợp dương (+C). Nhóm +C thường là nhóm có 1 hoặc 1 cặp electron p chưa chia (tự do) dù ng.tử mang chúng có độ âm điện lớn thì chúng cũng dịch chuyển đến chỗ có electron  hoặc obitan trống như ng.tử Cl; O; F có cặp electron tự do. Một nhóm thể hiện +C hay –C còn phụ thuộc tương quan với nhóm liên hợp với nó. Vd: Trong C6H5NH2 thì gốc phenyl có hiệu ứng –C nhưng trong C 6H5NO2 thì lại có hiệu ứng +C. Các ng.tử tham gia vào hệ liên hợp phải đồng phẳng để đảm bảo cho trục các obitan p tham gia liên hợp song song với nhau Đặc điểm của hiệu ứng liên hợp : Hiệu ứng liên hợp ít biến đổi khi mạch C kéo dài. Ví dụ: III) HIỆU ỨNG SIÊU LIÊN HỢP: Xảy ra khi có liên kết C-H ở vị trí  đối với ng.tử C không no kí hiệu là H biểu diễn bằng mũi tên cong, sự liên hợp này làm dịch chuyển electron  vào hệ liên hợp. Số liên kết C-H càng nhiều thì hiệu ứng siêu liên hợp càng mạnh. Ngược với LK C-H các LK C-F ở vị trí liên hợp gây hiệu ứng siêu liên hợp âm. Ví dụ: H3C-CH=CH2 có nhóm metyl gồm 3 liên kết đơn C-H gây hiệu ứng siêu liên hợp dương (+H) lên nối đôi C=C nhưng F 3C-CH=CH2 thì 3 liên kết đơn FC lại gây hiệu ứng siêu liên hợp âm (-H) lên nối đôi C=C. QUAN HỆ GIỮA CẤU TRÚC PHÂN TỬ VÀ MỘT SỐ TÍNH CHẤT VẬT LÝ 17 I) NHIỆT ĐỘ NÓNG CHẢY VÀ NHIỆT ĐỘ SÔI. KLPT càng lớn  Lực hút VandeVan càng lớn  nhiệt độ sôi càng cao. Độ phân nhánh càng cao , nhiệt độ sôi chất đó càng giảm vì giảm sự tiếp xúc giữa các phân tử Vd : isobutan có nhiệt độ sôi thấp hơn n-butan. Anken và ankin có liên kết kép ở đầu mạch có nhiệt độ sôi thấp hơn ankan tương ứng và thấp hơn đồng phân có liên kết kép ở phía trong mạch . Nếu giữa các phân tử không có liên kết hidro thì phân tử nào phân cực mạnh hơn (mo men lưỡng cực lớn hơn) sẽ có nhiệt độ sôi cao hơn. Vd : nhiệt độ sôi C6H14 < C4H9Cl < C4H9CH=O < C3H7NO2. Sự có mặt của liên kết hidro liên phân tử làm tăng mạnh nhiệt độ sôi, LK hidro càng bền thì nhiệt độ sôi càng cao. Phân tử có liên kết hidro nội phân tử thì nhiệt độ sôi thấp hơn đồng phân không có liên kết hidro nội phân tử. Đồng phân cis có nhiệt độ sôi cao hơn đồng phân trans nhưng có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn. Dẫn xuất halogen của anken sôi và nóng chảy thấp hơn dẫn xuất của ankan tương ứng. II) TÍNH TAN TRONG DUNG MÔI: Những chất có cấu tạo tương tự nhau dễ tan vào nhau hơn, những chất phân cực kém dễ tan trong dung môi kém phân cực : benzen , CCl 4 …Chất phân cực mạnh dễ tan trong dung môi phân cực như nước , axit… Phần lớn những chất dễ nóng chảy và dễ sôi thì cũng dễ tan trong nhiều dung môi. Hidrocacbon tan trong các dung môi không phân cực hoặc phân cực yếu như ancol…,chúng không tan trong nước. Dẫn xuất của hidrocacbon không có khả năng tạo liên kết hidro với nước thì tan kém trong nước. Dẫn xuất của hidrocacbon có khả năng tạo liên kết hidro với nước thì có thể tan ít nhiều trong nước. Gốc hidrocacbon càng nhỏ thì càng dễ tan. Những dẫn xuất có nhiều nhóm thế nếu tạo Lk hidro nội phân tử thì giảm khả năng tan vào nước và tăng khả năng tan trong dung môi kém phân cực. BÀI TẬP MINH HỌA: 1) Xác định hiệu ứng của các nhóm thế sau khi liên kết với gốc phenyl: –Cl, –C(CH3)3, -CHO, –NO2, –C≡N, –CH2CH3, –N+(CH3)3. 2) So sánh độ bền của các ion sau: a. (1) ⊕CH2CH3, (2) ⊕CH(CH3)2, (3) ⊕C(CH3)3. b. (1) ⊕CH2CH3, (2) ⊕CH2–O–CH3, (3) ⊕CH2–NH–CH3. c. (1) ⊕C(CH3)3, (2) ⊕CH2C6H5, (3) ⊕CH(C6H5)2. 3) Giải thích tại sao những vị trí o- hay p- của hợp chất C 6H5CH2Cl tương đối giàu electron trong khi đó tại các vị trí o- hay p- của C 6H5CCl3 lại thiếu electron. 18 4) 5) 6) 7) 8) 9) So sánh độ dài liên kết C–Cl trong CH3CH2Cl và CH2=CH–Cl. Giải thích. HSGQG 98. Hãy gọi tên và sắp xếp các hợp chất sau theo thứ tự tăng dần nhiệt độ sôi. Giải thích. (CH3)4C(1) ; CH3(CH2)4CH3(2) ; (CH3)2CHCH(CH3)2(3); CH3(CH2)3CH2OH(4) ; (CH3)2COHCH2CH3(5). Điền các giá trị nhiệt độ sôi sau: 240 0C; 2370C; 2850C cho 3 đp của benzendiol và giải thích. Sắp xếp nhiệt độ nóng chảy các chất trong mỗi dãy sau. Giải thích? a) benzene, etylbenzen, toluene. b) m-xilen và p-xilen. c) trans-stiben và cis-sitiben ( 1,2-diphenyleten). So sánh khả năng tan trong nước của các chất sau a. (1) HO(CH2)4OH, (2) HO(CH2)3CHO, (3) C3H7CHO. b. (1) C6H5NH3Cl, (2) C6H5NH2, (3) C2H5NH2. So sánh nhiệt độ nóng chảy và momen lưỡng cực của 2 acid sau: (1) acid iso-Crotonic (2) acid Crotonic 10) HSGQG 2005: Sắp xếp có giải thích theo thứ tự tăng dần nhiệt độ nóng chảy các chất: COOH COOH S COOH N A B C 11) HSGĐN-03.Cho cac chất sau : CCl4, NH4Cl, NH3 , SO2, CO2. Hãy cho biết : a. Chất nào tan tốt trong nước? Chất nào tan kém trong nước. b. Chất nào tan tốt trong benzen? Chất nào tan kém trong benzen. Sắp xếp theo thứ tự tăng dần tính tan của các chất. Giải thích? 12) HSGQG. Cho các hợp chất sau : etanol, C 10H21OH ; glixerol ; phenol ; ancol benzylic ; anilin ; axit axetic ; glucozơ ; etan và hexan. a. Cho biết những chất tan tốt , tan kém trong nước. b.Viết CT các dạng LK hidro giữa các phân tử phenol và etanol. Dạng LK nào bền nhất và kém bền nhất? 13) HSGQG 2000: Có 5 lọ đựng riêng biệt các chất: cumen(A), ancol benzylic(B), metylphenylete(C), benzandehit(D) và ax benzoic(E). Biết A,B,C,D là các chất lỏng. Hãy sắp xếp chúng theo thứ tự tăng dần nhiệt độ sôi. Giải thích. Hướng dẫn 1) Khi liên kết với gốc phenyl thì: –CHO, –NO2, –C≡N gây hiệu ứng –I, –C; –Cl gây hiệu ứng –I, +C –N+(CH3)3 gây hiệu ứng –I ; –C(CH3)3 gây hiệu ứng +I; –CH 2CH3 gây hiệu ứng +I,+H 2) So sánh độ bền: 19 a. (3) > (2) > (1). b. (3) > (2) > (1). c. (3) > (2) > (1). 3) Do ảnh hưởng của hiệu ứng siêu liên hợp +H của nhóm CH2Cl và –H của nhóm CCl3 đối với gốc phenyl. 4) Độ dài liên kết C–Cl trong CH2=CH–Cl ngắn hơn trong CH3–CH2–Cl vì: - CH3–CH2→Cl có hiệu ứng –I. Ngoài hiệu ứng –I còn có thêm hiệu ứng +C làm giảm độ dài liên kết C–Cl (làm độ dài liên kết C–Cl ngắn hơn liên kết C–Cl bình thường đồng thời làm liên kết C=C dài hơn độ dài liên kết C=C bình thường). 5) Ancol có nhiệt độ sôi cao hơn hidrocacbon vì có LK hidro liên phân tử. Ptử (4) mạch cacbon không nhánh nên kích thước ptử nhỏ hơn (5) vậy nhiệt độ sôi (4)>(5). (2) và (3) là đồng phân nhưng (2) có mạch cacbon không nhánh nên nhiệt độ sôi (2) >(3). (1) có nhiệt độ sôi thấp nhất vì KLPT bé và mạch cacbon phân nhánh. 6) (1) 240 C o (2) 273 C o (3) 285 C o (1) có liên kết hydro nội phân tử nên nhiệt độ sôi là bé nhất. (2), (3) đều có liên kết hydro liên phân tử nhưng liên kết hydro của (3) bền hơn của (2) do ít bị cản trở về mặt không gian. 7) Giải thích: a) Nhiệt độ nóng chảy tăng khi KLPT tăng. b) p-xilen có nhiệt độ nóng chảy cao hơn so kích thước phân tử nhỏ hơn nên sắp xếp chặt khít hơn so với m-xilen. c) Đồng phân trans có nhiệt độ nóng chảy cao hơn (giải thích tương tự câu b). 8) a. (1) > (2) > (3). b. (1) > (3) > (2). 9) So sánh - Nhiệt độ nóng chảy của (2) > (1) . - momen lưỡng cực của (2) > (1). 10) Nhiệt độ nóng chảy C < A < B. Do M C < MA còn B có thêm LK hidro liên phân tử giữa ng.tử N của p.tử này với H trong nhóm COOH của ptử khác. 11) Nước là dung môi phân cực, benzen là dung môi không phân cực. Những chất phân cực càng mạnh càng dễ tan trong nước và khó tan trong benzen, ngược lại những chất phân cực kém lại dễ tan trong benzen và khó tan trong nước. Độ phân cực của các phân tử giảm như sau: NH4Cl(hợp chất ion) > NH3(p.tử hình tháp đỉnh N tích điện âm đáy là 3 ng.tử H tích điện dương) >SO2 (p.tử dạng gấp khúc O=S=O; S tích điện dương, 2 ng.tử O tích điện âm )> CO2 (cấu trúc thẳng hàng O=C=O, không phân cực) > CCl4 (LKCHT không cực). Khi vào nước p.tử CO 2 sẽ có lực tương tác cảm ứng với lưỡng cực nước mạnh hơn lực cảm ứng giữa nước và và CCl 4 do liên kết C=O là liên kết phân cực. Vậy: 20