Cách xác định công thức cấu tạo đúng của Alcohol

Alcohol là một trong những nhóm hợp chất hữu cơ quan trọng trong Hóa học lớp 11. Việc xác định công thức cấu tạo đúng của Alcohol từ dữ kiện bài toán

Cách xác định công thức cấu tạo đúng của Alcohol – Phương pháp và bài tập minh họa

1. Khái quát về Alcohol

Định nghĩa: Alcohol là hợp chất hữu cơ có nhóm –OH gắn trực tiếp vào nguyên tử carbon no (sp³).

Phân loại:

Alcohol bậc I: –OH gắn vào carbon chỉ nối với 1 nguyên tử C khác.
Alcohol bậc II: –OH gắn vào carbon nối với 2 nguyên tử C khác.
Alcohol bậc III: –OH gắn vào carbon nối với 3 nguyên tử C khác.

Công thức tổng quát alcohol:

Alcohol no, đơn chức, mạch hở: CnH2n+2O (n ≥ 1).

2. Cơ sở xác định công thức cấu tạo của Alcohol

Khi giải bài tập, ta thường dựa vào:

(a) Công thức phân tử (CTPT)

Từ CTPT → xác định số C, H, O và số nhóm chức có thể.

(b) Phản ứng đặc trưng

Phản ứng với Na: giải phóng H₂, xác định số nhóm –OH.

Phản ứng tráng bạc hoặc Cu(OH)₂: nhận biết nhóm –CH₂OH bậc I.

Phản ứng oxi hóa: phân biệt bậc của alcohol.

(c) Dữ kiện từ phản ứng đốt cháy

Tỉ lệ mol CO₂/H₂O giúp xác định độ no/không no của mạch.

(d) Tính chất vật lý

Nhiệt độ sôi, tan trong nước → dự đoán số nhóm –OH và chiều dài mạch C.

3.Phương pháp giải bài tập xác định công thức cấu tạo Alcohol.

Bước 1: Viết công thức phân tử từ dữ kiện bài toán.

Bước 2: Liệt kê tất cả các công thức cấu tạo có thể (đồng phân alcohol).

Bước 3: Dựa vào phản ứng đặc trưng/hiện tượng → loại trừ.

Bước 4: Kết luận công thức cấu tạo đúng.

4. Ví dụ minh họa và lời giải chi tiết

Ví dụ 1:

Một hợp chất A có công thức phân tử C₂H₆O. A tác dụng với Na giải phóng khí H₂, nhưng không tham gia phản ứng tráng bạc. Xác định công thức cấu tạo của A.

Hướng dẫn giải:

CTPT: C₂H₆O.

Đồng phân có thể:

CH₃–CH₂–OH (etanol).

CH₃–O–CH₃ (đimetyl ete, không phải alcohol).

A tác dụng với Na → có nhóm –OH.

Không tráng bạc → không phải –CH₂OH bậc I.

Kết luận: A là CH₃–CH₂–OH (etanol).

Ví dụ 2:

Một alcohol X có công thức C₃H₈O. Khi cho X tác dụng với Na dư thu được 2,24 lít H₂ (đktc). Tính số mol X và xác định cấu tạo X.

Hướng dẫn giải:

Số mol H₂: n=2,24/22,4=0,1 mol.

Vì phản ứng: 2ROH + 2Na → 2RONa + H₂.

Tỉ lệ mol X = mol H₂ = 0,1 → số mol X = 0,1 mol.

CTPT: C₃H₈O → có 2 đồng phân chính:

CH₃–CH₂–CH₂–OH (propan-1-ol).

CH₃–CH(OH)–CH₃ (propan-2-ol).

Để phân biệt:

Nếu oxi hóa → propan-1-ol → aldehyde (có phản ứng tráng bạc).
Nếu oxi hóa → propan-2-ol → xeton (không tráng bạc).

Kết quả tùy dữ kiện bài toán, nhưng nếu có tráng bạc thì đó là CH₃–CH₂–CH₂–OH.

Ví dụ 3:

Một alcohol X có CTPT C₄H₁₀O. X tác dụng với Na thu được 1,12 lít H₂ (đktc). X không phản ứng tráng bạc. Xác định công thức cấu tạo của X.

Hướng dẫn giải:

Số mol H₂:

n=1,12/22,4=0,05 mol.

Vậy số mol X = 0,05 mol → 1 nhóm –OH.

Đồng phân C₄H₁₀O: có 4 alcohol chính:

CH₃–CH₂–CH₂–CH₂–OH (butan-1-ol).

CH₃–CH₂–CH(OH)–CH₃ (butan-2-ol).

(CH₃)₂–CH–CH₂–OH (2-methylpropan-1-ol).

(CH₃)₃–C–OH (2-methylpropan-2-ol).

Dữ kiện: Không tráng bạc → không có –CH₂OH bậc I.

Loại 1 và 3.

Cấu tạo đúng có thể là butan-2-ol hoặc 2-methylpropan-2-ol.

5. Bài tập tự luyện

Xác định cấu tạo các alcohol ứng với công thức C₃H₈O, biết khi oxi hóa cho sản phẩm có phản ứng tráng bạc.

Một hợp chất X có CTPT C₄H₁₀O, tác dụng với Na giải phóng 0,05 mol H₂. Xác định cấu tạo X.

Cho 4,6 gam một alcohol no, đơn chức, mạch hở X tác dụng với Na dư, thu được 2,24 lít H₂ (đktc). Xác định CTPT và công thức cấu tạo X.

6. Kết luận

Xác định công thức cấu tạo đúng của Alcohol là công việc đòi hỏi học sinh phải kết hợp nhiều dữ kiện: công thức phân tử, phản ứng đặc trưng, tỉ lệ mol trong phản ứng và các phép thử hóa học. Đây là dạng bài tập quan trọng trong chương trình Hóa học 11, giúp rèn luyện tư duy phân tích, loại trừ và suy luận logic.

Lời khuyên: Hãy luôn viết ra tất cả đồng phân có thể, sau đó dùng dữ kiện để loại trừ dần, từ đó chọn đáp án chính xác.