Công thức phân tử hợp chất hữu cơ SVIP

I. Thành phần nguyên tố và công thức phân tử

- Công thức phân tử của hợp chất hữu cơ cho biết thành phần nguyên tố và số lượng nguyên tử của mỗi nguyên tố có trong phân tử hợp chất hữu cơ.

- Thành phần các nguyên tử có trong phân tử chất hữu cơ cho biết những nguyên tố hóa học tạo nên hợp chất đó. Số lượng các nguyên tử cho biết các nguyên tố kết hợp với nhau theo tỉ lệ nào.

Ví dụ: Thành phần chủ yếu của gas được dùng làm nhiên liệu là butane, có công thức phân tử là C₄H₁₀. Như vậy, chất này được tạo nên bởi carbon và hydrogen và trong mỗi phân tử butane có 4 nguyên tử carbon kết hợp với 10 nguyên tử hydrogen theo tỉ lệ số nguyên tử C : H là 2 : 5.

1. Công thức đơn giản nhất

- Công thức đơn giản nhất (công thức thực nghiệm) cho biết tỉ lệ tối giản về số lượng nguyên tử của các nguyên tố trong một phân tử hợp chất hữu cơ.

Ví dụ: Propene có công thức đơn giản nhất là CH₂, tức là trong phân tử propene, số lượng nguyên tử hydrogen gấp hai lần số lượng nguyên tử carbon.

+ Công thức đơn giản nhất thường được xác định dựa trên việc phân tích xác định thành phần phần trăm về khối lượng các nguyên tố tromg một hợp chất hữu cơ (gọi là phân tích nguyên tố).

+ Với hợp chất hữu cơ A có công thức đơn giản nhất là C_xH_yO_z, ta có:

• x, y, z là các nguyên tố cùng nhau từng đôi một.
• \[x\ :\ y\ :\ z = \ \frac{\% m_{C}}{12,0}\ :\frac{\% m_{H}}{1,0}\ :\frac{\% m_{O}}{16,0}\]

2. Công thức phân tử

- Công thức phân tử cho biết số lượng nguyên tử của mỗi nguyên tố trong phân tử.

- Số nguyên tử của mỗi nguyên tố trong phân tử là số nguyên nên bằng số nguyên lần số nguyên tử mỗi nguyên tố tương ứng có trong công thức đơn giản nhất.

Chẳng hạn, công thức đơn giản nhất của chất là C_xH_yO_z thì công thức phân tử có dạng (C_xH_yO_z)_n với n nguyên dương.

- Công thức phân tử có thể được xác định từ công thức đơn giản nhất và phân tử khối của chất đó.

II. Phương pháp xác định phân tử khói của hợp chất hữu cơ – Phổ khối lượng (MS)

- Hiện nay, người ta thường xác định phân tử khối của một hợp chất dựa trên phổ khối lượng (MS) của chúng.

- Đối với các hợp chất đơn giản, mảnh ion phân tử (kí hiệu là [M+]) thường ứng với mảnh có giá trị m/z lớn nhất.

Chẳng hạn, từ phổ MS của acetone, xác định được ion phân tử [M+] có giá trị m/z bằng 58, chứng tỏ acetone có phân tử khối bằng 58.

- Phổ khối lượng của hợp chất giúp cho việc xác định công thức phân tử của chất được nhanh chóng và thuận lợi.

Ví dụ: Kết quả phân tích nguyên tố cho biết thành phần về khối lượng các nguyên tố có trong hợp chất X là 62,07% C, 10,34% H và 27,59% O. Nếu X có công thức chung C_xH_yO_z, ta có:

\[x\ :\ y\ :\ z = \ \frac{\% m_{C}}{12,0}\ :\frac{\% m_{H}}{1,0}\ :\frac{\% m_{O}}{16,0} = \frac{62,07}{12,0}\ :\frac{10,34}{1,0}\ :\frac{27,59}{16,0} \approx 3\ :6\ :1\]

Công thức đơn giản nhất của X là C₃H₆O và công thức phân tử của X có dạng (C₃H₆O)_n.

Để xác định công thức phân tử của X, người ta ghi phổ MS của X và thấy ion phân tử [M+] có m/z = 58. Điều này cho phép kết luận X có phân tử khối bằng 58 và tính được n = 1. Từ đó, xác định được công thức phân tử của X là C₃H₆O.

1. Công thức đơn giản nhất (công thức thực nghiệm) cho biết tỉ lệ tối giản về số lượng nguyên tử của các nguyên tố trong một phân tử hợp chất hữu cơ, thường được xác định dựa trên kết quả phân tích nguyên tố.

2. Công thức phân tử cho biết số lượng nguyên tử của mỗi nguyên tố trong phân tử, có thể được xác định từ công thức đơn giản nhất và phân tử khối của chất đó.

3. Phân tử khối của một chất có thể được xác định dựa trên phổ khối lượng của chất đó.