1. Khái niệm Công thức Đơn giản nhất và Công thức Phân tử
Trong Hóa học Hữu cơ, một công thức hóa học có thể được biểu diễn dưới nhiều dạng để phục vụ mục đích nghiên cứu khác nhau:
- Công thức đơn giản nhất (CTĐGN): Cho biết tỉ lệ số nguyên tử tối giản nhất của các nguyên tố trong phân tử. (Ví dụ: CH2O).
- Công thức phân tử (CTPT): Cho biết số lượng nguyên tử chính xác của mỗi nguyên tố trong một phân tử. (Ví dụ: C6H12O6).
Mối liên hệ: CTPT luôn là bội số nguyên lần của CTĐGN. Cụ thể: CTPT = (CTĐGN)n. (Với n = 1, 2, 3…). Trong ví dụ trên, C6H12O6 = (CH2O)6.
2. Cách thiết lập Công thức Đơn giản nhất
Bước 1: Giả sử hợp chất hữu cơ có công thức là CxHyOzNt.
Bước 2: Tìm tỉ lệ số nguyên tử x : y : z : t bằng cách chia phần trăm khối lượng (hoặc khối lượng) của mỗi nguyên tố cho nguyên tử khối của nó.
x : y : z : t = (%C / 12) : (%H / 1) : (%O / 16) : (%N / 14)
Bước 3: Đưa các tỉ số vừa tính được về các số nguyên nhỏ nhất. Kết quả chính là CTĐGN.
3. Cách thiết lập Công thức Phân tử
Sau khi có CTĐGN dạng (CaHbOc)n, ta cần tìm hệ số n. Để tìm n, cần phải biết Phân tử khối (M) của chất đó.
Phương pháp 1: Dựa vào Tỉ khối (Khối lượng riêng)
Đề bài thường cho Tỉ khối hơi của chất hữu cơ (A) so với một khí (B) quen thuộc (như H2, Không khí).
MA = dA/B × MB.
Sau khi có M, ta giải phương trình: n × MCTĐGN = MA ⟶ Tìm được n ⟶ Suy ra CTPT.
Phương pháp 2: Không cần thông qua CTĐGN
Nếu đã biết trực tiếp M và phần trăm khối lượng của các nguyên tố, ta tính trực tiếp x, y, z theo công thức:
x = (M × %C) / (12 × 100)
y = (M × %H) / (1 × 100)
z = (M × %O) / (16 × 100)
4. Bài tập ví dụ
Đề bài: Đốt cháy hoàn toàn một hợp chất hữu cơ X thu được CO2 và H2O. Phân tích nguyên tố cho thấy X chứa 40% C, 6,67% H, còn lại là Oxi. Biết tỉ khối hơi của X so với Hiđro là 30. Tìm CTPT của X.
Giải nhanh:
– %O = 100% – (40 + 6,67) = 53,33%.
– Tỉ lệ C:H:O = (40/12) : (6,67/1) : (53,33/16) = 3,33 : 6,67 : 3,33 = 1 : 2 : 1 ⟶ CTĐGN là CH2O.
– MX = 30 × 2 = 60.
– (CH2O)n = 60 ⟶ n × (12 + 2 + 16) = 60 ⟶ 30n = 60 ⟶ n = 2.
– Vậy CTPT của X là C2H4O2.
