Cấu trúc phân tử hợp chất hữu cơ

I. NỘI DUNG CỦA THUYẾT CẤU TẠO HOÁ HỌC

1. Trong phân tử hợp chất hữu cơ, các nguyên tử liên kết với nhau theo đúng hoá trị và theo một thứ tự nhất định. Thứ tự liên kết đó được gọi là cấu tạo hoá học. Sự thay đổi thứ tự liên kết đó, tức là thay đổi cấu tạo hoá học, sẽ tạo ra hợp chất khác.

Ví dụ: Công thức phân tử C₂H₆O có hai thứ tự liên kết (2 công thức cấu tạo) ứng với 2 hợp chất sau :

H₃C-O-CH₃: đimetyl ete, chất khí, không tác dụng với Na.

H₃C-CH₂-OH : ancol etylic, chất lỏng, tác dụng với Na giải phóng hiđro.

2. Trong phân tử hợp chất hữu cơ, cacbon có hoá trị 4. Nguyên tử cacbon không những có thể liên kết với nguyên tử của các nguyên tố khác mà còn liên kết với nhau thành mạch cacbon.

Ví dụ:

3. Tính chất của các chất phụ thuộc vào thành phần phân tử (bản chất, số lượng các nguyên tử) và cấu tạo hoá học (thứ tự liên kết các nguyên tử).

Ví dụ :

- Phụ thuộc thành phần phân tử : CH₄là chất khí dễ cháy, CCl₄là chất lỏng không cháy; CH₃Cl là chất khí không có tác dụng gây mê, còn CHCl₃ là chất lỏng có tác dụng gây mê.

- Phụ thuộc cấu tạo hoá học : CH₃CH₂OH và CH₃OCH₃ khác nhau cả về tính chất vật lí và tính chất hoá học.

II. HIỆN TƯỢNG ĐỒNG ĐẲNG, ĐỒNG PHÂN

1. Đồng đẳng: Những hợp chất có thành phần phân tử hơn kém nhau một hay nhiều nhóm CH₂ nhưng có tính chất hoá học tương tự nhau là những chất đồng đẳng, chúng hợp thành dãy đồng đẳng.

Giải thích : Mặc dù các chất trong cùng dãy đồng đẳng có công thức phân tử khác nhau những nhóm CH₂ nhưng do chúng có cấu tạo hoá học tương tự nhau nên có tính chất hoá học tương tự nhau.

Ví dụ: Các hiđrocacbon trong dãy : CH₄, C₂H₆, C₃H₈, C₄H₁₀, C₅H_12, ..., C_nH_2n+2, chất sau hơn chất trước 1 nhóm CH₂ nhưng đều có tính chất hoá học tương tự nhau.

2. Đồng phân: Những hợp chất khác nhau nhưng có cùng công thức phân tử là những chất đồng phân.

Giải thích : Những chất đồng phân tuy có cùng công thức phân tử nhưng có cấu tạo hoá học khác nhau, chẳng hạn etanol có cấu tạo H₃C-CH₂-O-H, còn đimetyl ete có cấu tạo H₃C-O-CH₃, vì vậy chúng là những chất khác nhau, có tính chất khác nhau.

Etanol (C₂H₅OH) và đimetyl ete (CH₃OCH₃) là 2 chất khác nhau (có tính chất khác nhau) nhưng lại có cùng công thức phân tử là C₂H₆O.

3. Liên kết trong phân tử hợp chất hữu cơ

a. Các loại liên kết trong phân tử hợp chất hữu cơ

- Liên kết tạo bởi 1 cặp electron dùng chung là liên kết đơn. Liên kết đơn thuộc loại liên kết s. Liên kết đơn được biểu diễn bởi 2 dấu chấm hay 1 gạch nối giữa 2 nguyên tử.

- Liên kết tạo bởi 2 cặp electron dùng chung là liên kết đôi. Liên kết đôi gồm 1 liên kết s và 1 liên kết p,biểu diễn bởi 4 dấu chấm hay 2 gạch nối.

- Liên kết tạo bởi 3 cặp electron dùng chung là liên kết ba. Liên kết ba gồm 1 liên kết s và 2 liên kết p,biểu diễn bởi 6 dấu chấm hay 3 gạch nối.

- Liên kết đôi và liên kết ba gọi chung là liên kết bội.

b. Các loại công thức cấu tạo

Công thức cấu tạo biểu diễn thứ tự và cách thức liên kết của các nguyên tử trong phân tử. Có cách viết khai triển, thu gọn và thu gọn nhất.