Lý thuyết và dạng toán đầy đủ về Lipit và chất tẩy rửa tổng hợp

A.   Lý thuyết 

 I- Khái niệm

-  Lipit là những hợp chất hữu cơ có trong tế bào sống, không hoà tan trong nước nhưng tan nhiều trong các dung môi hữu cơ không cực.

-  Cấu tạo: Phần lớn lipit là các este phức tạp, bao gồm chất béo (triglixerit), sáp, steroit và photpholipit,…

II - Chất béo 

1) Khái niệm

-  Chất béo là trieste của glixerol với axit béo, gọi chung là triglixerit hay là triaxylglixerol.

-  Các axit béo hay gặp:

C₁₇H₃₅COOH hay CH₃[CH₂]₁₆COOH:                                 Axit stearic

C₁₇H₃₃COOH hay cis-CH₃[CH₂]₇CH=CH[CH₂]₇COOH:     Axit oleic

C₁₅H₃₁COOH hay CH₃[CH₂]₁₄COOH:                                  Axit panmitic

-  Axit béo là những axit đơn chức có mạch cacbon dài, không phân nhánh, có thể no hoặc không no.

-  CTCT chung của chất béo:

R¹, R², R³ là gốc hiđrocacbon của axit béo, có thể giống hoặc khác nhau.

Thí dụ:Cung cấp 4 axit béo thường gặp hay ra trong đề thi.

CH₃ – (CH₂)₁₄ – COOH :                                    (C₁₅H₃₁-COOH) axit panmitic (t⁰_n/c63⁰C) 

CH₃ – (CH₂)₁₆ – COOH:                                     (C₁₇H₃₅-COOH) axit steric (t⁰_n/c 70⁰)

CH₃ – (CH₂)₇ - CH = CH – (CH₂)₇ – COOH :  (C₁₇H₃₃-COOH) axit oleic (t⁰_n/c13⁰C) 

CH₃(CH₂)₄ – CH = CH –CH₂- CH = CH – (CH₂)₇ – COOH  :

                                    (C₁₇H₃₁-COOH) axit linoleic    (t⁰_n/c 5⁰C).

2) Tính chất vật lí 

-  Ở điều kiện thường: là chất lỏng hoặc chất rắn.

-  R¹, R², R³: Chủ yếu là gốc hiđrocacbon no thì chất béo là chất rắn.

-  R¹, R², R³: Chủ yếu là gốc hiđrocacbon không no thì chất béo là chất lỏng.

- Không tan trong nước nhưng tan nhiều trong các dung môi hữu cơ không cực: benzen, clorofom,…

-  Nhẹ hơn nước, không tan trong nước.

3) Tính chất hoá học 

a) Phản ứng thuỷ phân

b) Phản ứng xà phòng hoá

c) Phản ứng cộng hiđro của chất béo lỏng

4) Ứng dụng

-  Thức ăn cho người, là nguồn dinh dưỡng quan trọng 

-  Là nguyên liệu để tổng hợp một số chất khác cần thiết cho cơ thể. 

-  Trong công nghiệp, một lượng lớn chất béo dùng để sản xuất xà phòng và glixerol. Sản xuất một số thực phẩm khác như mì sợi, đồ hộp,…

III- Khái niệm về xà phòng  và chất giặt tổng hợp

1) Xà phòng 

a) Khái niệm

-  Xà phòng thường dùng là hỗn hợp muối natri hoặc muối kali của axit béo, có thêm một số chất phụ gia.

-  Thành phần chủ yếu của xà phòng thường: Là muối natri của axit panmitic hoặc axit stearic. Ngoài ra trong xà phòng còn có chất độn (làm tăng độ cứng để đúc bánh), chất tẩy màu, chất diệt khuẩn và chất tạo hương,…

b) Phương pháp sản xuất

-  Từ chất béo

-  Xà phòng còn được sản xuất theo sơ đồ sau:

  AnKan → Axit cacboxylic → Muối Natri của Axit cacboxylic

-  Thí dụ:  

2) Chất giặt tổng hợp

a) Khái niệm

-  Những hợp chất không phải là muối natri của axit cacboxylic nhưng có tính năng giặt rửa như xà phòng được gọi là chất giặt rửa tổng hợp.

 b) Phương pháp sản xuất 

-  Được tổng hợp từ các chất lấy từ dầu mỏ.

             Dầu mỏ → Axit đođexyl benzensunfonic  → Natri  đođexyl benzensunfonat  

c) Tác dụng xà phòng và chất giặt rửa tổng hợp

-  Muối natri trong xà phòng hay trong chất giặt rửa tổng hợp có khả năng làm giảm sức căng bề mặt của các chất bẩn bám trên vải, da,… do đó vế bẩn được phân tán thành nhiều phần nhỏ hơn và được phân tán vào nước.

-  Các muối panmitat hay stearat của các kim loại hoá trị II thường khó tan trong nước, do đó không nên dùng xà phòng để giặt rửa trong nước cứng (nước có chứa nhiều ion Ca²⁺, Mg²⁺). Các muối của axit đođexylbenzensunfonic lại tan được trong nước cứng, do đó chất giặt rửa có ưu điểm hơn xà phòng là có thể giặt rửa cả trong nước cứng.

B – CÁC DẠNG BÀI TẬP ĐIỂN HÌNH CÓ HƯỚNG DẪN 

Dạng 1: Bài toán về phản ứng este hoá.

§  Đặc điểm của phản ứng este hoá là thuận nghịch nên có thể gắn với các dạng bài toán: 1

1.Tính hằng số cân bằng K:

2.Tính hiệu suất phản ứng este hoá:

            H= (Tổng este thu được theo thực tế)/( Tổng este thu được theo lý thuyết).100%

3.Tính lượng este tạo thành hoặc axit cacboxylic cần dùng, lượng ancol …

§  Chú ý: Nếu tiến hành phản ứng este hóa giữa một ancol n chức với m axit cacboxylic đơn chức thì số este tối đa có thể thu được là:

 Câu 1: Hỗn hợp A gồm axit axetic và etanol. Chia A thành ba phần bằng nhau.

      + Phần 1 tác dụng với Kali dư thấy có 3,36 lít khí thoát ra.

      + Phần 2 tác dụng với Na₂CO₃ dư thấy có 1,12 lít khí CO₂ thoát ra. Các thể tích khí đo ở đktc.

      + Phần 3 được thêm vào vài giọt dung dịch H₂SO₄, sau đó đun sôi hỗn hợp một thời gian. Biết hiệu suất của phản ứng este hoá bằng 60%. Khối lượng este tạo thành là bao nhiêu?

  A. 8,80 gam            B. 5,20 gam              C. 10,56 gam            D. 5,28 gam

Hướng dẫn

Câu 2: Để đốt cháy hoàn toàn 1 mol  axit cacboxylic đơn chức X cần đủ 3,5 mol O₂. Trộn 7,4 gam X với lượng đủ ancol no Y (biết tỉ khối hơi của Y so với O₂ nhỏ hơn 2). Đun nóng hỗn hợp với H₂SO₄ làm xúc tác. Sau khi phản ứng hoàn toàn thu được 8,7 gam este Z  (trong Z không còn nhóm chức nào khác).

Công thức cấu tạo của Z là: 

  A. C₂H₅COOCH₂CH₂OCOC₂H₅            B. C₂H₃COOCH₂CH₂OCOC₂H₃

  C. CH₃COOCH₂CH₂OCOCH₃               D. HCOOCH₂CH₂OCOH 

Hướng dẫn

Dạng 2: Bài toán xác định các chỉ số của chất béo: chỉ số axit, chỉ số xà phòng hoá, chỉ số este, chỉ số iot...

  Để làm các bài tập dạng này, cần nắm vững các  khái niệm sau:

1.Chỉ số axit (a_axit): là số mg KOH cần để trung hoà axit béo tự do có trong 1 gam chất béo

2. Chỉ số xà phòng hoá (a_xp): là số mg KOH cần để xà phòng hoá glixerit và trung hoà axit béo tự do có trong 1 g chất béo

3. Chỉ số este (a_este): là số mg KOH cần để xà phòng hoá glixerit của 1 gam chất béo

4.Chỉ số iot (a_iot): là số gam iot có thể cộng vào nối đôi C=C của 100 gam chất béo

5. Chỉ số peoxit (a_peoxit): là số gam iot được giải phóng từ KI bởi peoxit có trong 100 gam chất béo.

Câu 1: Để xà phòng hoá 35 kg triolein cần 4,939 kg NaOH thu được 36,207 kg xà phòng. Chỉ số axit của mẫu chất béo trên là: 

             A. 7                              B. 8                            C. 9                              D. 10

Hướng dẫn

Câu 2: Một loại chất béo có chỉ số xà phòng hoá là 188,72 chứa axit stearic và tristearin. Để trung hoà axit tự do có trong 100 g mẫu chất béo trên thì cần bao nhiêu ml dung dịch NaOH 0,05 M

            A. 100 ml                              B. 675 ml                    C. 200 ml                 D. 125 ml

Hướng dẫn

C. BÀI TẬP VẬN DỤNG 

Câu 1: Cho biết hằng số cân bằng của phản ứng este hoá

            CH3COOH   +   C2H5OH   CH3COOC2H5    +   H2O    K_C = 4

Nếu cho hỗn hợp cùng số mol axit và ancol Tác dụng với nhau thì khi Phản ứng đạt đến trạng thái cân bằng thì % ancol và axit đã bị este hoá là

A. 50%.                    B. 66,7%.                        C. 33,3%.                                 D. 65%. 

Câu 2: Hỗn hợp A gồm axit axetic và etanol. Chia A thành ba phần bằng nhau.

+ Phần 1 Tác dụng với Kali dư thấy có 3,36 lít khí thoát ra.

+ Phần 2 Tác dụng với Na₂CO₃ dư thấy có 1,12 lít khí CO₂ thoát ra. Các thể tích khí đo ở đktc.

+ Phần 3 được thêm vào vài giọt dd H₂SO₄, sau đó đun sôi hỗn hợp một thời gian. Biết hiệu suất của Phản ứng este hoá bằng 60%. Khối lượng este tạo thành là bao nhiêu

 A. 8,80 gam                 B. 5,20 gam            C. 10,56 gam              D. 5,28 gam

Câu 3: Đốt cháy hoàn toàn 1 mol chất béo, thu được lượng CO₂ và H₂O hơn kém nhau 6 mol. Mặt khác a mol chất béo trên Tác dụng tối đa với 600 ml dd Br₂ 1M. Giá trị của a là

 A. 0,20                 B. 0,15                         C. 0,30                            D. 0,18 

Câu 4: Để xà phòng hóa 100 kg chất béo có chỉ số axit là 7 cần dd chứa 14,18 kg NaOH. Khối lượng xà phòng chứa 28% chất phụ gia thu được là

  A.143,7kg                 B. 14,37kg                   C. 413,7kg                      D.41,37kg

Đáp án

1. B

2. D

3. B

4. A

Bài viết gợi ý: