Bài 11: Cấu tạo hợp chất hữu cơ

I. Thuyết cấu tạo hóa học

Năm 1861, Butlerov đưa ra khái niệm cấu tạo hóa học và thuyết cấu tạo hóa học bao gồm ba luận điểm chính.

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

Ví dụ: Ethanol và dimethyl ether đều có công thức phân tử C₂H₆O nhưng có tính chất vật lí và tính chất hóa học rất khác nhau do chúng có cấu tạo khác nhau.

2. Trong phân tử chất hữu cơ, carbon có hóa trị IV. Các nguyên tử carbon không những liên kết với nguyên tử nguyên tố khác mà còn có thể liên kết trực tiếp với nhau nhau tạo thành mạch carbon (mạch hở không phân nhánh, mạch hở phân nhánh hoặc mạch vòng).

Ví dụ:

3. Tính chất của các chất phụ thuộc vào thành phần phân tử (bản chất và số lượng các nguyên tử) và cấu tạo hóa học. Các nguyên tử trong phân tử có ảnh hưởng qua lại lẫn nhau.

Ví dụ:

Thuyết cấu tạo hóa học giúp giải thích được hiện tượng đồng phân, hiện tượng đồng đẳng trong hóa học hữu cơ.

II. Công thức cấu tạo

1. Khái niệm

- Công thức biểu diễn cách liên kết và thứ tự liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử được gọi là công thức cấu tạo.

Ví dụ: Ứng với công thức phân tử C₃H₆O có bốn công thức cấu tạo mạch hở như sau:

2. Cách biểu diễn cấu tạo phân tử hợp chất hữu cơ

III. Đồng phân

- Những hợp chất hữu cơ khác nhau nhưng có cùng công thức phân tử được gọi là các đồng phân của nhau.

Ví dụ: Ba hợp chất pinene, ocimene, myrcene có tính chất khác nhau nhưng lại có cùng công thức phân tử là C₁₀H₁₆ nên chúng là những chất đồng phân của nhau.

- Các chất này có cùng công thức phân tử nhưng có tính chất khác nhau là do chúng có cấu tạo hóa học khác nhau.

- Ứng với một công thức phân tử có thể có các đồng phân cấu tạo về mạch carbon, loại nhóm chức, vị trí nhóm chức.

Ví dụ:

IV. Đồng đẳng

- Các chất hữu cơ có tính chất hóa học tương tự nhau và thành phần phân tử hơn kém nhau một hay nhiều nhóm CH₂ được gọi là các chất đồng đẳng của nhau, chúng hợp thành một dãy đồng đẳng.

Ví dụ:

1. Các nguyên tử trong phân tử của mỗi hợp chất hữu cơ có một thứ tự liên kết xác định gọi là cấu tạo hóa học. Công thức biểu diễn cấu tạo hóa học gọi là công thức cấu tạo.

2. Những hợp chất hữu cơ khác nhau nhưng có cùng công thức phân tử được gọi là các chất đồng phân của nhau. Có các đồng phân cấu tạo về mạch carbon, loại nhóm chức, vị trí nhóm chức.

3. Các chất hữu cơ có tính chất hóa học tương tự nhau và thành phần phân tử hơn kém nhau một hay nhiều nhóm CH₂ được gọi là các chất đồng đẳng của nhau, chúng hợp thành một dãy đồng đẳng.