Câu hỏi trên thuộc đề trắc nghiệm dưới đây !
Số câu hỏi: 20
Axit cacboxylic là gì? Công thức tổng quát, tính chất hóa học và tính chất vật lý của Axit cacboxylic? Cách điều chế Axit cacboxylic như nào? Cùng tìm hiểu qua bài viết dưới đây của DINHNGHIA.VN nhé!
Axit cacboxylic là gì?
Định nghĩa Axit cacboxylic
- Các định nghĩa về axit cacboxylic:
- Axit cacboxylic là hợp chất hữu cơ mà phân tử có nhóm – COOH liên kết với gốc hiđrocacbon, với H hoặc với nhau.
- Axit cacboxylic là sản phẩm thu được khi thay nguyên tử H trong hiđrocacbon hoặc \[H_{2}\] bằng nhóm – COOH.
Công thức tổng quát của axit
- \[C_{x}H_{y}O_{z}\] [x, y, z là các số nguyên dương; y chẵn; z chẵn; \[2 \leq y \leq 2x + 2 – 2z\]]: thường dùng khi viết phản ứng cháy.
- \[C_{x}H_{y}[COOH]_{z}\] hay \[R[COOH]_{z}\]: thường dùng khi viết phản ứng xảy ra ở nhóm COOH.
- \[C_{n}H_{2n+2-2k-z}[COOH]_{z}\] [k = số liên kết p + số vòng]: thường dùng khi viết phản ứng cộng \[H_{2}\], cộng \[Br_{2}\]…
Một số loại axit hữu cơ thường gặp:
- Axit no đơn chức: \[C_{n}H_{2n+1}COOH\, [n \geq 0]\] hoặc \[C_{m}H_{2m}O_{2} [m \geq 1]\].
- Axit hữu cơ không no, mạch hở, đơn chức trong gốc hiđrocacbon có 1 liên kết đôi: \[C_{n}H_{2n-1}COOH\, [n \geq 2]\] hoặc \[C_{m}H_{2m-2}O_{2}\, [m \geq 3]\].
- Axit hữu cơ no, 2 chức, mạch hở: \[C_{n}H_{2n}[COOH]_{2}\, [n \geq 0]\]
Danh pháp của Axit cacboxylic
Tên thay thế Axit cacboxylic
Tên thay thế = Tên hiđrocacbon tương ứng + oic
Tên thường của một số axit thường gặp
HCOOH Axit fomic
- \[CH_{3}COOH\] Axit axetic
- \[CH_{3}CH_{2}COOH\] Axit propionic
- \[CH_{3}CH_{2}CH_{2}COOH\] Axit butiric
- \[CH_{2}=CH-COOH\] Axit acrylic
- \[CH_{2}=C[CH_{3}]-COOH\] Axit metacrylic
- \[[COOH]_{2}\] Axit oxalic
- \[C_{6}H_{5}COOH\] Axit benzoic
- \[HOOC[CH_{2}]_{4}COOH\] Axit ađipic
- \[C_{15}H_{31}COOH\] Axit pamitic
- \[C_{17}H_{35}COOH\] Axit stearic
- \[C_{17}H_{33}COOH\] Axit oleic
- \[C_{17}H_{31}COOH\] Axit linoleic
Tính chất vật lý của Axit cacboxylic
Nhiệt độ sôi
Axit có nhiệt độ sôi cao hơn Ancol có khối lượng phân tử tương đương vì phân tử axit tạo được 2 liên kết H và liên kết H giữa các phân tử axit bền hơn liên kết H giữa các phân tử Ancol.
Tính tan
- Từ \[C_{1}\] đến \[C_{3}\] tan vô hạn trong nước do có khả năng tạo liên kết H liên phân tử với nước.
- \[C_{4}\] và \[C_{5}\] ít tan trong nước; từ \[C_{6}\] trở lên không tan do gốc R cồng kềnh và có tính kị nước.
Tính chất hóa học của Axit cacboxylic
Tính axit
- Axit làm quỳ tím chuyển thành màu hồng.
- Tác dụng với bazơ tạo ra muối và nước
- \[R[COOH]_{x} + xNaOH \rightarrow R[COONa]_{x} + xH_{2}O\]
- Tác dụng với oxit bazơ tạo ra muối và nước
- \[2R[COOH]_{x} + xNa_{2}O \rightarrow 2R[COONa]_{x} + xH_{2}O\]
- Tác dụng với kim loại đứng trước H tạo ra muối + \[H_{2}\]
- \[2R[COOH]_{x} + xMg \rightarrow [2R[COO]_{x}]Mg_{x} + xH_{2}\]
- \[\rightarrow\] Phản ứng này có thể dùng để nhận biết axit.
- Tác dụng với muối của axit yếu hơn [muối cacbonat, phenolat, ancolat] \[\rightarrow\] muối mới + axit mới.
- \[R[COOH]_{x} + xNaHCO_{3} \rightarrow R[COONa]_{x} + xH_{2}O + xCO_{2}\]
- \[\rightarrow\] Thường dùng muối cacbonat hoặc hiđrocacbonat để nhận biết các axit.
Phản ứng este hóa
\[R[COOH]_{x} + R'[OH]_{y} \overset{H_{2}SO_{4}, t^{\circ}}{\rightarrow} R_{y}[COO]_{xy}R’_{x} + xyH_{2}O\]
Phản ứng tách nước
\[2RCOOH \overset{P_{2}O_{5}}{\rightarrow}[RCO]_{2}O + H_{2}O\]
Phản ứng oxi hóa hoàn toàn
\[C_{x}H_{y}O_{z} + [x + \frac{y}{4} – \frac{z}{2}]O_{2} \rightarrow xCO_{2} + \frac{y}{2}H_{2}O\]
Nếu đốt cháy axit thu được \[n_{CO_{2}} = n_{H_{2}O}\] thì axit thuộc loại no, đơn chức, mạch hở:
\[C_{n}H_{2n+1}COOH \rightarrow [n + 1]CO_{2} + [n + 1]H_{2}\]
***Chú ý:
- HCOOH có phản ứng tương tự như anđehit:
- \[HCOOH + 2AgNO_{3} + 4NH_{3} + H_{2}O \rightarrow 2NH_{4}NO_{3} + [NH_{4}]_{2}CO_{3} + 2Ag\]
- Các axit không no còn có các tính chất của hiđrocacbon tương ứng:
- \[CH_{2}=CH-COOH + Br_{2}dd \rightarrow CH_{2}Br-CHBr-COOH\]
- \[3CH_{2}=CH-COOH + 2KMnO_{4} + 4H_{2}O \rightarrow 3CH_{2}OH-CHOH-COOH + 2MnO_{2} + 2KOH\]
- Sản phẩm cộng của \[CH_{2} = CH – COOH\] với HX trái với Maccopnhicop
- Axit thơm có phản ứng thế vào vị trí meta.
- Axit no có phản ứng thế vào vị trí alpha.
Cách điều chế Axit cacboxylic
Oxi hóa anđehit
\[R[CHO]_{x} + \frac{x}{2}O_{2} \overset{Mn^{2+}, t^{\circ}}{\rightarrow}R[COOH]_{x}\]
Thủy phân este trong môi trường axit
\[R_{y}[COO]_{xy}R’_{x} + xyH_{2}O \leftrightarrow yR[COOH]_{x} + xR'[OH]_{y}\]
Thủy phân dẫn xuất 1,1,1 – trihalogen
\[RCCl_{3} + 3NaOH \rightarrow RCOOH + 3NaCl + H_{2}O\]
Điều chế \[CH_{3}COOH\]
\[n-C_{4}H_{10} + \frac{5}{2}O_{2} \rightarrow 2CH_{3}COOH + H_{2}O\]
\[C_{2}H_{5}OH + O_{2} \rightarrow CH_{3}COOH + H_{2}O\] [men giấm]
Một số phản ứng khác
\[C_{6}H_{5}-CH_{3} \rightarrow C_{6}H_{5}COOK \rightarrow C_{6}H_{5}COOH\]
\[R-X \rightarrow R-CN \rightarrow R-COOH\]
\[CH_{3}OH + CO \rightarrow CH_{3}COOH\]
Nhận biết Axit cacboxylic như nào?
- Làm quỳ tím chuyển thành màu đỏ; tác dụng với kim loại giải phóng \[H_{2}\]; tác dụng với muối cacbonat hoặc hiđrocacbonat giải phóng khí \[CO_{2}\].
- Axit không no làm mất màu dung dịch \[Br_{2}\], dung dịch thuốc tím.
- HCOOH có phản ứng tương tự andehit: tạo được kết tủa trắng với \[AgNO_{3}/NH_{3}…\]
DINHNGHIA.VN vừa cung cấp đến bạn đọc axit cacboxylic là gì, công thức tổng quát, tính chất hóa học và tính chất vật lý của Axit cacboxylic, cũng như cách điều chế Axit cacboxylic. Hy vọng bài viết đã cung cấp những kiến thức hữu ích cho bạn. Chúc bạn luôn học tốt!
Xem thêm >>> Halogen là gì? Tìm hiểu lý thuyết và bài tập nhóm halogen
Please follow and like us:
I. ĐỊNH NGHĨA, PHÂN LOẠI, DANH PHÁP
1.Định nghĩa
Axit cacboxylic là những hợp chất hữu cơ mà phân tử có nhóm cacboxyl [-COOH] liên kết trực tiếp với nguyên tử cacbon hoặc nguyên tử hiđro.
Ví dụ: H-COOH; ${C_2}{H_5} - COOH$; HOOC-COOH; ...
Nhóm cacboxyl [-COOH] là nhóm chức của axit cacboxylic.
2.Phân loại
Dựa theo đặc điểm cấu tạo của gốc hiđrocacbon và số nhóm cacboxyl trong phân tử, các axit được chia thành:
a]Axit no, đơn chức, mạch hở
Phân tử có gốc ankyl hoặc nguyên tử hiđro liên kết với một nhóm -COOH. Các axit này lập thành dãy đổng đẳng các axit no, đơn chức, mạch hở có công thức cấu tạo thu gọn chung ${C_n}{H_{2n + 1}}COOH$ [với $n \geqslant 0$] hoặc công thức phân tử chung ${C_m}{H_{2m}}{O_2}\left[ {m \geqslant 1} \right].$
Ví dụ: HCOOH; $C{H_3} - COOH$;...
b] Axit không no, đơn chức, mạch hở
Phân tử có gốc hiđrocacbon không no, mạch hở liên kết với một nhóm -COOH.
Ví dụ: $C{H_2} = CH - COOH;C{H_3}{\left[ {C{H_2}} \right]_7}CH = CH{\left[ {C{H_2}} \right]_7}COOH;...$
c] Axit thơm, đơn chức
Phân tử có gốc hiđrocacbon thơm liên kết với một nhóm -COOH.
Ví dụ: ${C_6}{H_5}COOH,C{H_3} - {C_6}{H_4} - COOH,...$
d]Axit đa chức
Nếu phân tử có hai hay nhiều nhóm -COOH, chúng được gọi là axit đa chức.
Ví dụ: Axit ađipic
$HOOC - {\left[ {C{H_2}} \right]_4} - COOH$, axit malonic $HOOC - C{H_2} - COOH,...$ thuộc loại axit no, hai chức, mạch hở.Sau đây ta chỉ xét axit no, đơn chức, mạch hở.
3.Danh pháp
Tên thay thế của các axit no, đơn chức, mạch hở được cấu tạo như sau:
Axit + tên hiđrocacbon no tương ứng với mạch chính + oic
Mạch chính của phân tử axit là mạch cacbon dài nhất bắt đầu từ nhóm -COOH
Mạch cacbon được đánh số bắt đầu từ nguyên tử cacbon của nhóm -COOH.
Một số axit có tên thông thường liên quan đến nguổn gốc tìm ra chúng.
Ví dụ:
Tên của một số axit no, đơn chức, mạch hở trong bảng sau:
II. ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO
Nhóm cacboxyl có cấu tạo:
Như vậy, nhóm -COOH coi như được kết hợp bởi nhóm C=O và nhóm OH. Liên kết O-H trong phân tử axit phân cực hơn liên kết O-H trong phân tử ancol, do đó nguyên tử H của nhóm -COOH linh động hơn nguyên tử H của nhóm -OH ancol. Liên kết
Mô hình phân tử axit axetic dạng đặc [a] và dạng rỗng [b]
III. TÍNH CHẤT VẬT LÍ
Các axit đều là chất lỏng hoặc chất rắn ở điều kiện thường. Nhiệt độ sôi của các axit tăng theo chiều tăng của phân tử khối và cao hơn nhiệt độ sôi của các ancol có cùng phân tử khối. Nguyên nhân là giữa các phân tử axit có liên kết hiđro bền hơn liên kết hiđro giữa các phân tử ancol.
Axit fomic, axit axetic tan vô hạn trong nước. Độ tan trong nước của các axit giảm dần theo chiều tăng của phân tử khối.
Mỗi axit có vị riêng: axit axetic có vị giấm ăn, axit oxalic có vị chua của me, ...
IV. TÍNH CHẤT HOÁ HỌC
Axit cacboxylic dễ dàng tham gia các phản ứng thế hoặc trao đổi nguyên tử H hoặc nhóm -OH của nhóm chức -COOH.
1.Tính axit
a]Trong dung dịch, axit cacboxylic phân li thuận nghịch
Ví dụ:
$C{H_2}COOH \rightleftarrows {H^ + } + C{H_3}CO{O^ - }$
Dung dịch axit cacboxylic làm quỳ tím chuyển thành màu đỏ.
HCl là axit mạnh, phân li hoàn toàn; $C{H_3}COOH$ là axit yếu, phân li một phần
b]Tác dụng với bazơ, oxit bazơ tạo thành muối và nước
Ví dụ:
$C{H_3}COOH + NaOH \to C{H_3}COONa + {H_2}O$
c]Tác dụng với muối
Nhỏ dung dịch axit axetic vào đá vôi, thấy có khí $C{O_2}$ thoát ra:
$C{O_3}COOH + CaC{O_3} \to {\left[ {C{H_3}COO} \right]_2}Ca + {H_2}O + C{O_2} \uparrow $
d]Tác dụng với kim loại trước hiđro trong dãy hoạt động hoá học của các kim loại tạo thành muối và giải phóng hiđro
Ví dụ, ngâm một lá kẽm mỏng trong dung dịch axit axetic, thấy có bọt khí hiđro thoát ra:
$2C{H_3}COOH + Zn \to {\left[ {C{H_3}COO} \right]_2}Zn + {H_2} \uparrow $
2. Phản ứng thế nhóm $ - OH$
Đun sôi hỗn hợp gồm axit cacbonxylic $RCOOH,$ ancol $R'OH$ [có vài giọt ${H_2}S{O_4}$ đặc làm xúc tác] một thời gian [khoảng 6-8 giờ]
Để nguội, sau đó pha loãng hỗn hợp bằng một lượng lớn nước cất, chất lỏng tách thành 2 lớp: lớp phía trên có mùi thơm nhẹ. Đó là este sinh ra do phản ứng giữa axit và ancol:
$RCOOH + R'OH\overset {{t^o},{H^ + }} \leftrightarrows RCOOR' + {H_2}O$
Ví dụ:
Phản ứng giữa ancol và axit tạo thành este và nước được gọi là phản ứng este hoá. Đặc điểm của phản ứng este hoá là thuận nghịch và cần axit ${H_2}S{O_4}$ đặc làm chất xúc tác.
V. ĐIỀU CHẾ
1.Phương pháp lên men giấm là phương pháp cổ truyền sản xuất axit axetic. Thực chất của quá trình là oxi hoá ancol etylic bằng oxi không khí nhờ chất xúc tác men giấm:
${C_2}{H_5}OH + {O_2}\xrightarrow[{30 - {{35}^o}C}]{{men\,giấm}}C{H_3}COOH + {H_2}O$
Ngày nay, phương pháp này chỉ dùng sản xuất lượng nhỏ axit axetic để làm giấm ăn.
2.Oxi hoá anđehit axetic [điều chế từ etilen hoặc axetilen] trước đây là phương pháp chủ yếu để sản xuất axit axetic:
$2C{H_3}CHO + {O_2}\xrightarrow{{xt}}2C{H_3}COOH$
3.Oxi hoá ankan
Oxi hoá butan thu được axit axetic
Oxi hoá không hoàn toàn các ankan có mạch cacbon dài để tổng hợp các axit có phân tử khối lớn.
4.Từ metanol
Cho metanol tác dụng với cacbon oxit [có chất xúc tác thích hợp] thu được axit axetic
Đây là phương pháp hiện đại sản xuất axit axetic.
VI.ỨNG DỤNG
Các axit hữu cơ có ứng dụng trong nhiều lĩnh vực: làm nguyên liệu cho công nghiệp mĩ phẩm, công nghiệp dệt, công nghiệp hoá học, ...
Page 2
SureLRN