Hợp chất hữu cơ là gì? Khái niệm hợp chất hữu cơ và hóa học hữu cơ

Hợp chất hữu cơ có ở xung quanh ta, trong cơ thể sinh vật, con người, trong hầu hết các loại lương thực, thực phẩm, trong các loại đồ dùng… Từ thời cổ đại, con người đã biết sử dụng hợp chất này để phục vụ cuộc sống. Vậy hợp chất hữu cơ là gì? Cùng tìm hiểu khái niệm về hợp chất hữu cơ và hóa học hữu cơ trong bài viết dưới đây.

Hợp chất hữu cơ là gì?

Để tìm hiểu hợp chất hữu cơ là gì, người ta tiến hành thí nghiệm sau:

Thí nghiệm: Đốt cháy hợp chất hữu cơ là một cục bông trên ngọn lửa.

Tiến hành: Đốt cháy bông, úp ống nghiệm phía trên ngọn lửa đang đốt. Khi ống nghiệm mờ dần, xoay lại, rót nước vôi trong vào trong ống nghiệm, lắc đều.

Hiện tượng: Nước vôi trong vẩn đục màu trắng.

Nhận xét: Quá trình đốt cháy bông sinh ra khí CO2.

Tương tự, khi tiến hành thí nghiệm đốt cháy các hợp chất hữu cơ khác như cồn, nến, rượu… cũng đều thu được khí CO2. Điều này chứng minh rằng, trong thành phần của hợp chất hữu cơ phải có cacbon để khi đốt cacbon tác dụng với oxi sinh ra CO2.

Vì vậy, hợp chất hữu cơ là hợp chất của cacbon.

Lưu ý: Không phải toàn bộ các hợp chất của cacbon đều là hợp chất hữu cơ, đa số hợp chất hữu cơ là hợp chất của cacbon trừ CO, CO2, H2CO3, muối cacbonat kim loại, muối cacbua, muối xianua…

Đặc điểm chung của hợp chất hữu cơ

Đặc điểm cấu tạo:

• Nguyên tố bắt buộc có trong hợp chất hữu cơ là cacbon.

• Liên kết hoá học chủ yếu trong chất hữu cơ là liên kết cộng hoá trị.

Tính chất vật lí:

• Các hợp chất hữu cơ thường có nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi thấp (rất dễ bay hơi).

• Phần lớn các hợp chất hữu cơ không tan trong nước, nhưng tan nhiều trong các dung môi hữu cơ.

Tính chất hóa học:

• Các hợp chất hữu cơ thường dễ cháy và kém bền với nhiệt.

• Phản ứng hóa học của các hợp chất hữu cơ thường xảy ra chậm và theo nhiều hướng khác nhau trong cùng một điều kiện, nên tạo ra hỗn hợp sản phẩm.

Phân loại hợp chất hữu cơ

Có nhiều cách phân loại hợp chất hữu cơ, tuy nhiên, người ta hay dùng cách phân loại dựa theo thành phần các nguyên tố tạo nên hợp chất hữu cơ. Hợp chất hữu cơ được chia ra làm 2 loại: Hidrocacbon và dẫn xuất hidrocacbon.

• Hiđrocacbon là hợp chất hữu cơ mà trong phân tử chỉ có hai nguyên tố là cacbon (C) và hiđro (H). (Ví dụ: CH4, C2H4, C6H6,…)

• Dẫn xuất hiđrocacbon là hợp chất hữu cơ mà trong phân tử ngoài hai nguyên tố là cacbon và hiđro còn có các nguyên tố khác: oxi, nitơ, clo… (Ví dụ: C2H6O, C2H5O2N, CH3Cl,…)

Ngoài ra người ta còn phân loại hợp chất hữu cơ theo mạch cacbon:

• Hợp chất hữu cơ mạch vòng

• Hợp chất hữu cơ mạch không vòng.

Cấu tạo phân tử hợp chất hữu cơ như thế nào?

Cấu tạo phân tử hợp chất hữu cơ là công thức biểu diễn đầy đủ liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử. Khi nhìn vào công thức cấu tạo phân tử của hợp chất hữu cơ, ta có thể biết được rằng có bao nhiêu nguyên tử liên kết, số hóa trị và cả trật tự liên kết giữa các nguyên tử.

Hóa trị và liên kết giữa các nguyên tử

Trong các hợp chất hữu cơ cacbon luôn có hóa trị IV, hiđro hóa trị I, oxi hóa trị II.

Hóa trị được biểu diễn bằng nét gạch nối như sau:

Hóa trị của các nguyên tử trong hợp chất hữu cơ được biểu diễn bằng số liên kết của nguyên tử đó với các nguyên tử khác.

Trong phân tử hợp chất hữu cơ, các nguyên tử sẽ liên kết với nhau để tạo thành liên kết. Có thể là liên kết giữa 2 nguyên tử C và H, C và O hoặc C và C,…

Số liên kết tạo thành đối với một nguyên tử luôn bằng với hóa trị của nó.

Ví dụ 1: Xét cấu tạo của phân tử khí metan CH4 như sau:

Ví dụ 2: Xét cấu tạo của phân tử methanol CH3OH như sau:

Ví dụ 3: Xét cấu tạo phân tử khí etan CH3-CH3 như sau:

Mạch cacbon

Những nguyên tử cacbon trong phân tử hợp chất hữu cơ có thể liên kết trực tiếp với nhau tạo thành mạch cacbon.

Có 3 loại mạch cacbon:

• Mạch không phân nhánh (mạch thẳng)

• Mạch nhánh

• Mạch vòng

Trật tự liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử

Mỗi hợp chất hữu cơ có một trật tự liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử.

Ví dụ cùng công thức phân tử C2H6O có 2 chất: Rượu etylic (chất lỏng) và Đimetyl ete (chất khí)

Ta thấy: Hai chất trên có sự khác nhau về trật tự liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử. Đây là nguyên nhân làm cho rượu etylic có tính chất khác với đimetyl ete.

Công thức cấu tạo của hợp chất hữu cơ

Công thức biểu diễn đầy đủ liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử gọi là công thức cấu tạo.

Ví dụ:

Metan viết gọn là CH4

Rượu Etylic viết gọn: CH3-CH2-OH

Như vậy, công thức cấu tạo cho biết thành phần của phân tử và trật tự liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử.

Nếu thay đổi trật tự liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử sẽ tạo ra chất mới. Ví dụ, cùng có công thức phân tử là C2H6O nhưng có 2 loại chất khác nhau là rượu etylic (chất lỏng) và đimetyl ete (chất khí).

Hóa học hữu cơ là gì?

Hóa học hữu cơ là ngành hóa học chuyên nghiên cứu về các hợp chất hữu cơ và những chuyển đổi của chúng. Hóa học hữu cơ có các phân ngành khác nhau như hóa học dầu mỏ, hóa học polime, hóa học các hợp chất thiên nhiên… có vai trò quan trọng trong sự phát triển kinh tế, xã hội.

Xem thêm:

• Tìm hiểu về silic dioxit là gì? Ngành công nghiệp Silicat có ứng dụng gì?
• Silic và hợp chất của Silic: Chi tiết tính chất và ứng dụng
• Cacbon oxit (CO) là gì? Tính chất và các ứng dụng phổ biến

Bài tập về hợp chất hữu cơ và hóa học hữu cơ SGK kèm lời giải

Như vậy, chúng ta đã biết hợp chất hữu cơ là gì, khái niệm về hợp chất hữu cơ và hóa học hữu cơ. Từ những kiến thức trên, các bạn cùng vận dụng những kiến thức đó để giải một số bài tập sau.

Giải Bài 1 trang 108 SGK Hóa học 9

Dựa vào dữ kiện nào trong các dữ kiện sau đây để có thể nói một chất là vô cơ hay hữu cơ?

a) Trạng thái (rắn, lỏng, khí).

b) Màu sắc.

c) Độ tan trong nước.

d) Thành phần nguyên tố.

Bài giải:

Dựa vào thành phần nguyên tố (trường hợp d) để xác định một hợp chất là vô cơ hay hữu cơ.

Giải bài 3 trang 108 SGK Hóa học 9

Hãy so sánh phần trăm khối lượng của cacbon trong các chất sau: CH4, CH3Cl, CH2Cl2, CHCl3.

Bài giải:

Cách 1: Tính %mC trong từng chất rồi so sánh:

MCH4 = 16g/mol; MCH3Cl = 50,5g/mol; MCH2Cl2 = 85g/mol; CHCl3 =119,5g/mol

Trong CH4: %mC = 12 x 100% / 16 = 75%.

Trong CH3Cl: %mC = 12 x 100% / 50,5 = 23,7%.

Trong CH2Cl2: %mC = 12 x 100% / 85 = 14,1%.

Trong CHCl3: %mC = 12 x 100% / 119,5 = 10,04%.

Thành phần phần trăm khối lượng C trong các chất sắp xếp theo thứ tự sau:

CH4 > CH3Cl > CH2Cl2 > CHCl3

Cách 2: Phân tử các chất chỉ có 1 nguyên tử C nhưng phân tử khối tăng dần nên thành phần phần trăm khối lượng C trong các hợp chất được sắp xếp: CH4 > CH3Cl > CH2Cl2 > CHCl3.

Giải bài 1 trang 112 SGK Hóa học 9

Hãy chỉ ra những chỗ sai trong các công thức sau và viết lại cho đúng.

Bài giải:

Bài viết trên đây đã cung cấp đầy đủ thông tin về hợp chất hữu cơ là gì, khái niệm về hợp chất hữu cơ và hóa học hữu cơ. Hi vọng những thông tin này sẽ giúp bạn có thêm những kiến thức cơ bản về hợp chất này và ứng dụng chúng trong học tập cũng như thực tiễn.