So sánh nhiệt độ sôi của các chất hữu cơ

Master · 28/5/20

Nhiệt độ sôi của các chất
Nhiệt độ sôi phụ thuộc vào các yếu tố sau đây:

Liên kết hiđro
Độ phân cực phân tử
Khối lượng phân tử
Hình dạng phân tử

Nguyên tắc so sánh nhiệt độ sôi
Nguyên tắc 1: Hai hợp chất có cùng khối lượng hoặc khối lượng xấp xỉ nhau thì hợp chất nào có liên kết hiđro bền hơn sẽ có nhiệt độ sôi cao hơn.

Nguyên tắc 2: Hai hợp chất cùng kiểu liên kết hiđro, hợp chất nào có khối lượng lớn hơn sẽ có nhiệt độ sôi cao hơn.

Nguyên tắc 3: Hai hợp chất là đồng phân của nhau thì đồng phân cis có nhiệt độ sôi cao hơn đồng phân trans.(giải thích: Đó là do mô men lưỡng cực.Đồng phân cis mô men lưỡng cực khác 0, đồng phân trans có mô men lưỡng cực bằng 0 hoặc bé thua mô men lưỡng cực của đồng phân cis.

Nguyên tắc 4: Hai hợp chất là đồng phân của nhau thì hợp chất nào có diện tích tiếp xúc phân tử lớn hơn sẽ có nhiệt độ cao hơn hơn.

Nguyên tắc 5: Hai hợp chất có khối lượng bằng nhau hoặc xấp xỉ nhau, hợp chất nào có liên kết ion sẽ có nhiệt độ sôi cao hơn.

Nguyên tắc 6: Hai hợp chất hữu cơ đều không có liên kết hiđro, có khối lượng xấp xỉ nhau thì hợp chất nào có tính phân cực hơn sẽ có nhiệt độ sôi cao hơn.

Yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt độ sôi của các chất hữu cơ
Liên kết hiđro (Xét với các loại hợp chất khác nhau)
- Hợp chất có liên kết hiđro thì nhiệt độ sôi cao hơn hợp chất không có liên kết hiđro

VD: HCOOH > HCHO

- Liên kết hiđro càng bền, nhiệt độ sôi càng cao

VD: CH3COOH > C2H5OH > C2H5NH2

- Hợp chất có liên kết hiđro liên phân tử có nhiệt độ sôi cao hơn hợp chất có liên kết hiđro nội phân tử.

(với vòng benzen: o- < m- < p- )

Độ phân cực phân tử (Xét với các loại hợp chất khác nhau, không có liên kết hidro)
- Phân tử có độ phân cực lớn có nhiệt độ sôi cao hơn

(độ phân cực là mức độ chênh lệch về lực hút trong phân tử khi có nhóm hút electron)

este > xeton > anđehit > dẫn xuất halogen > ete > CxHy

-COO - > C = O > CHO > R – X > -O- > C – H

Khối lượng mol phân tử (xét với các chất đồng đẳng)
- Khối lượng phân tử lớn, nhiệt độ sôi càng lớn

Ví dụ: CH3COOH > HCOOH

Hình dạng phân tử (xét với các đồng phân)
- Hình dạng càng nhiều nhánh, nhiệt độ sôi càng thấp, nhiệt độ nóng chảy càng cao (do diện tích tiếp xúc phân tử giảm)

- Nhánh càng gần nhóm chức thì nhiệt độ sôi càng thấp

- Đồng phân cis có nhiệt độ sôi cao hơn đồng phân trans (do momen lưỡng cực lớn hơn).

Chú ý: Axit > ancol > amin > este > xeton > anđehit > dẫn xuất halogen > ete > CxHy

- Nếu có H2O: t(H2O) = 100oC > ancol có 3 nguyên tử C và < ancol có từ 4C trở lên

- Nếu có phenol: tphenol > ancol có 7C trở xuống và axit có ≤ 4C

Trình tự so sánh nhiệt độ sôi
Phân loại liên kết Hidro và không liên kết Hidro

Nhóm liên kết Hidro: Loại liên kết hidro → Khối lượng → Cấu tạo phân tử
Nhóm không lk Hidro: Khối lượng → Cấu tạo phân tử

Master · 28/5/20

CHUYÊN ĐỀ SO SÁNH NHIỆT ĐỘ SÔI,TÍNH AXIT,BAZƠ

I Nhiệt độ sôi của các chất

Các yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt độ sôi , nghĩa là ảnh hưởng đến lực hút giữa các phân tử gồm có
- Khối lượng phân tử
- Liên Kết H
- Moomen Lưỡng cực của phân tử
- Lực phân tán london ( 1 dạng của lực Van der Waals)

Các yếu tố trên cũng ảnh hưởng đáng kể đến độ tan trong nước của các chất hữu cơ , mà quan trọng nhất là liên kết H.

1 ảnh hưởng của liên kết H đến nhiệt độ sôi :

Liên kết giúp các phân tử ràng buộc với nhâu chặt chẽ hơn , nên cần nhiệt độ sôi cao hơn trong trương hợp ko tạo dc liên kết H của butan Và ancol etylic

2 lực van der waals

A định nghĩa : lực hút van der waals là lực hút tĩnh điện giữa các phân tử do sự phân cực tam thời trong phân tử

B phân loại
+ Lực định hướng : xuất hiện trong các phân tử có cực như dẫn xuất halogen
+ Lực khuếch tán : các phân tử ko cực
Lực hút van der waals cũng thuộc loại lực tương tác yếu , ảnh hưởng dến nhiệt độ sôi tương tự như lực H có liên kết van der waals thì nhiệt độ sôi cao hơn .

3 Mômen lưỡng cực :

Xuất hiện khi có sự phân bố điện tích ko đều , có trọng tâm tích điện dương Và âm ko trùng nhau , nên xuất hiện lưỡng cực sẽ có nhiệt độ sôi cao ,tan tôt trong các dung môi phân cực

VD : aminoacid hoặc muối amoniclorua…

4 lực phân tán london

Nói tóm tắt về sự ảnh hưởng của lực này lên nhiệt độ sôi : Lực này xuất hiện khi mômen lưỡng cực tạm thời gây ra do cảm ứng tù các phân tử kế cận khi chúng tiến đến gần nhau

+ Diện tích bề mặt càng lớn phân tử càng lớn thì lực hút càng mạnh lực london càn mạnh -> nhiệt độ sôi thấp
Lực phân tán london giải thích cho chúng ta hiện tượng các đồng phân có nhiệt độ sôi khac nhâu ( do đồng phân nào có mạnh dài hơn ->lực london mạnh hơn à nhiệt độ sôi cao hơn )

Các chú ý khi làm bài tập so sánh nhiệt độ sôi
Các bài thường gặp trong đề thi hoặc các bộ đề thi để luyện tập đó là sắp xếp theo chiều tăng dần hoặc giảm dần nhiệt độ sôi , với kiểu dạng đề thi nhue thế chúng ta chỉ cần nắm rõ các tiêu chí sau.

I/ với hidrocabon
- Đi theo chiều tăng dần của dãy đồng đẳng ( ankan ,anken ,ankin , aren ..) thì nhiệt độ sôi tăng dần vì khối lượng phân tử tăng .
- Với các ankan <anken <ankin <aren (lí do : khối lượng phân tử tương đương nhưng do tăng về số liên kết pi nên dẫn đến nhiệt độ sôi cao hơn mất thêm năng lượng để phá vỡ liên kết pi
- Đối với các đồng phân nào có mạnh dàn hơn thì có nhiệt độ sôi cao hơn (đọc thêm phần lực london)
- Với các dẫn xuất R-X ( R: hidrocabon như anken ,ankan …
X : thường là halogen……)
- dẫn xuất của halogen của anken sôi và nóng chảy ở nhiệt độ sôi thấp hơn dẫn xuất của ankan tương ứng .
- dẫn xuất ben zen : đưa 1 nhóm thế đơn giẩn vào vòng ben zen sẽ làm tăng nhiệt độ sôi .

II/ Với hợp chất chứa nhóm chức

a/ 2 chất cùng dãy đồng đẳng chất nào có khối lượng phân tử lớn hơn thì nhiệt độ sôi lớn hơn

b/ Xét với các hợp chất có nhóm chức khác nhau

nhiệt độ sôi của ancol ,andehit ,acid ,xeton và este tương ứng như sau :
acid >ancol >amin >andehit , xeton Và este
xeton >andehit

C/ chú ý với ancol Và acid :
- Các gốc dẩy e (CH3,C2H5….) sẽ làm tăng nhiệt độ sôi do liên kết H bền hơn
VD : CH3COOH<C2H5COOH
- Các gốc hút e (Phenyl,Cl-,I-…..) sẽ làm giẩm nhiệt độ sôi do liên kết H kém bền hơn (độ hút e giảm dần theo thứ tự F>Cl>Br>I , gốc hút càng mạnh càng làm giảm nhiệt độ sôi và càng xa nhóm chức thì lực tương tác lại càng yếu đi )
D/ chú ý với các hợp chất thơm có chứa nhóm chức –OH ,-COOH ,-NH2
- Nhóm thế loại 1 ( chỉ chứa các liên kết sigma như :CHkhác , C3H7 …) có tác dụng đẩy e vào nhân thơm làm liên kết H trong chứ kém bền hơn nên làm tăng nhiệt độ sôi .
- Nhóm thế loại 2 ( chứa liên kết pi như NO2 ,C2H4 …) có tác dụng hút e của nhân thơm làm liên kết H trong chức kém bền đi nên làm giảm nhiệt độ sôi .
- Nhóm thế loại 3 ( các halogen : -Br ,-Cl ,-F ,-I ..) có tác dụng đẩy e tương tự như nhóm thế loại 1.

Kết Luận :
- Với các hợp chất đơn giản thì chỉ cần xét các yếu tố chủ yếu là khối lượng phân tử và liên kết H để so sánh nhiệt độ sôi của chúng.
- Với các hợp chất phức tạp thì nên xét đầy đủ tất cả các yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt độ sôi để đến kết quả chính xác nhất.

II / Dạng Toán so sánh tính acid và bazo :

1/ Tính acid :
Đây là 1 dạng bài tập lý thuyết thường gặp chúng ta sẽ xét các yếu tố ảnh hưởng đến tính acid :
Trước hết so sánh tính acid là so sánh cái gì ? so sánh tính acid là so sánh khả năng phân li cho proton H+ tùy thuộc vào sự phân cực cảu liên kết –O-H :
- Các nhóm đẩy e sẽ làm giảm sự phân cực liên kết O-H nên H kém linh động hơn , khả năng phân li giảm nên tính acid giảm .
- Các nhóm hút e làm tăng sự phân cực liên kết O-H nên H linh động G CH3 trong acid axetic có tác dụng đẩy e làm giảm sự phân cực của liên kết O-H , ntu H trong nhóm –OH kém linh động , nên acid axetic có tính acid yếu hơn của HCOOH .
VD : so sánh tính acid của acid Clo Axetic và acid DicloAxetic :
Các nguyên tử Clo có tác dụng hú e làm tăng sự phân cực của liên kết –OH nên nguyên tử H trong nhóm –OH linh động hơn (các dẫn xuất halogen của acid axetic có tính acid mạnh hơn so với acid axetic ) ,nhưng acid dicloAxetic do tác dụng của 2 nhóm hút nên tính acid mạnh hơn .
Chú ý : với các dẫn xuất halogen thì khả năng hút e như sau :F>Cl>Br>I
VD : So sánh tính acid của CH3COOH và C6H5COOH
Acid benzoic có gốc phenyl hút e mạnh nhờ liên hợp proton –pi đáng lẽ ra sẽ làm cho tính acid tăng mạnh nhưng do tính kị nước rất lớn nên cản trở sự phân li của H+ nước nân ko có tác dụng gì đến tính acid , vì vậy acid benzoic có tính acid bé hơn acid axetic .
**Chú ý : trật tự tính acid là :acid >phenol>ancol .
--Tính acid của HCHC giảm dần khi liên kết với các gốc hidrocabon (HC)sau

gốc HC có 3 liên kết > gốc HC thơm >gốc HC chứa liên kết đôi>Gốc HC no.)
-- Nếu HCHC cùng liên kết với các gốc đẩy điện tử (gốc hidrocabon no ) thì gốc acid giảm dần theo thứ tự : gốc càng dài càng phức tạp ( cacngf nhiều nhánh ) thì tính acid càng giảm .
- -Nếu các hợp chất hữu cơ cùng liên kết với các gốc đẩy điện tử nhưng trong gốc này lại chứa các nhóm hút điện tử (halogen)thì tính acid tăng giảm theo thứ tự sau:
+ cùng 1 nguyên tử halogen ,càng xa nhóm chức thì tính càng giảm.

2/ Tính bazo
Chịu ảnh hưởng của các yếu tố tương tự như acid
Tính bazo có dc cảu amin là do đôi e tự do trên N (của chức NH2) gây ra . Đôi e càng linh đọng thì tính bazo càng tang , cụ thể như sau :
- Nhóm đẩy e ( gốc ankyl như CH3…) sẽ làm tăng sự linh động cảu đôi e tự do trên nito nên tính bazo tăng .
- Nhóm hút e (gốc pheyl , liên kết bội …) sẽ làm giảm sự linh động cảu đôi e tự do trên nito nên tính bazo giảm .
- Ngoài ra ta xét hiệu ứng chắn ko gian đối với amin bậc 3 : tuy có nhiều nhóm đẩy e nhưng do chúng án ngữ ko gian lớn làm ko gian quyay của đôi e tự do ít đi nên tính bazo giảm