BÀI S 09: AXIT CACBOXYLIC
A) Lý thuy t:ế
1) Đ nh nghĩa, phân lo i và tên g i các axit:
a) Đ nh nghĩa:
+ Axit cacboxylic nh ng h p ch t h u c ch a nhóm cacboxyl -COOH liên k t ơ ế
v i g c hiđrocacbon ho c v i nguyên t H.
+ Khác v i tr ng h p r u nhóm OH không liên k t tr c ti p v i nguyên t C có liên ườ ượ ế ế
k t ếπ, nhóm -COOH th liên k t tr c ti p v i các liên k t ế ế ế π phân t v n b n
v ng.
+ H n n a nhóm -COOH có th liên k t v i m t nguyên t H t o ra axit fomic r t đ cơ ế
bi t. Hai nhóm -COOH có th liên k t v i nhau t o ra m t axit hai ch c axit Ôxalic. ế
b) Ph ân lo i:
+ Tuỳ theo g c hiđrocacbon mà ng i ta phân lo i các axit thành: ườ
- axit no: axit fomic (HCOOH); axit axêtic (CH3COOH); axit panmitic (C15H31COOH),
axit Stearic (C17H35COOH) ...
- axit không no: acrylic (CH2=CH-COOH); axit metacrylic (CH2=C(CH3)-COOH), axit
Ôleic (C17H33COOH), axit Linoleic (C17H31COOH) ...
- axit th m: axit benzoic (Cơ6H5COOH)
+ Tuỳ theo s l ng nhóm ch c -COOH ng i ta chia thành axit đ n ch c axit đa ượ ườ ơ
ch c. Axit đa ch c nh t là axit ôxalic (COOH) 2, axit Malonic HOOCCH2COOH, axit
Adipic HOOC-(CH2)4-COOH; axit phtalic (các đ ng phân octo; meta và para) ...
c) Tên g i:
+ Tên g i qu c t c a axit g m có: Axit + Tên c a hiđrocacbon t ng ng + oic ế ươ
Thí d : CH3COOH g i axit etanoic; C4H9COOH: axit pentanoic; (CH3)2CHCOOH: axit
2 - metylpropanoic....
+ Trong ch ng trình ph thông ít đ c p các axit c u t o ph c t p nên khi g iươ
tên các axit ng i ta hay s d ng tên thông th ng:ườ ườ
- Tên axit do ngu n g c tìm th y: axit fomic tìm th y t ki n đ ; axit axetic tìm th y ế
trong d m ăn....
- Tên t g c hiđrocacbon:
axit propionic(CH3CH2COOH); axit n - butiric (CH3CH2CH2COOH),...
d) C u t o phân t :
+ Nhóm COOH trong phân t axit là t h p c a nhóm cacbonyl phân c c m nh v phía
nguyên t ôxi và nhóm OH cũng phân c c m nh v phía ôxi.
+ Do s liên h p π gi a liên k t C=O đôi electron p c a ôxi n electron d ch ế
chuy n v phía nhóm CO nên nguyên t H liên k t v i nguyên t ôxi tr nên linh ế
đ ng. Hi u ng hút e v phía ôxi nguyên nhân làm cho H liên k t v i nguyên t ôxi ế
tr nên r t linh đ ng đ n m c th hi n tính axit. ế
+ N u l y axit HCOOH làm ch t đ so sánh v i gi đ nh r ng nguyên t H không làmế
cho nguyên t H linh đ ng h n. Các nhóm ankyl các nhóm đ y e nên H s kém linh ơ
đ ng d n trong dãy đ ng đ ng c a axit axetic khi g c R càng l n. Do liên h p π nên
axit không no th ng m nh h n axit no có cùng s nguyên t C.ườ ơ
+ Nguyên t H trong axit đ đi u ki n đ t o ra liên k t H gi a các phân t . Đi u đó ế
th hi n qua tính axit đ tan trong n c c a các axit cũng nh nhi t đ sôi c a các ướ ư
axit cao h n các h p ch t có kh i l ng phân t t ng đ ng. ơ ượ ươ ươ
2) Tính ch t v t lí c a các axit thông d ng:
+ Axit fomic sôi 100,5oC, h ng s axit b ng K a = 10-2; mùi x c, gây ng a (nh ư
ki n đ t), gây đông t protit.ế
+ Axit axetic có nhi t đ sôi b ng 118 oC, Ka = 1,8 10-5, v chua c a d m.
+ Axit acrylic CH2=CH-COOH đ i di n cho các axit không no.
+ Axit lactic CH3CH(OH)COOH xu t hi n trong c th khi có d u hi u m t m i. ơ
+ Axit Benzoic C6H5COOH không tan trong n c, di t n m m c đ i di n cho axitướ
th m, ngoài ra còn các axit th m khác nh axit o - phtalic, axit m - phtalíc (hay cònơ ơ ư
g i là iso - phtalic) và p - phtalic (hay tere -phtalic).
+ Axit Panmitic C15H31COOH d u c , d u d a.
+ Axit Stearic C17H35COOH dàu bông gai lanh tr u...
+ Axit Oleic C17H33COOH d u th c v t 1 liên k t đôi ế
CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH, d ng cis tên oleic còn d ng trans tên axit
elaidic.
+ Axit Linoleic C17H31COOH có 2 liên k t đôi: ế
CH3(CH2)4CH=CH CH2CH=CH(CH2)4COOH
+ Axit oxalic HOOC-COOH; Malonic HOOCCH2COOH; Sucinic HOOCCH2CH2COOH,
Glutaric HOOC- (CH2)3-COOH; Adipic HOOC-(CH2)4-COOH; HOOC CH=CH- COOH
d ng cis tên axit maleic còn d ng trans tên axit fumaric; Butendioic HOOC-
CH=CH-COOH.
+ Các axit cacboxylic nhi t đ sôi cao h n h n các r u cùng s nguyên t C hay ơ ượ
các phân t cùng kh i l ng phân t khác do t o thành liên k t H b n v ng (H linh ượ ế
đ ng h n) gi a hai hay nhi u phân t axit. T ng t các r u ba axit đ u dãy tan ơ ươ ượ
h n trong n c, axit có 4, 5 nguyên t C tan đ c. Các axit có t 6 nguyên t C tr lên ướ ượ
h u nh không tan trong n c. ư ướ
3) Tính ch t hóa h c:
a) Tính axit:
+ Axit cacboxilic phân li thành ion trong dung d ch t o môi tr ng axit. ườ
+ Tác d ng v i kim lo i, ôxit kim lo i, hyđroxit (baz ), mu i c a axit y u h n. ơ ế ơ
CH3COOH + Mg (CH3COO)2Mg + H2
CH3COOH + CuO Cu(CH3COO)2 + H2O
3 CH3COOH + Al(OH)3 Al (CH3COO)3 + 3 H2O
2 CH3COOH + CaCO3Ca(CH3COO)2 + H2O + CO2
+ A xít cacboxilic axit y u nên khi cho mu i axetat kim lo i tác d ng v i axit m nhế
(HCl hay H2SO4 ch ng h n) d dàng nh n ra mùi gi m đ c tr ng. Ph n ng này đ c ư ượ
s d ng đ nh n ra mu i axetat và đi u ch axit trong phòng thí nghi m. ế
b) Đ c bi t:
+ Khi H2SO4 đ c làm xúc tác đun nóng axit tham gia ph n ng este hóa v i các
ch t nhóm OH. Khi không xúc tác ph n ng x y ra theo c hai chi u thu n
ngh ch th c n H ế 2SO4 đ c đ l y b t n c đ ng th i n u tách s n ph m este ra ướ ế
kh i khu v c ph n ng s đ t hi u su t cao.
CH3COOH + C2H5OH H2SO4 đ, to CH3COOC2H5 + H2O
+ Các ph n ng c a ph n g c hiđrocacbon nh ph n ng c ng (vào liên k t ư ế π) trùng
h p; ph n ng th (n u là g c no và th m). ế ế ơ
CH2=CH-COOH + Br2CH2Br-CHBr-COOH
CH3-(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH + H2 Ni, to CH3(CH2)14COOH
n CH2=CH-COOH (-CH2-CH-)n
COOH
CH3COOH + Cl2 a’s’k’t’ Cl-CH2COOH + HCl
- Axit monocloaxetic tính axit m nh h n axit axetic kho ng 80 l n (do liên k t Cl-C ơ ế
phân c c v phía Clo). Mu i c a axit cloaxetic th ng có tác d ng di t c làm r ng ườ
cây. Tuy nhiên ng d ng c a nó th ng đ c s d ng đ t ng h p các ch t 2, 4 - ườ ượ
D axit 2,4 - điclophenoxiaxetic hay 2,4,5 - T axit 2,4,5 - triclophenoxiaxxetic. Các
ch t này n u s d ng l ng nh tac d ng kích thích sinh tr ng th c v t ế ượ ưở
nh ng n ng đ l n tác d ng di t c làm r ng cây (Ch t đ c da cam ch aư
50% 2, 4 - D 50% 2, 4, 5 - T d ng este n -butilic. Trong s n ph m 2, 4, 5 - T
l n t p ch t Dioxin).
+ Nhóm COOH nhóm th lo i 2 đ nh h ng meta khi th c hi n ph n ng th vàoế ướ ế
vòng benzen.
C6H5COOH + HNO3H2SO4 đ, to m - NO2 - C6H4 - COOH + H2O
+ HCOOH th tham gia ph n ng tráng g ng, ph n ng v i Cu(OH) ươ 2/ki m (dung
d ch Fehling).
HCOOH + 2 AgNO3 + 4 NH3 + H2O (NH4)2CO3 + 2 Ag + 2 NH4NO3
4) Đi u ch ng d ng: ế
a) Đi u ch axit axetic: ế
- Ph ng pháp hóa h c: Có th t ng h p axit axetic t etylen b ng ph n ng v i ôxi v iươ
xúc tác PdCl2/CuCl2 100oC 30 at hay t axetylen b ng ph n ng h p n c v i ướ
xúc tác là HgSO4 80oC r i ôxi hóa b ng O 2/Mn2+ 70oC). M t trong các ph ng pháp ươ
hi n đ i nh t ph n ng đi u ch axit axetic b ng cách ôxi hóa n-Butan (m t s n ế
ph m c a công nghi p d u khí) b ng oxi c a không khí và xúc tác.
+ T etylen:
CH2=CH2 + O2 PdCl2/CuCl2, 100oC, 30 at 2 CH3CH=O
+ T axetylen:
CHCH + H2OHgSO4; 80oC CH3CH=O
+ Ô xi hoá andehit axetic:
2 CH3CH=O + O2Mn(CH3COO)2, 70oC 2 CH3COOH
CH3CH2CH2CH3 + 2,5 O2 180oC, 50 at, xt 2 CH3COOH + H2O
- Ph ng pháp lên men ph ng pháp c đi n nh t. Nguyên li u đ c dùng r uươ ươ ượ ượ
nh t (<10o) đ c ôxi hoá b ng ôxi không khí thành axit axetic nh tác d ng c a menượ
Mycoderma aceti.
2 CH3- CH2 - OH + O2Men CH3-COOH + 2 H2O
Con men Mycoderma Aceti c n ôxi đ s ng ho t đ ng ôxi hoá r u. Tuỳ thu c ượ
vào cách b trí thùng lên men, ho t đ ng th i khí l p men hai ph ng pháp: ươ
Ph ng pháp lên men Pastervà ph ng pháp Schutzenberg. Ph ng pháp Paster dùngươ ươ ươ
cách cho l p váng gi m n i trên m t dung d ch r u và gi m, th i khí ôxi. R u đ c ượ ượ ượ
cho c n th n t trên xu ng t n l p dung d ch đ kh i l m v cái gi m. Ph ng pháp ươ
Schutzenberg dùng l p v bào đ làm ch t mang cái gi m. R u nh t đ c th i t ượ ượ
trên xu ng còn không khí th i ng c t d i lên.th th y ngay r ng ph ng pháp ượ ướ ươ
Schutzenberg có hi u qu h n. Nhân dân ta th ng làm gi m b ng cách cho men gi m ơ ườ
vào n c mía, n c m t vào các v i nh . Trong tr ng h p này đ ng đ c lên menướ ướ ườ ườ ượ
thành r u r i m i thành gi m. Mu n gi m mùi th m ng i ta cho thêm qu chínượ ơ ườ
nh chu i d a. C n l u ý r ng khi h t r u thì con men l i tiêu hu gi m nên c nư ư ế ượ
ph i tính th i h n sao cho n ng đ gi m đ t c c đ i lo i b con men thu l y
gi m.
- Ph ng pháp ch ng g : Ng i ta ti n hành ch ng khan g trong n i kín 400 -ươ ư ườ ế ư
500oC. S n ph m t o ra m t ch t nh a đen (g i h c ín hay gudron) m t h n
h p l ng nh h n, g m n c, mêtanol, axit axetic axeton. Cho vôi s ng vào h n ơ ướ
h p l ng, đun đ n khan thu đ c mu i canxi axetat. Cho ch t r n còn l i tác d ng v i ế ượ
dung d ch axit sunphuric r i ch ng c t l y axit axetic. ư
+ Các axit khác nh axit acrylic, axit benzoicth đi u ch b ng các ph ng pháp hoáư ế ươ
h c khác nhau.
b) ng d ng:
+ Trong t ng h p h u c axit axetic đ c dùng đ đi u ch axeton, etylaxetat, i - ơ ượ ế
amylaxetat, các d c ph m, polime, ch t di t c ...ượ
+ Trong đ i s ng hàng ngày ng i ta s d ng dung d ch CH ườ 3COOH n ng đ th p (t 3
đ n 6 %) đ làm d m ăn và trong n u n ng.ế ướ
+ Các mu i axetat nhôm hay crôm đ c dùng làm ch t c m màu trong công nghi p ượ
nhu m.
5) Tính ch t hóa h c c a các mu i:
+ Mu i c a axit h u c mu i c a các axít y u nên b axit m nh đ y ra kh i mu i ơ ế
(axit không bay h i) đui c s d ng đ đi u ch axit h ũ c , trong tách ch t hay tinhơ ượ ế ư ơ
ch ch t.ế
+ Mu i Natri, Kali c a axit cao (> 12 C) có tác d ng t y r a nên dùng làm phòng.
(Chú ý phòng s m t tác d ng khi s d ng v i n c c ng t o k t t a mu i v i ướ ế
Ca2+ và Mg2+).
+ Khi nung v i ki m thì x y ra ph n ng đêcacboxyl hóa t o ra hyđrocacbon và Na 2CO3.
Khi nung trong ng nghi m thu tinh c n tr n thêm vôi s ng CaO đ ngăn c n ph n
ng c a NaOH v i thu tinh (SiO 2 d gây cháy và tai n n).
+ Nung khan mu i natri v i xúc tác là ThO 2 thu đ c xêton và mu i cacbonat.ượ
+ Đi n phân dung d ch mu i cacboxylat thu đ c H ượ 2 NaOH catôt, CO2
hyđrocacbon ghép anôt.
B) Các bài t p:
1. Vi t công th c c u t o các đ ng phân axit c a các ch t công th c phân t sau:ế
C3H6O2, C4H8O2; C4H6O2.
2. Trình bày tính ch t c a axit cacboxylic thông qua ph n ng c a m t axit v i Al,
CaO, Ca(OH)2, CaCO3, n-Propylic v i H2SO4 đ làm xúc tác.
3. G i tên qu c t hay tên thông th ng c a các axit sau: ế ườ
a) CH3 - CH2 - CH2 - COOH b) CH3 - C (CH3)2 - CH (C2H5) - COOH
b) ClCH2 - C(CH3)NO2 - C(CH3)(C2H5) - CCl (CH(CH3)2) - CBr(CH3) - COOH
d) CH2=C(CH3) - COOH.
4. Vi t công th c c u t o các axit sau:ế
a) axit 2-clo,3-etyl, 3,4,4 - trimetylpentanoic
b) axit 4 - hyđroxi, 5-metylhexanoic.
c) axit picric
d) axit 2,4 - điclophenoxiaxetic
5. Xác đ nh công th c c u t o c a :
a) M t ch t A có công th c phân t là C 3H6O2 khi:
+ A làm tan đá vôi;
+ A không tác d ng v i NaOH tham gia ph n ng tráng g ng tác d ng đ c v i ươ ượ
Na kim lo i gi i phóng khí;
+ Tham gia ph n ng tráng b c nh ng không tác d ng v i NaOH hay Na. ư
6. a) So sánh nhi t đ sôi c a các ch t trong dãy sau: R u etylic, Etylclorua, đietylete ượ
và axit axetic.
b) Hãy s p x p các ch t theo chi u tăng d n nhi t đ sôi và gi i thích ng n g n: ế
CH3COOH; HCOOCH3, CH3CH2COOH; CH3COOCH3; CH3CH2OH
7. So sánh nhi t đ sôi c a 3 ch t sau, gi i thích và nêu cách nh n bi t chúng trong các ế
l đ ng riêng bi t:
HCOOH CH3CHO C2H5OH
TS (oC) 100,5oC 21,0 78,3
M (đvC) 46 44 46
8. So sánh tính ch t axit các ch t trong d y:
a) ICH2COOH; Cl2CHCOOH; CH3COOH; F2CHCOOH và C6H5OH.
b) ClCH2COOH, HCOOH, BrCH2COOH, FCH2COOH và C2H5OH
9. Gi i thích và so sánh tính axit m nh y u c a các axit sau đây: ế
Cl3COOH; Cl2CHCOOH; CH3COOH; ClCH2COOH, BrCH2COOH.
10. So sánh c u t o và tính ch t hóa h c c a axit acrylic và axit propionic. N u cho 10 g ế
h n h p hai axit trên tác d ng v i 50 g dung d ch n c brom đi u ch b ng các đi n ướ ế
phân hoàn toàn 23,8 g KBr v i đi n c c tr màng ngăn x p . Sau ph n ng th y ơ
l ng Brôm gi m còn m t n a. Xác đinh % kh i l ng h n h p đ u? ượ ượ
11. Axit fomic th kh đ c Cu(OH) ượ 2 AgNO3/NH3 gi ng nh anđêhit fomic. Gi i ư
thích và vi t PTPU?ế
12. Trình bày ph ng pháp phân bi t 4 ch t l ng riêng bi t: ươ
HCOOH; CH3COOH; CH3CH2CHO và CH2 = CH-COOH.
13. Cho lên men gi m 1 lít r u etylic 8 ượ o Hãy tính th tích không khí t i thi u c n cho
quá trình lên men? Cho Dr uượ = 0,8 g/ml, h = 100%. (155,8 lit)
14. th đi u ch đ c bao nhiêu kg axit axetic t 100 kg đ t đèn ch a 4% t p ế ượ
ch t, cho bi t hi u su t c a quá trình = 100% ế
15. Vi t ph ng trình các ph n ng theo dãy bi n hóa sau:ế ươ ế
a) C2H6 C2H5Cl C2H5OH CH3CHO CH3COOH
b) C6H5CH3P Q R S
c) Al4C3+ HCl E + X (An ninh 98)
E Y + Z (1500oC, làm l nh nhanh)
CH3COOH + Y A
A B (trùng h p)
B + n NaOH C + D
C + NaOH E + F
A + NaOH C + G
F + X + H2O H+ L
16. Tính th tích êtylen (đktc) c n đ đi u ch 1 t n axit axetic v i hi u su t = 100%? ế
17. Cho 3,11 g m t axit đ n ch c no hoà tan thành 1 lít dung d ch A. L y 10 ml dung ơ
d chA trung hoà v a đ v i 8,4 ml dung d ch NaOH 0.05 M. Xác đ nh CTPT g i tên
axit?
18. Trung hoà 7,76 gam h n h p hai axit đ n ch c no đ ng đ ng liên ti p b ng dung ơ ế
d ch NaOH 0,1 M thu đ c 10,4 g mu i. Xác đ nh CTPT c a mu i th tích dung ượ
d ch NaOH đã dùng.
19. Cho 7,2 g m t axit h u c Atác d ng v i Na d thu đ c 1,12 lít H ơ ư ượ 2 (đktc) Xác đ nh
CTPT c a A cho MA< 100 tính kh i l ng dung d ch Br ượ 2 16% tác d ng v a đ v i
l ng axit trên. ượ
20. Axit lactic v a nhóm ch c r u v a ch a nhóm ch c axit. Hãy vi t ượ ế
ph ng trình ph n ng c a axit v i Na, KOH và Cươ 2H5OH (có H2SO4 đ 40oC).
21. Cho hai ch t h u c A B cùng CTPT C ơ 3H4O2. B không tác d ng v i K kim
lo i. Vi t ph ng trình ph n ng c a A v i Na ế ươ 2CO3, r u ettylic ph n ng trùngượ
h p c a A, ph n ng c a B v i dung d ch KOH.
22. Trình bày ph ng pháp hóa h c đ tách l y axit axetic nguyên ch t t m t lo i axitươ
axetic có t p ch t là axeton và metanol.
23. Ôxi hóa m t r u đ n ch c A b ng ôxi xúc tác thu đ c h n h p X ch a ượ ơ ượ
andehit, axit, n c r u d . L y m g X tác d ng v i Na v a đ thu đ c 8,96 l Hướ ượ ư ượ 2
(đktc) h n h p Y. Cho Y bay h i thu đ c 48,8 g ch t r n. N u l y 4 m g h n h p ơ ượ ế
X tác d ng v i Na 2CO3 d thu đ c 8,96 lit khí (đktc). Hãy xác đ nh % kh i l ngư ượ ượ