I. CÔNG THỨC PHÂN TỬ
1. Khái niệm
Công thức phân tử cho biết thành phần nguyên tố và số lượng nguyên tử của từng nguyên tố có trong phân tử hợp chất hữu cơ.
Ví dụ: Methane có công thức phân tử là CH4, gồm 1 nguyên tử carbon và 4 nguyên tử hydrogen.
2. Cách biểu diễn công thức phân tử hợp chất hữu cơ
a. Công thức tổng quát
Công thức tổng quát cho biết các nguyên tố có mặt trong phân tử của hợp chất hữu cơ.
Ví dụ: Công thức CxHy (x, y là số nguyên dương) cho biết phân tử này có chứa nguyên tử C và H.
b. Công thức đơn giản nhất
Công thức đơn giản nhất cho biết tỉ lệ tối giản của các nguyên tử trong phân tử hợp chất hữu cơ.
Ví dụ: Glucose C6H12O6 có công thức đơn giản nhất CH2O với tỉ lệ nguyên tử C : H : O lần lượt là 1 : 2 : 1.
II. LẬP CÔNG THỨC PHÂN TỬ HỢP CHẤT HỮU CƠ
1. Xác định phân tử khối bằng phương pháp khổ khối lượng
Phổ khối lượng cho biết khối lượng phân tử hợp chất hữu cơ dựa vào mảnh ion phân tử [M+] có giá trị m/z lớn nhất.
Ví dụ: Phổ khối lượng (MS) của acetic acid có peak ion phân tử [M+] ứng với giá trị m/z = 60.
2. Lập công thức phân tử hợp chất hữu cơ
Xét hợp chất có công thức phân tử là CxHyOz.
- Từ % nguyên tố, ta lập tỉ lệ C : H : O theo số nguyên tối giản p : q : r . Từ đó, ta có công thức đơn giản nhất là CpHqOr.
\(x : y : z = \frac{\% C}{12} : \frac{\% H}{1} : \frac{\% O}{16} = p : q : r\)
- Mối liên hệ giữa công thức phân tử và công thức đơn giản nhất:
\(C_{x}H_{y}O_{z}=\left(C_{p}H_{q}O_{r}\right)_{n}\)
với n là số nguyên dương
- Từ phân tử khối của hợp chất hữu cơ, ta xác định được giá trị của n.
Ví dụ: Ethanol có phần trăm khối lượng của carbon, hydrogen, oxygen lần lượt là 54,54%, 9,10% và 36,36%. Khối lượng mol phân tử bằng 88,0 g/mol.
Ta có:
\(x:y:z=\frac{54,54}{12}:\frac{9,10}{1}:\frac{36,36}{16}\thickapprox4,55:9,1:2,27\thickapprox2:4:1\)
⇒ Công thức đơn giản nhất của ethanol là C2H4O.
⇒ Công thức phân tử có dạng (C2H4O)n.
Mà khối lượng phân tử M = 88 g/mol ⇒ \(n=\frac{88}{12.2+4+16}=2\).
\(\Rightarrow\) Công thức phân tử của ethanol là C4H8O2.
