Củng cố thêm kiến thức hữu ích về axit cacboxylic

Trong chuyên đề hóa lớp 11, chắc hẳn các bạn học sinh đã học đến axit cacboxylic. Kỳ thi cuối kỳ sắp đến rồi, hãy cùng Giấy Hải Tiến ôn tập lại toàn bộ kiến thức về loại axit này để đạt thành tích tốt nhất trong các kỳ thi nhé! 

 Axit cacboxylic là gì? Phân loại các nhóm axit 

Axit cacboxylic là những hợp chất hữu cơ mà trong phân tử có chứa nhóm -COOH (cacboxyl) được liên kết trực tiếp với nguyên tử hiđro hoặc cacbon. Ví dụ: H-COOH, C2H5−COOH, HOOC-COOH...Trong đó, nhóm cacboxyl (-COOH) được gọi là nhóm chức của axit cacboxylic.

Axit cacboxylic là những hợp chất hữu cơ mà trong phân tử có chứa nhóm -COOH

Dựa vào đặc điểm cấu tạo của  số nhóm cacboxyl và gốc hiđrocacbon, các axit được chia thành những nhóm sau: 

Nhóm Axit no, đơn chức, mạch hở

Là những phân tử có gốc ankyl hoặc nguyên tử hiđro liên kết với một nhóm -COOH. Nhóm axit này lập thành dãy đồng đẳng axit no, đơn chức, mạch hở với công thức cấu tạo thu gọn chung là CnH2n+1COOH với n⩾0. Hoặc công thức phân tử chung là CmH2mO2 với m⩾1. Ví dụ cụ thể: HCOOH, CH3−COOH...

Nhóm Axit không no, đơn chức, mạch hở

Là những phân tử có gốc hiđrocacbon không no, mạch hở liên kết với một nhóm -COOH. Chẳng hạn như: CH2=CH−COOH;CH3[CH2]7CH=CH[CH2]7COOH...

Một số loại axit cacboxylic phổ biến 

Nhóm Axit thơm, đơn chức

Là những phân tử có gốc hiđrocacbon thơm liên kết với một nhóm -COOH. Chẳng hạn như: C6H5COOH,CH3−C6H4−COOH...

Nhóm Axit đa chức

Axit đa chức là những phân tử có hai hay nhiều nhóm -COOH. Ví dụ cụ thể như hợp chất Axit ađipic: HOOC−[CH2]4−COOH, axit malonic: HOOC−CH2−COOH,...

Đặc điểm cấu tạo của axit cacboxylic

Cấu tạo của nhóm cacboxyl như sau: 

Như vậy, trong nhóm -COOH được liên kết bởi nhóm O-H và C=O. Trong đó, liên kết O-H trong các phân tử axit phân cực hơn liên kết của nhóm O-H trong các phân tử ancol. Do đó, nguyên tử H trong nhóm -COOH sẽ có tính chất linh động hơn nguyên tử H trong nhóm -OH ancol. 

Đặc điểm cấu tạo của axit cacboxylic

Liên kết của nhóm  ancol và phenol phân cực kém hơn Liên kết của nhóm cacboxyl. Do đó, nhóm OH của axit cacboxylic rất dễ bị thay thế.

Tính chất vật lý của axit cacboxylic

Các axit đều ở trạng thái lỏng hoặc chất rắn khi ở điều kiện thường. Nhiệt độ sôi của các axit sẽ tăng theo chiều tăng của phân tử khối và cao hơn nhiệt độ sôi của những ancol có cùng phân tử khối. Nguyên nhân là do  liên kết hiđro giữa các phân tử ancol có độ bền kém hơn liên kết hiđro giữa các phân tử axit. 

Tính chất hóa học của nhóm Axit cacboxylic

Axit cacboxylic khi tham gia các phản ứng dễ dàng thay thế hoặc trao đổi nguyên tử H hoặc nhóm -OH của nhóm chức -COOH. Tính chất hóa học cụ thể của axit cacboxylic ngư sau: 

Tính chất hóa học của nhóm Axit cacboxylic

• Tính axit: trong dung dịch, nhóm axit này phân li thuận nghịch. Ví dụ: CH2COOH⇄ H + +CH3COO−. Axit cacboxylic có tính axit nên làm quỳ tím chuyển thành màu đỏ. 

• Tác dụng với bazơ, oxit bazơ tạo thành muối và nước, ví dụ: CH3COOH+NaOH→CH3COONa+H2O. 

• Tác dụng với muối, khi nhỏ axit axetic vào trong đá vôi, bạn sẽ thấy có hiện tượng khí CO2 thoát ra ngoài, phương trình hóa học: CO3COOH+CaCO3 →(CH3COO)2Ca+H2O+CO2↑. 

Tính chất của nhóm axit cacboxylic

• Tác dụng với kim loại đứng trước hidro trong dãy hoạt động hóa học của kim loại, kết quả là tạo ra muối và giải pháp khí hidro. Ví dụ, cho dung dịch axit axetic vào trong cốc có chứa một lá kẽm mỏng sẽ thấy có hiện tượng bọt khí thoát ra. Phương trình hóa học cụ thể: 2CH3COOH+Zn→ (CH3COO)2Zn+H2↑. 

• Phản ứng thế nhóm−OH, đun sôi hỗn hợp gồm axit cacbonxylic RCOOH, ancol R′ OH (chất xúc tác H2SO4) trong khoảng thời gian từ 6 đến 8 giờ liên tục. Sau đó, để nguội và pha loãng hỗn hợp với một lượng nước cất. Lúc này chất lỏng sẽ phân tách thành hai lớp, có mùi thơm nhẹ ở lớp phía trên. Chất có mùi thơm đó chính là este sinh ra do phản ứng giữa axit và ancol. Phương trình hóa học:           RCOOH+R′OH ⇆to,H+RCOOR′+H2O. Phương trình ví dụ cụ thể: 

Phản ứng giữa axit và ancol tạo thành este và nước gọi là phản ứng este hoá. Đặc điểm của phản ứng này là có tính chất thuận nghịch và cần axit H2SO4 đóng vai trò làm chất xúc tác. 

Trên đây những kiến thức liên quan đến axit cacboxylic mà các bạn học sinh cần nhớ để áp dụng vào làm bài tập. Hy vọng Giấy Hải Tiến sẽ là người bạn đồng hành thân thiết cùng các bạn trong những năm tháng còn ngồi trên ghế nhà trường.