Axit Cacboxylic: Tính chất vật lý, tính chất hóa học của Axit cacboxylic, Điều chế và ứng dụng - Hóa 11 bài 45

Cụ thể, nội dung bài viết này sẽ giúp các em biết axit cacboxylic là gì? cách phân loại và gọi tên axit cacboxylic. Cấu tạo, tính chất vật lý, tính chất hóa học của axit cacboxylic, cách điều chế và ứng dụng.

I. Định nghĩa, phân loại, danh pháp axit cacboxylic

1. Định nghĩa

- Axit cacboxylic là gì? Axit cac boxylic là những hợp chất hữu cơ mà phân tử có nhóm cacboxyl (-COOH) liên kết trực tiếp với nguyên tử cacbon hoặc nguyên tử hidro.

* Ví dụ: HCOOH axit formic

CH₃COOH axit axetic

- Nhóm cacboxyl (-COOH) là nhóm chức của axit cacboxylic.

2. Phân loại

- Dựa theo đặc điểm cấu tạo của gốc hidrocacbon và số nhóm cacboxyl trong phân tử, các axit được chia thành:

a) Axit no, đơn chức, mạch hở:

Gốc ankyl+ nhóm –COOH: CTCT thu gọn của dãy đồng đẳng C_nH_2n+1COOH (n≥0) , CTPT chung C_mH_2mO₂ (m≥1).

* Thí dụ: HCOOH; CH₃-COOH;

b) Axit không no, đơn chức, mạch hở:

Gốc hidrocacbon không no + nhóm –COOH.

* Thí dụ: CH₂=CH-COOH

c) Axit thơm đơn chức:

Gốc hidrocacbon thơm + nhóm –COOH.

* Thí dụ: C₆H₅-COOH; CH₃-C₆H₄-COOH

d) Axit đa chức:

Axit có 2 hay nhiều nhóm –COOH.

* Thí dụ: HOOC-[CH₂]₄-COOH axit ađipic

 HOOC-CH₂-COOH axit malonic

3. Danh pháp

- Danh pháp thay thế: Axit + tên của hiđrocacbon tương ứng + oic

- Danh pháp thông thường: có nguồn gốc lịch sử, tùy thuộc vào từng axit

II. Đặc điểm cấu tạo axit cacboxylic

- Nhóm cacboxyl có cấu tạo: 

- Nhóm cacboxyl có cấu tạo: Nhóm C=O không giống trong anđehit và xeton.

- Nhóm –O–H phân cực hơn nhóm –O–H trong ancol và phenol.

- Tính axit lớn hơn ancol và phenol.

Mô hình phân tử axit axetic dạng đặc (a) và rỗng (b)

III. Tính chất vật lý của axit cacboxylic

- Ở điều kiện thường, axit cacboxylic ở trạng thái lỏng hoặc rắn

- Nhiệt độ sôi cao hơn anđehit, xeton và ancol tương ứng có cùng số C

- Tính tan: do có liên kết hidro với nước, các axit tan được trong nước.

- Axit có vị chua

IV. Tính chất hóa học của axit cacboxylic

1. Tính axit

- Trong dung dịch, axit cacboxylic phân ly thuận nghịch

 RCOOH ⥩ RCOO^- + H⁺

- Dung dịch axit cacboxylic làm quỳ tím chuyển sang màu đỏ.

- Tác dụng với bazơ, oxit bazơ tạo thành muối và nước

 RCOOH + NaOH → RCOONa + H₂O

 2RCOOH + ZnO → (RCOO)₂Zn + H₂O

- Tác dụng với muối

 2RCOOH + CaCO₃→ (RCOO)₂Ca + CO₂ + H₂O

- Tác dụng với kim loại đứng trước hidro trong dãy hoạt động hóa học của các kim loại tạo thành muối và giải phóng khí hidro

 2RCOOH + Zn → (RCOO)₂Zn + H₂↑

2. Phản ứng thế nhóm -OH

- Phản ứng este hóa: Phản ứng giữa axit và ancol được gọi là phản ứng este hóa.

- Chiều thuận là phản ứng este hoá, chiều nghịch là phản ứng thuỷ phân este. Đặc điểm phản ứng este hóa là thuận nghịch và cần axit H₂SO₄ đặc làm chất xúc tác.

 RCOOH + R’OH ⥩ RCOOR' + H₂O (t⁰, xt)

V. Điều chế axit cacboxylic

1. Phương pháp lên men giấm

 C₂H₅OH + O₂ → CH₃COOH + H₂O (xt: men giấm)

2. Oxi hóa andehit

2RCHO + O₂→ 2RCOOH

3. Oxi hóa ankan

2CH₃CH₂CH₂CH₃ + 5O₂ → 4CH₃COOH + 2H₂O

R-CH₂-CH₂-R¹ + O₂ → R-COOH + R^1-COOH +2H₂O

4. Từ metanol

CH₃OH + CO → CH₃COOH