Bài giảng Hóa học hưu cơ - Chương 1: Đại cương về hoá học hữu cơ

Chương 1: Đại cương về hố học hữu cơ  Trang 4
Chương 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ HỐ HỌC HỮU CƠ 
1.1. Hợp chất hữu cơ và hố học hữu cơ 
1.1.1. Khái niệm về hợp chất hữu cơ và hố học hữu cơ 
 Cacbon là một nguyên tố hố học rất đặc biệt: các nguyên tử C cĩ thể kết hợp với nhau và 
với nguyên tử của nguyên tố khác tạo nên khoảng 10 triệu hợp chất khác nhau, ấy là những hợp 
chất của cacbon. Trong khi đĩ, các nguyên tố hố học cịn lại trong BTH chỉ cĩ thể tạo nên chừng 1 
triệu hợp chất khơng chứa cacbon. 
 Những hợp chất của C (trừ CO, CO2, các muối cacbonat, ...) được gọi là hợp chất hữu cơ. 
 Ngành hố học chuyên nghiên cứu các hợp chất hữu cơ, tức là các hợp chất chứa cacbon, 
được gọi là ngành hố học hữu cơ. 
1.1.2. Lược sử phát triển ngành hố học hữu cơ 
 Lồi người biết điều chế và sử dụng các sản phẩm hữu cơ ở dạng khơng tinh khiết hoặc 
hỗn hợp đã từ rất lâu (đường mía, giấm, phẩm nhuộm, tinh dầu, ...), song mãi tới giữa thế kỷ XVIII 
mới tách được từ thực vật và động vật một số hợp chất hữu cơ tương đối tinh khiết (axit citric, axit 
tactric, ure, ...) 
 Đầu thế kỷ XIX hố học hữu cơ tách ra từ hố học nĩi chung, và trở thành một ngành khoa 
học độc lập. Người ta gọi hố học hữu cơ (Beczeliuyt, 1806) vì hồi đĩ chỉ cĩ các chất hữu cơ thiên 
nhiên tồn tại trong cơ thể động vật và thực vật. Vì thế, thời bấy giờ đã xuất hiện một quan niệm duy 
tâm gọi là “thuyết lực sống”, theo đĩ các chất hữu cơ chỉ cĩ thể sinh ra trong cơ thể sống nhờ một 
lực huyền bí nào đĩ. Quan niệm này chỉ tồn tại được vài chục năm, và đã bị bác bỏ bởi cơng trình 
tổng hợp hàng loạt hợp chất hữu cơ xuất phát từ các chất hữu cơ khác hoặc các chất vơ cơ, như 
tổng hợp axit oxalic (1824), ure (1828), chất béo (1854), .... Cùng với những thành tựu về tổng hợp 
hữu cơ, từ giữa thế kỷ XIX đã hình thành thuyết cấu tạo hố học (1861) và quan niệm đầu tiên về 
hố học lập thể (1874). 
 Bước sang thế kỷ XX, trong hố học hữu cơ đã hình thành thuyết electron về cấu trúc phân 
tử và khởi đầu thời kỳ phát triển mạnh mẽ cơng nghiệp hữu cơ (nhiên liệu, dược phẩm, phẩm 
nhuộm, polime, ...). 
 Sau chiến tranh thế giới thứ hai, cùng với sự phát triển vũ bảo của hố học lập thể, các 
thuyết electron về cấu trúc phân tử và cơ chế phản ứng. Sự thâm nhập của tốn học, cơ học, vật lý 
học, ... vào hố học hữu cơ và sự thâm nhập sâu mạnh của hố học hữu cơ vào các ngành sinh 
học, y dược, nơng nghiệp, ... và đặc biệt là sự phát triển các phương pháp vật lý nghiên cứu chất 
hữu cơ cùng với các phép phân tích và tổng hợp hữu cơ hiện đại. 
 Hiện nay hoa shọc hữu cơ đang ở thời kỳ phát triển mạnh mẽ nhất và cĩ vai trị quan trọng 
trong mọi ngành kinh tế quốc dân. Các chất hữu cơ cĩ mặt khắp nơi, ngồi cơ thể sống ta gặp chất 
hữu cơ trong thực phẩm, dược phẩm, phẩm nhuộm, chất dẻo, sợi tơ, cao su, mĩ phẩm, bột giặt, 
chất phịng trừ dịch hại, chất kích thích tăng trưởng, thuốc nổ, nhiên liệu, .... Trong thế giới quanh 
ta, đâu đâu cũng cĩ bĩng dáng hợp chất hữu cơ. 
Chương 1: Đại cương về hố học hữu cơ  Trang 5
 Nhờ cĩ hố học hữu cơ người ta mới hiểu được sâu sắc các chất tạo nên cơ thể sống và 
bản chất qui trình diễn ra trong cơ thể sống. Vì vậy, hố học hữu cơ là cơ sở của các ngành hố 
học trung gian như hố sinh, hố dược, .... Hố học hữu cơ khơng cịn là mơn học mơ tả thuần tuý 
như trước đây, mà từ lâu đẫ trở thành một mơn học suy luận, vừa cĩ lý thuyết vừa cĩ thực 
nghiệm. 
1.1.3. Phân loại hợp chất hữu cơ 
 Cĩ thể phân loại hợp chất hữu cơ theo hai cách chính sau đây: 
a) Phân loại thành H – C và dẫn xuất của H – C 
 H – C là những hợp chất hữu cơ được cấu tạo bởi hai nguyên tố H và C. 
 Các dẫn xuất của H – C chứa trong phân tử khơng những C và H mà cịn cĩ cả những 
nguyên tố khác như O, N, S, .... Đĩ là những hchc cĩ nhĩm chức. 
 Nhĩm chức là nhĩm nguyên tử (or: nguyên tử) quyết định tính chất hố học đặc trưng của 
cả dãy hợp chất cĩ cùng loại nhĩm chức trong phân tử (gọi là chức hố học). 
 Khi phân tử chỉ cĩ một nhĩm chức duy nhất ta gọi là hợp chất hữu cơ đơn chức. Thí dụ: 
C2H5OH, CH3CHO, CH3COOH, ... 
 Khi phân tử cĩ hai hay nhiều nhĩm chức đồng nhất ta gọi là hợp chất hữu cơ đa chức. Thí 
dụ: (COOH)2, CH2OH – CHOH – CH2OH, ... 
 Khi phân tử cĩ hai hay nhiều nhĩm chức khác ta gọi là hợp chất hữu cơ tạp chức chức. Thí 
dụ: NH2CH2-COOH, CH2OH – (CHOH)4 – CHO, ... 
b) Phân loại theo mạch C 
 H – C và dẫn xuất của chúng đều cĩ thể được phân loại theo mạch C (mạch hở, mạch 
vịng, mạch no, mạch khơng no, ...) 
Các hợp chất hữu cơ 
Hợp chất mạch hở 
(hợp chất khơng vịng) 
Hợp chất mạch vịng 
(hợp chất vịng) 
Hợp chất no 
(mạch C chỉ cĩ LK đơn)
Hợp chất khơng no
(mạch C cĩ LK bội) 
Hợp chất đồng vịng
(trong vịng chỉ cĩ C) 
Hợp chất dị vịng 
(Trong vịng ngồi C 
cịn cĩ O, N, S, ...) 
Vịng no 
Vịng khơng no
Vịng thơm 
Dị vịng no 
Dị vịng khơng no 
Dị vịng thơm 
Chương 1: Đại cương về hố học hữu cơ  Trang 6
1.1.4. Nguồn hợp chất hữu cơ 
 Trong thiên nhiên: cĩ nhiều nguồn hợp chất hữu cơ rất phong phú. Đĩ là, dầu mỏ và khí 
thiên nhiên (chủ yếu là các H – C), than đá (cung cấp nhựa than đá chứa H – C thơm, phenol, ...), 
các sản phẩm động - thực vật (cung cấp gluxit, lipit, protein, ...) 
 Trong phịng thí nghiệm và trong cơng nghiệp: người ta cĩ thể tổng hợp hàng triệu hợp 
chất hữu cơ khác nhau, xuất phát từ các chất hữu cơ và vơ cơ, trong đĩ cĩ nhiều sản phẩm cơng 
nghiệp được ssản xuất trên cơ sở các nguồn nguyên liệu thiên nhiên nêu trên. 
1.2. Phương pháp tách và tinh chế chất hữu cơ 
 Hầu hết các chất trong thiên nhiên hay mới điều chế trong phịng thí nghiệm đều ở trạng 
thái hỗn hợp với thành phần khác nhau. Để khảo sát cấu trúc và tính chất của một chất hữu cơ 
bằng thực nghiệm và để sử dụng trong thực tiễn người ta phải tách chất đĩ ra khỏi hỗn hợp, nhằm 
tinh chế nĩ thành một chất tinh khiết hay chất nguyên chất. 
1.2.1. Các phương pháp thơng thường 
a) Chiết 
 Người ta dùng một dung mơi thích hợp (như ete, benzen, nước, ...) cĩ khả năng hồ tan tốt 
chất hữu cơ cần tách từ một hỗn hợp lỏng hoặc rắn với chất khác sang dung dịch trong dung mơi 
đĩ. Sau khi đuổi dung mơi ra khỏi dung dịch ta sẽ thu được chất cần tách. 
 Thí dụ: khi điều chế C6H5NH2 bằng phương pháp khử C6H5NO2 cĩ một phần nhỏ anilin tan trong nước. Để tách 
anilin ra khỏi nước, người ta cho ete vào và lắc kĩ, anilin dễ tan trong ete hơn nước sẽ chuyển sang ete. Tách anilin/ete ra 
khỏi và duổi ete đi ta sẽ thu được anilin. 
 Hiện nay cĩ rất những dụng cụ cho phép chiết liên tục. 
b) Kết tinh 
 Phương pháp này dựa vào sự khác nhau về độ tan của các chất (chủ yếu là các chất rắn) 
trong dung mơi thích hợp, và sự khác nhau về độ tan của một chất trong một dung mơi ở nhiệt độ 
khác nhau. 
 Người ta hồ tan một hỗn hợp rắn trong một dung mơi thích hợp bằng cách đun nĩng và 
lắc, sau đĩ lọc nĩng để loại bỏ tạp chất khơng tan rồi làm lạnh. Khi ấy chất ít tan hơn sẽ tách ra 
trước ở dạng tinh thể sạch và được lấy ra bằng cách lọc. 
 Thí dụ: axit benzoic là chất rắn tan nhiều trong nước nĩng và rất ít tan trong nước nguội. Để tinh chế người ta đun 
axit này trong nước để được dung dịch bão hồ nĩng, ddem lọc nĩng, rồi để nguội các tinh thể axit tinh khiết hơn sẽ tách ra. 
c) Chưng cất 
 Phương pháp này dựa trên sự khác nhau về nhiệt độ sơi của các chất khác nhau ở một áp 
suất nhất định. Người ta dùng nhiệt (đun nĩng) để chuyển hỗn hợp chất lỏng sang pha hơi và thu 
chất lỏng ở khoảng nhiệt độ thích hợp bằng cách cho hơi ngưng tụ. Cĩ ba kiểu chưng cất thơng 
dụng: 
 Chưng cất thường: Khi tách một chất lỏng cĩ nhiệt độ sơi khơng cao ra khỏi các chất 
khác cĩ nhiệt độ sơi khác xa ta cĩ thể chưng cất bằng cách đưon giản nhất gọi là chưng cất 
Chương 1: Đại cương về hố học hữu cơ  Trang 7
thường. Thí dụ, đun sơi nước sinh hoạt trong bình, nước sẽ bốc thành hơi, dẫn hơi qua bộ phân 
làm lạnh để hơi nước ngưng tụ thành nước tinh khiết hơn, cịn lại trong bình là các chất khĩ bay 
hơi. 
 Chưng cất phân đoạn: Phương pháp này dùng tách hỗn hợp lỏng gồm các chất cĩ nhiệt 
độ sơi cách xa nhau khơng nhiều lắm, nhờ một dụng cụ gọi là “cột cất phân đoạn” gắn liền hoặc lắp 
thêm vào bình cưng cất. Chất nào cĩ nhiệt độ sơi thấp hơn sẽ bay hơi trước rồi ngưng tụ rồi lấy 
riêng ra, tiếp theo đến chất nào cĩ nhiệt độ sơi cao hơn. Thí dụ, hỗn hợp gồm benzen và toluen 
trong bình cĩ lắp cột cất phân đoạn, benzen sẽ bay hơi và thốt ra trước, sau đĩ đến toluen. 
 Đối với chất cĩ nhiệt độ sơi cao và dễ phân huỷ ở nhiệt độ sơi của nĩ, người ta chưng cất 
dưới áp suất thấp để hạ nhiệt độ sơi và tránh sự phân huỷ. 
 Chưng cất bằng cách cho lơi cuốn theo hơi nước: Cĩ những chất hữu cơ ở nhiệt độ 
sơi rất cao và rất ít tan trong nước, song cĩ thể được chưng cất ở dạng hỗn hợp với hơi nước ở 
nhiệt độ sơi của nước. 
 Cách tiến hành: cho một dịng hơi nước nĩng đi qua hỗn hợp các chất cần tách ra, hơi nước sẽ làm cho một vài 
thành phần của hỗn hợp bay hơi theo hơi nước. Thí dụ, chưng cất anilin, tinh dầu thực vật, ... 
1.2.2. Phương pháp sắc kí 
 Nguyên tắc: hỗn hợp các chất cần tách và dung mơi được dùng làm pha động ở thể lỏng 
hoặc khí. Pha động thường xuyên tiếp xúc với pha tĩnh là một chất rắn cĩ diện tích bề mặt rất lớn, 
hoặc một chất lỏng tráng lên bề mặt chất rắn, khiến cho các thành phần của hỗn hợp cĩ tốc độ 
chuyển dịch khác nhau sẽ tách ra khỏi nhau. 
 Phân loại: ta phân biệt hai loại chính là sắc kí hấp phụ và sắc kí phân bố. 
a) Sắc kí hấp phụ 
 Dựa theo sự khác nhau về hệ số hấp phụ của các chất. Pha tĩnh là một chất rắn, pha động 
là chất lỏng hoặc chất khí. Sắc kí hấp phụ cĩ thể cĩ các dạng sắc kí cột, sắc kí lớp mỏng, sắc kí 
khí. 
b) Sắc kí phân bố 
 Pha tĩnh là chất lỏng, pha động là chất lỏng hoặc chất khí. Sắc kí phân bố cĩ thể là sắc kí 
cột, sắc kí lớp mỏng, sắc kí khí. 
 Sắc kí cột: thường gặp là loại mà pha tĩnh là chất rắn như alumin (Al2O3), silicagen 
(SIO2.nH2O) được đặt trong một ống thẳng đứng (cột), pha động là dung dịch chứa hỗn hợp cần 
tách trong dung mơi thích hợp. 
 Sắc kí giấy: thường pha tĩnh là nước địng vị trên giấy. 
 Sắc kí lớp mỏng: pha tĩnh là lớp mỏng chất hấp phụ như silicagen tráng trên mặt bản thuỷ 
tinh hoặc bảng nhơm, pha động là dung dịch chứa hỗn hợp cần tách được đưa vào bằng cách 
nhúng hoặc nhỏ giọt, chất lỏng di chuyển nhờ tác dụng mao dẫn. 
 Sắc kí khí: Pha động là một chất khí, cịn pha tĩnh cĩ thể là chất rắn hoặc chất lỏng. 
Chương 1: Đại cương về hố học hữu cơ  Trang 8
1.3. Phân tích nguyên tố và thiết lập cơng thức phân tử 
1.3.1. Phân tích định tính nguyên tố 
 Phân tích định tính nguyên tố nhằm xác định các loại nguyên tố cĩ mặt trong hợp chất hữu 
cơ. 
Nguyên tắc chung là chuyển các nguyên tố trong hợp chất cần khảo sát thành những chất 
vơ cơ đơn giản rồi nhận ra các sản phẩm này dựa vào những tính chất đặc trưng của chúng. 
 a) Xác định C và H 
 Đun nĩng chất hữu cơ với CuO (chất oxy hĩa) để chuyển C thành CO2 và H thành H2O, rồi 
nhận biết CO2 bằng nước vơi trong (tạo kết tủa trắng CaCO3) và nhận biết H2O bằng CuSO4 khan 
(màu trắng chuyển thành màu xanh của CuSO4.5H2O) 
 [C]hchc + 2CuO ⎯→⎯ CO2 + 2Cu 
 [H]hchc + CuO ⎯→⎯ H2O + Cu 
 CO2 + Ca(OH)2 ⎯→⎯ CaCO3↓ + H2O 
 5H2O + CuSO4 ⎯→⎯ CuSO4.5H2O 
b) Xác định N 
 Đun nĩng hợp chất hữu cơ với Na sẽ xinh ra NaCN. Để nhận ra ion CN- ta cho thêm Fe2+ 
và Fe3+ rồi axit hố nhẹ, nếu cĩ CN- sẽ sinh ra kết tủa màu xanh đậm rất đặc trưng của 
Fe4[Fe(CN)6]3: 
 Na + [C] + [N] ⎯→⎯ NaCN 
 hợp chất hữu cơ 
 Fe2+ + 6CN- ⎯→⎯ [Fe(CN)6]4- 
 4Fe3+ + 3[Fe(CN)6]4- ⎯→⎯ Fe4[Fe(CN)6]3↓ 
c) Xác định halogen 
 Đốt một băng giấy lọc tẩm chất hữu cơ cĩ chứa Hal và ancol etylic (nhiên liệu) sẽ sinh ra 
HX. Ta nhận biết HX bằng dd AgNO3 (sinh ra kết tủa AgX) sau đĩ xác nhận AgX bằng dd NH3 (hồ 
tan kết tủa): 
 [X]hchc + [H]hchc or ancol ⎯→⎯ HX 
 HX + AgNO3 ⎯→⎯ AgX↓ + HNO3 
 AgX + 3NH3 + H2O ⎯→⎯ [Ag(NH3)2]OHtan + NH4X 
1.3.2. Phân tích định lượng nguyên tố 
 Phân tích định lượng nhằm xác định thành phần % về khối lượng của các nguyên tố trong 
hợp chất hữu cơ. Nguyên tắc chung là chuyển hồn tồn các nguyên tố trong một lượng cân nhất 
định của chất hữu cơ thành các chất vơ cơ đơn giản, sau đĩ xác định khối lượng (hoặc thể tích đối 
Chương 1: Đại cương về hố học hữu cơ  Trang 9
với chất khí) củ sản phẩm đĩ, rồi tính thành phần % các nguyên tố. 
a) Định khối lượng C và H 
 Nung nĩng một lượng cân chính xác a gam hợp chất hữu cơ với CuO dư trong dịng khí 
O2. Khí CO2 và hơi nước sinh ra được hấp thụ hồn tồn và riêng rẽ bởi những bình chứa các chất 
hấp thụ thích hợp được cân trước và sau khi thí nghiệm. Giả sử trong thí nghiệm sinh ra 
2CO
m và 
OHm 2 , ta tính: 
44
12
2CO
C
m
m
×= 
18
2
2OH
H
m
m
×= 
 100
44
12
% 2 ××
×=
a
m
C CO 100
18
2
% 2 ××
×=
a
m
H CO 
b) Định lượng N 
 Đun nĩng một lượng cân chính xác a gam hợp chất hữu cơ với CuO dư trong dịng khí 
CO2 để chuyển hết N trong hợp chất thành khí N2 và dẫn vào “nitơ kế” (dụng cụ đo khí nitơ) chứa 
trong dd KOH đậm đặc (để hấp thụ CO2 và H2O). Giả sử thu được V ml khí N2, đo ở nhiệt độ t, áp 
suất khí quyển p, áp suất hơi nước bão hồ f, ta tính được : 
273
1
1
76022400
28
2 t
fpVmN +
×−××= 
 100% 2 ×=
a
m
N N 
c) Định lượng halogen 
 Sau khi phân huỷ mẫu chất hữu cơ chẳng hạn bằng oxi hay axit nitric bốc khĩi, các 
halogen được chuyển thành AgX để định lượng. 
d) Định lượng oxi 
 Thơng thường hàm lượng oxi trong một hợp chất hữu cơ được xác định trực tiếp bằng 
cách lấy 100% trừ đi tổng số % của các nguyên tố khác cĩ trong hợp chất. tuy vậy, khi cần thiết 
cũng cĩ thể xác định trực tiếp bằng cách chuyển oxi trong mẫu thành CO rồi định lượng CO dựa 
theo phản ứng: 
 5CO + I2O5 ⎯→⎯ 5CO2 + I2 
1.3.3. Xác định phân tử khối 
 Đối với các chất khí hoặc chất lỏng dễ bay, ta cĩ thể xác định tỷ khối d của chất đĩ so với 
một khí đơn giản nào đĩ (thí dụ: H2, N2, khơng khí, ...) rồi tính khối lượng phân tử: 
B
A
B
A M
Md = 
Chương 1: Đại cương về hố học hữu cơ  Trang 10
 Đối với chất rắn hoặc chất lỏng khơng bay hơi: dựa vào phương pháp nghiệm lạnh và 
phương pháp nghiệm sơi: 
tg
gkM Δ×
××=
2
1 1000 
 Phép nghiêm lạnh được dùng rộng rãi hơn phép nghiệm sơi. 
1.3.4. Thiết lập cơng thức phân tử 
 Giả sử hợp chất hữu cơ cĩ CTPT là CxHyOzNt 
Lập cơng thức đơn giản nhất: x : y : z : t = 
14
:
16
:
1
:
12
NOHC mmmm 
 Lập cơng thức phân tử dựa vào khối lượng các nguyên tố: 
a
M
m
t
m
z
m
y
m
x
NOHC
==== 141612 
 Lập cơng thức phân tử dựa vào phần trăm các nguyên tố: 
100%
14
%
16
%%
12 M
N
t
O
z
H
y
C
x ==== 
Thí dụ: Đốt cháy hồn tồn 0,44 gam một hợp chất hữu cơ A, sản phẩm cháy được hấp 
thu hồn tồn vào bình 1 đựng P2O5, và bình 2 đựng dung dịch KOH. Sau thí nghiệm thấy khối 
lượng bình 1 tăng 0,36g và bình 2 tăng 0,88. 
a) Xác định CTđơn giản nhất của A? 
b) Xác định CTCT đúng của A, biết để phản ứng hết với 0,05 mol A cần dùng 250ml dung 
dịch NaOH 0,2M và A cĩ khả năng tham gia phản ứng tráng gương. 
1.4. Liên kết trong hố học hữu cơ 
1.4.1. Liên kết xích ma (σ) và liên kết pi (π) 
 Liên kết hố học quan trọng và phổ biến nhất trong hợp chất hữu cơ là liên kết cộng hố 
trị. Liên kết này được hình thành bằng sự xen phủ các obitan nguyên tử (AO) tạo nên obitan phân 
tử (MO) chung cho cả hai nguyên tử tham gia liên kết. Cĩ hai kiểu xen phủ chính: 
a) Xen phủ trục 
 MO cĩ trục đối xứng trùng với trục nối hai hạt nhân nguyên tử liên kết: 
s - s (xichma) p - p (xichma) s - p (xichma) 
Hình 1.1: Obitan σ 
 Đĩ là những MO bền vững, được gọi là MO σ. Liên kết cộng hố trị được hình thành bằng 
sự xen phủ trục như trên được gọi là liên kết xích ma. 
 Liên kết σ tương đối bền, hai nguyên tử nối với nhau chỉ bằng liên kết σ thơi thì cĩ khả 
Chương 1: Đại cương về hố học hữu cơ  Trang 11
năng quay quanh trục liên kết mà khơng làm mất sự xun phủ (thí dụ: CH3 – CH3), do đĩ cĩ khả 
năng xuất hiện cấu dạng ở hợp chất hữu cơ. 
b) Xen phủ bên 
 Vùng xen phủ nằm ở hai bên tục nối hai hạt nhân nguyên tử liên kết nên MO tương đối 
kém bền. Đĩ là MO π, và liên kết tương ứng là liên kết π. So với liên kết xích ma thì liên kết pi kém 
bền. 
 Hai nguyên tử nối với nhau bằng liên kết pi (và một liên kết xích ma) khơng thể quay quanh 
trục nối hai hạt nhân được vì như thế sẽ vi phạm sự xen phủ cực đại của hai AO. Do đĩ, cĩ khả 
năng xuất hiện đồng phân hình học ở các hợp chất cĩ nối đơi: C = C, C = N, ... 
p - p 
Hình 1.2: Obitan pi 
1.4.2. Sự lai hố obitan và các liên kết đơn, đơi, ba 
 Ở trạng thái cơ bản nguyên tử C cĩ cấu hình electron: 1122 2221 yx ppss 
 Ở trạng thái liên kết năng lượng cao, một electron 2s chuyển chỗ sang obitan cịn trống 
2pz, do đĩ C* cĩ cấu hình: 
11112 22221 zyx pppss 
 Khi ấy cĩ sự tổ hợp giữa obitan 2s với một số obitan 2p, gọi là sự lai hố obitan. Các 
obitan mới hình thành được gọi là obitan lai hố. Cacbon cĩ 3 kiểu lai hố: 
a) Lai hố sp3 (hay lai hố tứ diện) 
• Lai hóa sp3: Một obitan 2s lai hóa với 3 obitan 2p tạo thành 4 obitan lai hoá sp3 giống hệt 
nhau. Bốn obitan này hướng tới 4 đỉnh của hình tứ diện mặt đều, tạo thành góc giữa các obitan lai 
hóa là 109028/ (hình 1.3) 
sp3+
-
+
-+
+
-
-
109o28/
+
+
+
-
-
-
Hình 1.3: Sự lai hoá sp3 
 Các obitan sp3 sẽ xen phủ trục với AO của các nguyên tử khác tạo thành những liên kết σ. 
Chương 1: Đại cương về hố học hữu cơ  Trang 12
 Thí dụ: 
CH4
C2H6
Hình 1.4: Các obitan σ trong phân tử CH4 và C2H6 
b) Lai hố sp2 (hay lai hố tam giác) 
Lai hóa sp2: Một obitan 2s lai hóa với 2 obitan 2p tạo thành 3 obitan lai hóa sp2 giống hệt 
nhau. Ba obitan này hướng tới 3 đỉnh của tam giác đều, hình thành góc giữa các obitan lai hóa bằng 
1200 (hình 1.5). 
120o
+
-
+
-
+
+
-
+
+
+
-
-
sp2
Hình 1.5: Sự lai hố sp2 
Các obitan sp2 sẽ xen phủ trục với obitan của các nguyên tử khác tạo thành các liên kết 
xích ma. Cịn lại một obitan 2p chưa lai hố cĩ trục thẳng gĩc với mặt phẳng chứa 3 obitan lai hố 
sp2 sẽ dùng để xen phủ bên với obitan 2p của nguyên tử khác tạo thành liên kết pi (thí dụ hình 1.6). 
(a) (b)
HH
H H
Hình 1.6: Sự hình thành liên kết xích ma (a) và liên kết pi (b) trong phân tử C2H4 
c) Lai hố sp (hay lai hố đường thẳng) 
Lai hóa sp: Một obitan 2s lai hóa với 1 obitan 2p tạo thành 2 obitan lai hóa sp giống hệt 
nhau. Hai obitan này nằm trên một đường thẳng tạo thành góc giữa hai obitan lai hóa bằng 1800 
Chương 1: Đại cương về hố học hữu cơ  Trang 13
(hình 1.7). 
180O
sp
2s
2p
sp
Hình 1.7: Sự lai hố sp 
 Các obitan sp sẽ xen phủ trục với obitan của hai nguyên tử khác tạo thành hai liên kết xích 
ma. Cịn lại hai obitan chưa lai hố 2p cĩ trục đối xứng thẳng gĩc với nhau và cùng thẳng gĩc với 
trục đối xứng chung của hai obitan lai hố sp, sẽ dùng để xen phủ bên với obitan chưa lai hố của 
nguyên tử khác tạo nên những liên kết pi. 
 Thí dụ: 
180o180o
H HH C C H
a) b) 
Hình 1.8: Sự hình thành liên kết xích ma (a) và liên kết p (b) của C2H2 
1.4.3. Liên kết hiđro 
a) Khái niệm 
 Liên kết hiđro là liên kết được hình thành giữa một nguyên tử H đã tham gia liên kết cộng 
hố trị với một nguyên tử khác cũng dã tham gia liên kết cộng hố trị và cịn chứa cặp electron tự 
do. 
 Thí dụ: liên kết hiđro được hình thành giữa phân tử H2O 
H O ... H O ... H O ... H O
H HHH 
 Điều kiện để hình thành liên kết hiđro: là LKCHT X – H chứa nguyên tử H phải phân cực 
mạnh, nguyên tử H mang một phần mang điện tích dương (δ+), cịn nguyên tử thứ hai Y phải cĩ 
cặp e tự do mang một phần điện tích âm (δ-) và cĩ độ âm điện lớn hơn. 
−δ
X 
+δ
H • • • 
−δ
Y 
 Ở đây X cũng như Y thường là O, N, F. Liên kết X – H càng phân cực và khả năng nhường 
electron của Y càng lớn thì liên kết hiđro càng bền vững. 
b) Phân loại liên kết hiđro 
 Liên kết hiđro liên phân tử: đĩ là liên kết giữa X – H và Y thuộc về hai phân tử riêng rẽ 
(giống nhau hoặc khác nhau). Thí dụ: 
LKCHT 
phân cực 
Liên kết 
hiđro 
Chương 1: Đại cương về hố học hữu cơ  Trang 14
H O ... H O
C2H5 CH3C6H5C2H5
H O ... H O CH3 C C CH3
O H ... O
O ... H O
 Liên kết hiđro nội phân tử: đĩ là liên kết giữa X – H và Y của một phân tử. Thí dụ: 
CH2 O
CH2 O
H
H
F
O H
c) Sự ảnh hưởng của liên kết hiđro đến tính chất của hợp chất hữu cơ 
 Liên kết hiđro liên phân tử làm tăng mạnh nhiệt độ sơi và nhiệt độ nĩng chảy so với những 
chất cĩ phân tử khối tương đương mà khơng cĩ liên kết hiđro hoặc chỉ cĩ liên kết hiđro nội phân tử. 
Thí dụ: 
Hợp chất M ts (oC) tnc (oC) 
CH3 – CH2 – OH 46 78 - 
CH3 – O – CH3 46 -24 - 
CH3 – SH 48 6 - 
p-NO2 – C6H4 – OH 139 - 114 
o-NO2 – C6H4 – OH 139 - 44 
 Sự hình thành liên kết hiđro giữa chất tan và dung mơi làm tăng mạnh độ tan trong dung 
mơi đĩ. Nhĩm chức cĩ khả năng tạo liên kết hiđro với dung mơi càng tăng thì độ tan của chất càng 
lớn, trái lại gốc H – C càng lớn độ tan của chất càng nhỏ. Thí dụ: 
Hợp chất M Độ tan (g/100g H2O) 
CH3 – CH2 – OH 46 ∞ 
N – C4H9 – OH 74 7,4 
n – C6H13 – OH 102 0,6 
C6H12O6 (glucozơ) 180 83 
n – C6H14 86 0,01 
CH3 – COOH 60 ∞ 
HCOOCH3 60 30 
 Chú ý rằng ngồi liên kết hiđro ra, giữa các phân tử hợp chất hữu cơ cịn cĩ thể cĩ các lực 
liên kết yếu như lực hút lưỡng cực giũă các phân tử phân cực, lực Vandecvan, ... 
Chương 1: Đại cương về hố học hữu cơ  Trang 15
BÀI TẬP 
1.1. Hãy nêu định nghĩa: chất hữu cơ, hố học hữu cơ, H – C, gốc H – C, gốc tự do, dẫn xuất của 
hiđrocacbon. 
1.2. Cho các cơng thức sau đây: CH3Cl (A); COCl2 (B); CaC2 (C); C2H6 (D); C6H6 (E); CH3COOH 
(F); CH3 – C+H – CH3 (G); H2C2O4 (H); CH3 – CH2*(I). Hãy chỉ rõ hchc, H – C, nhĩm chức? 
1.3. Nguyên tắc chung của phép phân tích hố học các nguyên tố trong hchc là gì? Minh hoạ bằng 
hai thí dụ cụ thể ? 
1.4. Adrenalin là một hocmon. Trộn 18,3 mg adrenalin với bột CuO (lấy dư) rồi nung nĩng thì thu 
được 1,27 ml khí nitơ (đo ở 270C và 750 mmHg). Nếu đốt cháy hồn tồn cùng adrenalin 
lượng trên như vậy trong oxi thì thu được 39,6 mg CO2 và 11,7 mg H2O. Tìm thành phần % 
các nguyên tố trong adrenalin ? 
1.5. Cĩ một chất hữu cơ khơn gtinh khiét lấy từ nguồn thiên nhiên. Hãy nêu các bước thực nghiệm 
và tính tốn để thiết lập CTPT của hợp chất đĩ? 
1.6. Phân tích định lượng 10,5 mg hợp chất hữu cơ A (chứa C, H, O) thu được 30,8 mg CO2 và 4,5 
mg H2O. Hồ tan 1,03g A trong 50 gam benzen rồi xác định nhiệt độ sơi của dung dịch thấy 
ts=80,3560C, trong khi benzen nguyên chất cĩ ts = 80,10C. xác định CTPT của A, biết hằng số 
nghiệm sơi trong trường hợp này là 2,61. 
1.7. Hãy nêu nguyên tắc của một vài phương pháp tinh chế hchc: chất rắn và chất lỏng? 
1.8. Hợp chất hữu cơ A cĩ khối lượng phân tử nhỏ hơn khối lượng phân tử của benzen chỉ chứa 4 
nguyên tố C, H, O, N, trong đĩ hiđro 9,09% nitơ 18,18% đốt cháy 7,7 gam chất A thu được 
4,928 lít khí CO2 đo ở 27,30C, 1atm và A tác dụng với dung dịch NaOH. Cho biết cơng thức 
cấu tạo cĩ thể cĩ của A? 
1.9. Chất X chứa các nguyên tố C, H, O trong đĩ hiđro chiếm 2,439% về khối lượng. Khi đốt cháy X 
đều thu được số mol nước bằng số mol mỗi chất đã cháy, biết 1 mol X phản ứng vừa hết với 
2,0 mol Ag2O trong dung dịch amoniac. Xác định cơng thức cấu tạo của X? 
1.10. Đốt cháy hồn tịa 4,5 gam chất hữu cơ A (gồm C, H, O) thu được 3,36 lít CO2 (đktc) và 
2,7 gam H2O. Tỷ khối của Z so với H2 bằng 30. 
a) Xác định CTPT của chất A? 
b) A cĩ đồng phân thứ nhất là X tác dụng với Na2CO3 giải phĩng CO2, đồng phân thứ hai là 
Y tác dụng với dd NaOH tạo ra rượu metylic và đồng phân thứ 3 là Z vừa tác dụng với Na và vừa 
cĩ phản ứng tráng gương. Xác định CTCT của X, Y và Z. 
1.11. Bản chất của liên kết CHT là gì? Hãy trình bày bằng hình vẽ theo quan niệm hiện đại sự 
hình thành các liên kết cộng hố trị trong mỗi phân tử sau đây: 
CH3 – CH3 ; CH2 = CH2 ; CH ≡ CH ; CH2 = CH – CH = CH2 và C6H6 
1.12. Bản chất của liên kết hiđro là gì? Nêu thí dụ minh hoạ. Trình bày bằng CTCT liên kết hiđro 
giữa các phân tử trong trường hợp: metanol, axit axetic, dd phenol trong etanol.