Giải chi tiết Câu 10.8 Bài 10. Công thức phân tử hợp chất hữu cơ (trang 40, 41, 42, 43) – SBT Hóa 11 Chân trời sáng tạo. Gợi ý: Có thể dự đoán phân tử khối của hợp chất hữu cơ đơn giản bằng tín hiệu của mảnh ion.
Câu hỏi/Đề bài:
Diethyl ether là hợp chất dùng làm thuốc gây mê toàn thân theo đường thở. Nó cũng có tác dụng giảm đau và giãn cơ. Hãy lập công thức phân tử của diethyl ether, biết kết quả phân tích nguyên tố của hợp chất này có 64,86% C; 13,51% H về khối lượng; còn lại là O. Khối lượng mol phân tử của diethyl ether được xác định trên phổ khối lượng tương ứng với peak có giá trị m/z lớn nhất.
Hướng dẫn:
Có thể dự đoán phân tử khối của hợp chất hữu cơ đơn giản bằng tín hiệu của mảnh ion phân tử (kí hiệu là [M+]). Mảnh ion phân tử này thường ứng với tín hiệu có giá trị m/z lớn nhất.
Thiết lập công thức phân tử hợp chất hữu cơ (CxHyOzNt) từ dữ liệu phân tích nguyên tố và phân tử khối (M) được khái quát như sau:
\[{\rm{x = }}\frac{{{\rm{\% }}{{\rm{m}}_{\rm{C}}}}}{{{\rm{12}}}} \times \frac{{\rm{M}}}{{{\rm{100}}}}{\rm{; y = }}\frac{{{\rm{\% }}{{\rm{m}}_{\rm{H}}}}}{{\rm{1}}} \times \frac{{\rm{M}}}{{{\rm{100}}}}{\rm{; z = }}\frac{{{\rm{\% }}{{\rm{m}}_{\rm{O}}}}}{{{\rm{16}}}} \times \frac{{\rm{M}}}{{{\rm{100}}}}{\rm{; t = }}\frac{{{\rm{\% }}{{\rm{m}}_{\rm{N}}}}}{{{\rm{14}}}} \times \frac{{\rm{M}}}{{{\rm{100}}}}\]
Với x, y, z, t lần lượt là số nguyên tử C, số nguyên tử H, số nguyên tử O, số nguyên tử N; %mC, %mH, %mO, %mN lần lượt là % khối lượng của các nguyên tố C, H, O, N trong hợp chất hữu cơ.
Lời giải:
Gọi công thức phân tử của diethyl ether là CxHyOz.
\[{\rm{\% }}{{\rm{m}}_{\rm{O}}} = {\rm{ }}100\% – (64,86\% + 13,51\% ) = 21,63\% \]
Từ phổ khối lượng của diethyl ether, ta có: \[{{\rm{M}}_{{\rm{diethyl ether}}}} = 74\]
\[\begin{array}{l}{\rm{x = }}\frac{{{\rm{\% }}{{\rm{m}}_{\rm{C}}}}}{{{\rm{12}}}} \times \frac{{\rm{M}}}{{{\rm{100}}}}{\rm{ = }}\frac{{64,86}}{{{\rm{12}}}} \times \frac{{74}}{{{\rm{100}}}} \approx 4\\{\rm{y = }}\frac{{{\rm{\% }}{{\rm{m}}_{\rm{H}}}}}{{\rm{1}}} \times \frac{{\rm{M}}}{{{\rm{100}}}}{\rm{ = }}\frac{{13,51}}{{\rm{1}}} \times \frac{{74}}{{{\rm{100}}}} \approx 10\\{\rm{z = }}\frac{{{\rm{\% }}{{\rm{m}}_{\rm{O}}}}}{{{\rm{16}}}} \times \frac{{\rm{M}}}{{{\rm{100}}}}{\rm{ = }}\frac{{21,63}}{{{\rm{16}}}} \times \frac{{74}}{{{\rm{100}}}} \approx 1\end{array}\]
Vậy công thức phân tử của diethyl ether là C4H10O.