Hướng dẫn giải Câu hỏi trang 58 Luyện tập Bài 10. Công thức phân tử hợp chất hữu cơ SGK Hóa học 11 Chân trời sáng tạo. Tham khảo: Có thể dự đoán phân tử khối của hợp chất hữu cơ đơn giản bằng tín hiệu của mảnh ion.
Câu hỏi/Đề bài:
Một hợp chất hữu cơ Y có 32% C; 6,67% H; 18,67% N về khối lượng, còn lại là O. Phân tử khối của hợp chất này được xác định thông qua kết quả phổ khối lượng với peak ion phân tử có giá trị m/z lớn nhất. Lập công thức phân tử của Y.
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 Y là: \({\rm{ }}{{\rm{C}}_{\rm{x}}}{{\rm{H}}_{\rm{y}}}{{\rm{N}}_{\rm{z}}}{{\rm{O}}_{\rm{t}}}\)
\({\rm{\% }}{{\rm{m}}_{\rm{O}}}{\rm{ = 100\% – (32\% + 6,67\% + 18,67\% ) = 42,66\% }}\)
Từ phổ khối lượng, ta có M = 75 (amu)
\(\begin{array}{l}{\rm{x = }}\frac{{{\rm{\% }}{{\rm{m}}_{\rm{C}}}}}{{{\rm{12}}}} \times \frac{{\rm{M}}}{{{\rm{100}}}}{\rm{ = }}\frac{{{\rm{32}}}}{{{\rm{12}}}} \times \frac{{75}}{{{\rm{100}}}} = 2\\{\rm{y = }}\frac{{{\rm{\% }}{{\rm{m}}_{\rm{H}}}}}{{\rm{1}}} \times \frac{{\rm{M}}}{{{\rm{100}}}}{\rm{ = }}\frac{{{\rm{6,67}}}}{{\rm{1}}} \times \frac{{75}}{{{\rm{100}}}} \approx 5\\{\rm{z = }}\frac{{{\rm{\% }}{{\rm{m}}_{\rm{N}}}}}{{{\rm{14}}}} \times \frac{{\rm{M}}}{{{\rm{100}}}}{\rm{ = }}\frac{{18,67}}{{{\rm{14}}}} \times \frac{{75}}{{{\rm{100}}}} \approx 1\\{\rm{t = }}\frac{{{\rm{\% }}{{\rm{m}}_{\rm{O}}}}}{{{\rm{16}}}} \times \frac{{\rm{M}}}{{{\rm{100}}}}{\rm{ = }}\frac{{42,66}}{{{\rm{16}}}} \times \frac{{75}}{{{\rm{100}}}} \approx 2\\\end{array}\)
Công thức phân tử của Y là\({\rm{ }}{{\rm{C}}_{\rm{2}}}{{\rm{H}}_5}{\rm{N}}{{\rm{O}}_2}{\rm{ }}\)