Bài 1. Ester - Lipid trang 5, 6, 7 Hóa 12 Chân trời sáng tạo: Ester là gì? Lipid là gì? Chúng có những tính chất cơ bản và ứng dụng nào?...

Câu hỏi:

Trả lời câu hỏi Mở đầu trang 5

Triglyceride (chất béo) thuộc loại ester, là một loại lipid có trong cơ thể người. Nếu hàm lượng triglyceride trong máu cao hơn mức bình thường có thể dẫn đến tăng nguy cơ bị xơ vữa động mạch, nhồi máu cơ tim, mỡ máu, gan nhiễm mỡ, đột quy,...

Ester là gì? Lipid là gì? Chúng có những tính chất cơ bản và ứng dụng nào?

Hướng dẫn giải :

Nêu các khái niệm, tính chất vật lí, tính chất hóa học và ứng dụng của ester, lipid.

Lời giải chi tiết :

1) Ester

- Khi thay nhóm OH trong nhóm carboxyl của carboxylic acid bằng nhóm OR’ thì được ester. Trong đó, R’ là gốc hydrocarbon. Ví dụ: methyl fomate (HCOOCH₃).

- Tính chất vật lí:

+ Ester có nhiệt độ sôi thấp hơn nhiệt độ sôi của carboxylic acid và alcohol có cùng số nguyên tử carbon hoặc có khối lượng phân tử tương đương.

+ Ester là những chất lỏng hoặc rắn ở điểu kiện thường, hầu hết nhẹ hơn nước, thường ít tan trong nước. Một số ester có mùi thơm của hoa, quả chín.

- Tính chất hóa học: Phản ứng hoá học đặc trưng của ester là phản ứng thuỷ phân.

+ Phản ứng thuỷ phân ester trong môi trường acid như HCl, H₂SO₄,...

+ Ester cũng bị thuỷ phân khi đun nóng với dung dịch kiềm như NaOH, KOH,...

- Ứng dụng: Nhiều ester được dùng làm dung môi, methyl methacrylate dùng để sản xuất răng giả, kính áp tròng, xi măng sinh học trong chấn thương chỉnh hình,... một số ester được dùng làm hương liệu trong công nghiệp thực phẩm, mĩ phẩm,...

2) Lipid

- Lipid bao gồm chất béo, sáp, steroid, phospholipid,... Chất béo là triester của glycerol với các acid béo.

- Tính chất vật lí:

+ Chất béo đều nhẹ hơn nước, không tan trong nước nhưng tan trong các dung môi không phân cực như benzene, ether,... Do có khối lượng phân tử lớn nên chất béo thường có nhiệt độ sôi cao.

+ Ở nhiệt độ thường, chất béo chứa nhiều gốc acid béo không no thường ở thể lỏng (có nhiều trong dấu thực vật), chất béo chứa nhiều gốc acid béo no thường ở thể rắn (có nhiều trong mỡ động vật).

- Tính chất hóa học:

+ Phản ứng hóa học đặc trưng của chất béo là phản ứng thủy phân.

+ Chất béo chứa gốc acid béo không no có phản ứng hydrogen hóa và bị oxi hóa chậm bởi oxygen trong không khí.

- Ứng dụng: Trong cơ thể chất béo là nguồn cung cấp và dự trữ năng lượng.

Câu hỏi:

Trả lời câu hỏi Thảo luận trang 5

Em hãy xác định gốc R’ trong các ester ở Ví dụ 1.

Hướng dẫn giải :

Khi thay nhóm OH trong nhóm carboxyl của carboxylic acid bằng nhóm OR’ thì được ester.

Trong đó, R’ là gốc hydrocarbon.

Lời giải chi tiết :

Câu hỏi:

Trả lời câu hỏi Thảo luận 1 trang 6

Carboxylic acid và alcohol nào đã tạo ra ester CH₃COOC₂H₅?

Hướng dẫn giải :

Khi thay nhóm OH trong nhóm carboxyl của carboxylic acid bằng nhóm OR’ thì được ester.

Trong đó, R’ là gốc hydrocarbon.

Lời giải chi tiết :

Ester CH₃COOC₂H₅ được tạo bởi acetic acid (CH₃COOH) và ethanol (C₂H₅OH).

Câu hỏi:

Trả lời câu hỏi Thảo luận 2 trang 6

Isopropyl formate là một ester có trong cà phê Arabica (còn gọi là cà phê chè). Viết công thức cấu tạo của isopropyl formate.

Hướng dẫn giải :

Quy tắc gọi tên ester đơn chức:Tên ester RCOOR’ = Tên gốc R’ + Tên gốc acid RCOO

Lời giải chi tiết :

Câu hỏi:

Trả lời câu hỏi Thảo luận 3 trang 6

Viết công thức cấu tạo và gọi tên các ester có cùng công thức phân tử C₄H₈O₂.

Hướng dẫn giải :

Khi thay nhóm OH trong nhóm carboxyl của carboxylic acid bằng nhóm OR’ thì được ester. Trong đó, R’ là gốc hydrocarbon.

Quy tắc gọi tên ester đơn chức:Tên ester RCOOR’ = Tên gốc R’ + Tên gốc acid RCOO

Lời giải chi tiết :

Các ester có cùng công thức phân tử C₄H₈O₂:

Câu hỏi:

Trả lời câu hỏi Thảo luận 4 trang 6

Sắp xếp theo chiều tăng dần nhiệt độ sôi của các chất sau: methyl formate, acetic acid và ethyl alcohol.

Hướng dẫn giải :

- Do không có liên kết hydrogen giữa các phân tử, ester có nhiệt độ sôi thấp hơn nhiệt độ sôi của carboxylic acid và alcohol có cùng số nguyên tử carbon hoặc có khối lượng phân tử tương đương.

- Với các hợp chất có khối lượng phân tử tương đương, nhiệt độ sôi được sắp xếp theo thứ tự tăng dần như sau: hydrocarbon; aldehyde; ketone; ester; alcohol; carboxylic acid.

Lời giải chi tiết :

Các chất trên đều có khối lượng phân tử tương đương, do đó nhiệt độ sôi của các chất được xếp theo chiều tăng dần: methyl formate, ethyl alcohol, acetic acid.

Câu hỏi:

Trả lời câu hỏi Thảo luận 1 trang 7

Hãy nêu một số đặc điểm khác nhau của phản ứng thuỷ phân ester trong môi trường acid và phản ứng xà phóng hoá ester.

Hướng dẫn giải :

Phản ứng thuỷ phân ester trong môi trường acid như HCl, H₂SO₄,... thường là phản ứng thuận nghịch.

Ester cũng bị thuỷ phân khi đun nóng với dung dịch kiềm như NaOH, KOH,... Phản ứng này được gọi là phản ứng xà phòng hoá và xảy ra một chiều.

Lời giải chi tiết :

Một số đặc điểm khác nhau của phản ứng thuỷ phân ester trong môi trường acid và phản ứng xà phóng hoá ester:

	Thuỷ phân ester trong môi trường acid	Phản ứng xà phóng hoá ester
Phương trình tổng quát
Môi trường phản ứng	Acid	Base
Chiều phản ứng	Phản ứng thuận nghịch	Phản ứng một chiều
Sản phẩm	Carboylic acid và alcohol	Muối của carboxylic acid và alcohol

Câu hỏi:

Trả lời câu hỏi Thảo luận 2 trang 7

Em hãy cho biết vai trò của dung dịch H₂SO₄ đặc trong phản ứng ester hoá.

Hướng dẫn giải :

Ester thường được điều chế bằng cách đun hỗn hợp carboxylic acid, alcohol và dung dịch sulfuric acid đặc. Khi đó xảy ra phản ứng ester hoá.

Lời giải chi tiết :

Sulfuric acid đặc trong phản ứng ester hóa đảm nhận hai vai trò:

+ Chất xúc tác, giúp phản ứng diễn ra nhanh hơn.

+ Hút nước làm cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận, tăng hiệu suất tạo ester.

Câu hỏi:

Trả lời câu hỏi Thảo luận 1 trang 8

Quan sát Bảng 1.2, hãy nhận xét đặc điểm cấu tạo của acid béo.

Hướng dẫn giải :

Acid béo là các carboxylic acid đơn chức, thường có mạch hở, không phân nhánh và có số nguyên tử carbon chẵn (khoảng 12-24 nguyên tử carbon).

Lời giải chi tiết :

Acid béo là carboxylic acid đơn chức. Hầu hết chúng có mạch carbon dài (thường từ 12 đến 24 nguyên tử carbon), không phân nhánh và có số nguyên tử carbon chẵn. Gốc hydrocarbon trong phân tử acid béo có thể là gốc no (acid béo bão hoà) hoặc không no chứa một hay nhiều liên kết đôi >C=C< (acid béo không bão hoà).

Câu hỏi:

Trả lời câu hỏi Thảo luận 2 trang 8

Acid béo nào trong Bảng 1.2 thuộc nhóm omega-6?

Hướng dẫn giải :

Với acid béo không no, số thứ tự chỉ vị trí liên kết đôi đầu tiên tính từ đuôi CH₃ là n thì acid béo thuộc nhóm omega-n.

Lời giải chi tiết :

Linoleic acid trong Bảng 1.2 thuộc nhóm omega-6.

Câu hỏi:

Trả lời câu hỏi Thảo luận 3 trang 8

Giải thích vì sao các chất béo không tan trong nước.

Hướng dẫn giải :

Các chất phân cực tan dễ dàng trong các dung môi phân cực như nước, ammonia lỏng…; ngược lại các chất không phân cực tan dễ dàng trong các dung môi không phân cực như benzene,…

Lời giải chi tiết :

Ở phân tử chất béo, các gốc hydrocarbon rất dài và không phân cực, chiếm hầu hết thể tích phân tử. Vì vậy chất béo không tan trong nước (dung môi phân cực) mà tan trong dung môi hữu cơ không phân cực.

Câu hỏi:

Trả lời câu hỏi Luyện tập trang 9

Chất hữu cơ G được dùng phổ biến trong lĩnh vực mĩ phẩm và phụ gia thực phẩm. Khi thủy phân hoàn toàn bất kì chất béo nào đều thu được G. Xác định chất G.

Hướng dẫn giải :

Chất béo là triester của glycerol vớỉ các acid béo.

Thuỷ phân chất béo trong môi trường kiềm, thu được sản phẩm gồm glycerol và các muối tương ứng của acid béo (thành phần chính của xà phòng).

Lời giải chi tiết :

Vì chất béo là triester của glycerol vớỉ các acid béo nên khi thủy phân chất béo ta đều thu được glycerol. Do đó G là glycerol.

Câu hỏi:

Trả lời câu hỏi Bài tập 1 trang 10

Có bao nhiêu ester có công thức phân tử C₃H₆O₂?

A. 2. B. 3. C. 4. D. 5.

Hướng dẫn giải :

Khi thay nhóm OH trong nhóm carboxyl của carboxylic acid bằng nhóm OR’ thì được ester. Trong đó, R’ là gốc hydrocarbon.

Lời giải chi tiết :

Các ester có công thức phân tử C₃H₆O₂:

→ Chọn A.

Câu hỏi:

Trả lời câu hỏi Bài tập 2 trang 10

Chất X có công thức phân tử C₄H₈O₂. Cho X tác dụng với dung dịch NaOH đun nóng, thu được chất Y có công thức phân tử C₃H₅O₂Na. X có công thức cấu tạo là

A. HCOOCH₂CH₂CH₃. B. HCOOCH(CH₃)₂.

C. CH₃COOC₂H₅. D. C₂H₅COOCH₃

Hướng dẫn giải :

Ester cũng bị thuỷ phân khi đun nóng với dung dịch kiềm như NaOH, KOH,...

Lời giải chi tiết :

Chất X có công thức phân tử C₄H₈O₂ và phản ứng được với NaOH nên X có thể carboxylic acid hoặc ester.

Khi phản ứng với dung dịch NaOH đun nóng, thu được muối Y có công thức phân tử C₃H₅O₂Na (bị mất một C so với X) nên X chỉ có thể ester.

=> Công thức cấu tạo của Y: CH₃CH₂COONa.

=> Công thức cấu tạo của X: CH₃CH₂COOCH₃.

→ Chọn D.

Câu hỏi:

Trả lời câu hỏi Bài tập 3 trang 10

Hoàn thành các phương trình phản ứng theo sơ đổ (X, Y, Z, T, W là các hợp chất hữu cơ khác nhau; T chỉ chứa một loại nhóm chức)

Hướng dẫn giải :

Từ chất Z thành chất Y cần xúc tác men giấm, do đó Z là C₂H₅OH, Y là CH₃COOH, X là CH₃COOC₂H₅, T là C₃H₅(OOCCH₃)₃, W là HCOOC₂H₅.

Lời giải chi tiết :