Trả lời nhanh
Công thức chung của amino axit no, mạch hở, có 1 nhóm NH2 và 1 nhóm COOH là CnH2n+1NO2 (n ≥ 2), hay viết tách nhóm chức: H2N–CmH2m–COOH (m ≥ 1). Lý do: phân tử chỉ có một liên kết π trong nhóm C=O của COOH, nên độ bất bão hoà bằng 1. Khối lượng mol là M = 14n + 47.
Suy ra công thức bằng hai cách
Đề bài thường hỏi “công thức chung” nên em cần nhớ cả hai dạng viết, vì mỗi dạng tiện cho một kiểu bài.
Cách 1: Ghép nhóm chức vào gốc hiđrocacbon no
Gốc hiđrocacbon no, hoá trị 2, mạch hở có dạng –CmH2m–. Gắn thêm nhóm NH2 ở một đầu và COOH ở đầu kia, ta được:
H2N–CmH2m–COOH với m ≥ 1.
Gộp nguyên tử: số C là (m + 1), số H là (2m + 1 + 2 = 2m + 3), cộng với 1 N và 2 O. Đặt n = m + 1 thì số H là 2n + 1, ta có CnH2n+1NO2 với n ≥ 2.
Cách 2: Dùng độ bất bão hoà
Với hợp chất CxHyNzOt, độ bất bão hoà k = (2x + 2 + z − y)/2. Amino axit no, mạch hở, một nhóm COOH có k = 1 (chỉ có C=O). Thay z = 1, k = 1 ta được y = 2x + 1. Kết quả vẫn là CnH2n+1NO2.
Bảng kiểm chứng với các amino axit quen thuộc
| Tên | Công thức cấu tạo | CTPT | n | M = 14n + 47 |
|---|---|---|---|---|
| Glyxin | H2N–CH2–COOH | C2H5NO2 | 2 | 75 |
| Alanin | CH3–CH(NH2)–COOH | C3H7NO2 | 3 | 89 |
| Valin | (CH3)2CH–CH(NH2)–COOH | C5H11NO2 | 5 | 117 |
Mẹo nhớ: glyxin là chất đơn giản nhất nên n nhỏ nhất bằng 2. Mỗi lần thêm một nhóm CH2 thì M tăng 14, nghĩa là các amino axit thuộc cùng một dãy đồng đẳng.
Vì sao không dùng được cho mọi amino axit?
- Lysin (2 nhóm NH2, 1 COOH) và axit glutamic (1 NH2, 2 COOH) không có công thức CnH2n+1NO2, vì số nhóm chức khác nhau nên số N hoặc số O khác.
- Amino axit có liên kết C=C hoặc vòng thì ít H hơn, không thuộc dãy này.
- Amino axit chứa nhân thơm như phenylalanin (C9H11NO2) cũng không thuộc dãy này.
Lỗi sai thường gặp
- Viết nhầm CnH2nNO2 hoặc CnH2n−1NO2. Em kiểm tra bằng glyxin C2H5NO2: số H phải là 2·2 + 1 = 5.
- Cho n = 1. Khi đó C1H3NO2 không tồn tại dưới dạng amino axit, vì cần ít nhất một C nối giữa NH2 và COOH. Điều kiện là n ≥ 2 (với dạng H2N–CmH2m–COOH thì m ≥ 1).
- Quên rằng CnH2n+1NO2 còn là công thức của nhiều chất khác. Ví dụ C3H7NO2 có thể là alanin, β-alanin, este H2N–CH2–COOCH3, muối amoni CH2=CH–COONH4 hoặc hợp chất nitro C3H7NO2. Vì vậy phải đọc kỹ đề có nói “amino axit” hay không.
Vận dụng vào bài tập
Phản ứng cháy
CnH2n+1NO2 + (6n − 3)/4 O2 → n CO2 + (2n + 1)/2 H2O + 1/2 N2 (nhiệt độ cao).
Từ đây có hệ thức hay dùng: nH₂O − nCO₂ = 0,5·namino axit, nghĩa là namino axit = 2(nH₂O − nCO₂).
Ví dụ có lời giải
Ví dụ. Đốt cháy hoàn toàn 0,2 mol một amino axit no, mạch hở, 1 NH2, 1 COOH thu được 0,6 mol CO2. Tìm công thức phân tử.
Số C = 0,6 : 0,2 = 3, nên n = 3 và công thức là C3H7NO2 (alanin hoặc đồng phân amino axit của nó).
Bài luyện tập tự giải
- Amino axit X no, mạch hở, 1 NH2, 1 COOH có M = 89. Tìm công thức phân tử.
Đáp án: 14n + 47 = 89 nên n = 3, X là C3H7NO2. - Amino axit Y thuộc dãy trên có phần trăm khối lượng N là 18,67%. Xác định Y.
Đáp án: M = 14 : 0,1867 ≈ 75, nên n = 2, Y là glyxin H2N–CH2–COOH. - Amino axit Z thuộc dãy trên có M = 103. Tìm công thức phân tử và phần trăm khối lượng N.
Đáp án: 14n + 47 = 103 nên n = 4, Z là C4H9NO2; %N = 14/103 ≈ 13,59%.
Muốn nắm vững hơn, em nên ôn thêm tính chất lưỡng tính và phản ứng trùng ngưng của amino axit để biết vì sao nhóm NH2 và COOH quyết định hầu hết tính chất của chúng.
Câu hỏi thường gặp
Công thức tổng quát của amino axit no, mạch hở, có 1 nhóm NH2 và 1 nhóm COOH là gì?
Là CnH2n+1NO2 với n ≥ 2, hoặc viết H2N–CmH2m–COOH với m ≥ 1. Khối lượng mol tương ứng là M = 14n + 47.
Vì sao điều kiện là n ≥ 2?
Giữa nhóm NH2 và COOH phải có ít nhất một nguyên tử C, và bản thân COOH đã chứa 1 C, nên tổng số C tối thiểu là 2, ứng với glyxin C2H5NO2.
Lysin và axit glutamic có thuộc công thức CnH2n+1NO2 không?
Không. Lysin có 2 nhóm NH2 và axit glutamic có 2 nhóm COOH nên số N, O khác với công thức chung của amino axit có 1 NH2 và 1 COOH.
Đốt cháy amino axit dạng này thì mối quan hệ giữa số mol H2O và CO2 là gì?
nH2O − nCO2 = 0,5·n amino axit, tức số mol amino axit bằng 2(nH2O − nCO2).