Thực hành vẽ cấu trúc phân tử CH2=CH-CH=CH2, CH3COOH 2D, 3D

Trả lời nhanh

Thực hành vẽ cấu trúc phân tử. Trong ChemSketch, em chọn chế độ Structure → Draw Normal, vẽ mạch 4 nguyên tử C rồi nhấp vào liên kết C1–C2 và C3–C4 để tạo hai liên kết đôi (CH₂=CH–CH=CH₂); với CH₃COOH, vẽ mạch C–C, gắn hai nguyên tử O vào C thứ hai và nhấp vào một liên kết C–O để thành C=O. Sau đó bấm 3D Structure Optimization rồi Copy to 3D để xem mô hình 3D. Lưu file dạng .sk2 (để sửa lại) và ảnh .gif/.jpg/.tif, rồi chép (Ctrl + C, Ctrl + V) hoặc Insert → Picture vào Word, PowerPoint.

Đề bài và yêu cầu cần đạt

Đây là phần Luyện tập trang 53, Bài 8 “Vẽ cấu trúc phân tử”, Chuyên đề học tập Hoá học 10 bộ Chân trời sáng tạo. Bài yêu cầu thực hành với hai phân tử: CH₂=CH–CH=CH₂ và CH₃COOH. Sau khi vẽ, em cần làm được ba việc: chuyển cấu trúc từ 2D sang 3D, lưu file và chèn hình ảnh phân tử vào tài liệu Word hoặc bài trình chiếu PowerPoint.

Phần mềm dùng trong bài là ACD/ChemSketch (bản Freeware miễn phí), kèm công cụ ACD/3D Viewer để quan sát mô hình không gian. Tên gọi trên menu có thể khác đôi chút giữa các phiên bản, nhưng các nút chức năng chính vẫn giống nhau.

Phân tích cấu tạo hai phân tử trước khi vẽ

Trước khi thao tác trên máy, em nên xác định rõ mỗi nguyên tử liên kết với những nguyên tử nào. Bước này giúp vẽ đúng ngay từ đầu và kiểm tra được hình 3D sau khi tối ưu.

Đặc điểm	CH₂=CH–CH=CH₂	CH₃COOH
Tên gọi	Buta-1,3-diene	Acetic acid (ethanoic acid)
Công thức phân tử	C₄H₆	C₂H₄O₂
Khối lượng phân tử	54	60
Số liên kết σ / π	9 σ (3 C–C, 6 C–H) / 2 π	7 σ (3 C–H, 1 C–C, 2 C–O, 1 O–H) / 1 π
Hình học quanh nguyên tử C	Cả 4 C đều là C nối đôi, tam giác phẳng, góc khoảng 120°	C của CH₃: tứ diện, góc khoảng 109,5°; C của COOH: tam giác phẳng, góc khoảng 120°
Hình dạng 3D dự kiến	Toàn bộ 10 nguyên tử gần như nằm trên một mặt phẳng	Nhóm COOH phẳng, ba nguyên tử H của CH₃ chĩa ra ba phía trong không gian

Công thức cấu tạo phẳng của buta-1,3-diene với hai liên kết đôi C=C và của acetic acid với nhóm COOH, nguyên tử C màu đen, O màu đỏ, H màu xanh — Hình 1. Cấu tạo 2D của buta-1,3-diene và acetic acid trước khi chuyển sang mô hình 3D.

Các bước vẽ CH₂=CH–CH=CH₂ trong ChemSketch

Mở ChemSketch, chọn cửa sổ Structure và chế độ Draw Normal.
Ở bảng nguyên tố bên trái, chọn C. Nhấp chuột vào vùng vẽ, màn hình hiện CH₄.
Nhấn giữ chuột trái trên nguyên tử C vừa vẽ, kéo ra một đoạn rồi thả: được CH₃–CH₃. Lặp lại từ nguyên tử C ở đầu mạch thêm hai lần để có mạch 4 nguyên tử C (CH₃–CH₂–CH₂–CH₃). Phần mềm tự vẽ mạch zigzag và tự thêm số nguyên tử H cho đủ hoá trị.
Nhấp chuột trái một lần vào liên kết giữa C1 và C2: liên kết đơn chuyển thành liên kết đôi. Làm tương tự với liên kết C3–C4. Màn hình hiện CH₂=CH–CH=CH₂.
Nếu muốn chỉnh cỡ chữ hoặc độ dài liên kết, dùng nút Select/Move khoanh chọn cả công thức, nhấp chuột phải, chọn Object Properties, bỏ chọn “Auto” trong mục Size Calculation rồi đặt Atom Symbol Size, Bond Length theo ý muốn và nhấn Apply.

Lưu ý: nếu lỡ nhấp hai lần vào cùng một liên kết, nó sẽ thành liên kết ba. Khi đó dùng lệnh Undo (Ctrl + Z) để quay lại.

Các bước vẽ CH₃COOH trong ChemSketch

Vẫn ở chế độ Draw Normal, chọn C, nhấp để được CH₄, rồi kéo từ nguyên tử C ra một đoạn để được CH₃–CH₃.
Chọn O ở bảng nguyên tố. Nhấn giữ chuột trên nguyên tử C thứ hai, kéo ra rồi thả để gắn nhóm –OH. Lặp lại thêm một lần để C thứ hai liên kết với hai nhóm –OH.
Nhấp chuột trái một lần vào một trong hai liên kết C–O để chuyển thành C=O. Lúc này công thức là CH₃–C(=O)–OH, tức CH₃COOH.
Kiểm tra lại: C của nhóm CH₃ có 3 nguyên tử H, C của nhóm COOH không còn nguyên tử H nào, nguyên tử O liên kết đơn mang 1 nguyên tử H.

Chuyển cấu trúc hoá học từ 2D sang 3D

Chọn phân tử cần chuyển, bấm nút 3D Structure Optimization trên thanh công cụ (hoặc vào menu Tools). Phần mềm tính lại độ dài và góc liên kết cho gần với thực tế, các liên kết C–H hiện rõ hơn.
Bấm nút Copy to 3D (3D Viewer). Cửa sổ ACD/3D Viewer mở ra cùng mô hình 3D của phân tử.
Trong 3D Viewer, kéo chuột để xoay phân tử và thử các kiểu hiển thị: dạng que (sticks), dạng cầu và que (balls and sticks), dạng cầu đặc (spacefill), dạng dây mảnh (wireframe).

Khi xoay mô hình, em sẽ thấy kết quả khớp với bảng phân tích ở trên. Với buta-1,3-diene, nhìn ngang mặt phẳng phân tử thì mọi nguyên tử gần như xếp trên một đường, chứng tỏ phân tử phẳng. Với acetic acid, nhóm –COOH phẳng, còn ba nguyên tử H của nhóm –CH₃ phân bố theo hình tứ diện quanh nguyên tử C.

Lưu file và chèn hình vào Word, PowerPoint

Lưu file ChemSketch: chọn File → Save (hoặc Save As, Ctrl + S), đặt tên và chọn đuôi .sk2. File này mở lại được để chỉnh sửa.
Lưu dạng ảnh: chọn đuôi .gif, .jpg hoặc .tif khi lưu hoặc xuất file. Ảnh không sửa được cấu trúc nhưng dễ chèn vào mọi tài liệu.
Chèn trực tiếp: chọn phân tử, nhấn Edit → Copy (Ctrl + C), mở Word hoặc PowerPoint và nhấn Paste (Ctrl + V).
Chèn file ảnh: trong Word hoặc PowerPoint chọn Insert → Picture, rồi chọn file ảnh đã lưu.

Mẹo: nên đặt tên file theo tên chất, ví dụ “buta-1,3-diene_3D.jpg” và “acetic-acid_2D.jpg”, để khi làm bài báo cáo dễ tìm lại.

Lỗi thường gặp và cách khắc phục

Thiếu hoặc thừa nguyên tử H: thường do vẽ bằng công cụ chữ thay vì công cụ nguyên tố. Hãy luôn chọn nguyên tố ở bảng bên trái để phần mềm tự tính hoá trị.
Nhóm COOH bị vẽ thành hai nhóm OH: em quên nhấp vào liên kết C–O để tạo liên kết đôi.
Mô hình 3D méo: chưa bấm 3D Structure Optimization trước khi mở 3D Viewer.
Không dán được vào Word: kiểm tra đã chọn (khoanh) phân tử trước khi nhấn Ctrl + C.

Bài tập vận dụng

Bài 1. Dùng các bước tương tự, vẽ cấu trúc 2D và 3D của ethylene CH₂=CH₂. Dự đoán hình dạng phân tử.

Đáp án: ethylene là phân tử phẳng, 6 nguyên tử cùng nằm trên một mặt phẳng, góc liên kết khoảng 120°.

Bài 2. Vẽ ethanol CH₃CH₂OH. So sánh với acetic acid: nguyên tử C nào có hình tứ diện?

Đáp án: trong ethanol cả hai nguyên tử C đều chỉ có liên kết đơn nên đều có hình tứ diện (góc khoảng 109,5°); trong acetic acid chỉ C của nhóm CH₃ có hình tứ diện.

Bài 3. Đếm số liên kết σ và π trong phân tử acetic acid.

Đáp án: 7 liên kết σ và 1 liên kết π (nằm trong liên kết đôi C=O).

Câu hỏi thường gặp

Làm sao tạo liên kết đôi trong ChemSketch?

Ở chế độ Draw Normal, nhấp chuột trái một lần vào liên kết đơn để chuyển thành liên kết đôi; nhấp thêm lần nữa sẽ thành liên kết ba.

Chuyển công thức 2D sang 3D trong ChemSketch bằng cách nào?

Bấm 3D Structure Optimization để tối ưu cấu trúc, rồi bấm Copy to 3D để mở ACD/3D Viewer và xoay, đổi kiểu hiển thị mô hình.

File ChemSketch có đuôi gì?

File ChemSketch có đuôi .sk2 và mở lại được để chỉnh sửa; muốn lưu ảnh thì chọn .gif, .jpg hoặc .tif.

Phân tử CH2=CH-CH=CH2 có phẳng không?

Có. Cả bốn nguyên tử C đều là C nối đôi với góc liên kết khoảng 120°, nên ở dạng bền các nguyên tử gần như cùng nằm trên một mặt phẳng.

CH3COOH có bao nhiêu liên kết π?

Acetic acid có 1 liên kết π, nằm trong liên kết đôi C=O của nhóm carboxyl.