Este no, đơn chức, mạch hở có công thức phân tử tổng quát là gì?

Este no, đơn chức, mạch hở có công thức cấu tạo chung là RCOOR' và công thức phân tử tổng quát là CnH2nO2 (n ≥ 2). Gốc R là H hoặc gốc ankyl CxH2x+1, còn R' là gốc ankyl CyH2y+1. Este có đúng một liên kết π ở nhóm C=O nên độ bất bão hoà bằng 1.

Este no đơn chức mạch hở có công thức phân tử là gì?

Trả lời nhanh

Este no, đơn chức, mạch hở có công thức cấu tạo chung là RCOOR’ và công thức phân tử tổng quát là C_nH_2nO₂ (n ≥ 2). Gốc R là H hoặc gốc ankyl C_xH_2x+1, còn R’ là gốc ankyl C_yH_2y+1. Este có đúng một liên kết π ở nhóm C=O nên độ bất bão hoà bằng 1.

Công thức RCOOR’ nghĩa là gì?

Este đơn chức chỉ chứa một nhóm chức –COO–, tạo ra khi axit cacboxylic đơn chức tác dụng với ancol đơn chức. Trong công thức RCOOR’:

R– là gốc của axit. R có thể là H (este của axit fomic) hoặc gốc hiđrocacbon.
R’– là gốc của ancol. R’ bắt buộc là gốc hiđrocacbon, nên không thể là H.

Với este no, mạch hở, cả R và R’ đều là gốc ankyl no, không có liên kết đôi, liên kết ba hay vòng.

Suy ra công thức phân tử C_nH_2nO₂

Đặt R = C_xH_2x+1 (x ≥ 0, x = 0 ứng với R là H) và R’ = C_yH_2y+1 (y ≥ 1). Cộng các phần của phân tử RCOOR’:

Số C = x + 1 (nhóm COO) + y = x + y + 1. Đặt n = x + y + 1.
Số H = (2x + 1) + (2y + 1) = 2(x + y) + 2 = 2n.
Số O = 2.

Vậy công thức phân tử là C_nH_2nO₂. Vì x ≥ 0 và y ≥ 1 nên n ≥ 2, và este nhỏ nhất là HCOOCH₃ (C₂H₄O₂).

Cách nhìn khác: ghép axit và ancol

Axit no, đơn chức, mạch hở là C_aH_2aO₂, ancol no, đơn chức, mạch hở là C_bH_2b+2O. Phản ứng este hoá tách một phân tử H₂O nên este có C_a+bH_2(a+b)O₂. Kết quả vẫn là C_nH_2nO₂ với n = a + b.

Vì sao dễ nhầm với axit cacboxylic?

Axit no, đơn chức, mạch hở cũng có công thức C_nH_2nO₂ (n ≥ 1). Hai loại chất này là đồng phân của nhau. Ví dụ C₂H₄O₂ có CH₃COOH (axit) và HCOOCH₃ (este). Cho nên chỉ biết công thức phân tử thì chưa kết luận được chất thuộc loại nào. Phải dựa vào dữ kiện tính chất, chẳng hạn làm quỳ tím hoá đỏ hoặc tác dụng với Na thì là axit, còn thuỷ phân tạo muối và ancol thì là este.

Bảng ví dụ và số đồng phân este

Công thức phân tử	Các este đồng phân	Số este
C₂H₄O₂	HCOOCH₃	1
C₃H₆O₂	HCOOC₂H₅, CH₃COOCH₃	2
C₄H₈O₂	HCOOCH₂CH₂CH₃, HCOOCH(CH₃)₂, CH₃COOC₂H₅, C₂H₅COOCH₃	4
C₅H₁₀O₂	HCOOC₄H₉ (4 đồng phân), CH₃COOC₃H₇ (2), C₂H₅COOC₂H₅ (1), C₃H₇COOCH₃ (2)	9

Mẹo đếm: cố định số C của gốc axit (kể cả nhóm COO), phần C còn lại thuộc về gốc ancol. Sau đó đếm số đồng phân mạch của từng gốc, nhớ rằng gốc C₃H₇ và C₄H₉ có lần lượt 2 và 4 dạng.

Hệ quả dùng trong bài tập

Este no, đơn chức, mạch hở khi cháy cho n_CO₂ = n_H₂O, vì số H gấp đôi số C.
Khối lượng mol M = 14n + 32.
Phương trình cháy: C_nH_2nO₂ + (3n − 2)/2 O₂ → n CO₂ + n H₂O (nhiệt độ cao).
Thuỷ phân trong NaOH: RCOOR’ + NaOH → RCOONa + R’OH (đun nóng), tỉ lệ mol 1 : 1.

Lỗi sai thường gặp

Viết n ≥ 1 cho este. Với n = 1 thì CH₂O₂ chính là HCOOH, một axit, không phải este. Este phải có n ≥ 2.
Cho rằng R’ có thể là H. Khi đó chất là axit chứ không phải este.
Dùng C_nH_2n+2O₂ hoặc C_nH_2n−2O₂. Dạng C_nH_2n−2O₂ (n ≥ 4) dành cho este đơn chức có thêm một liên kết C=C, không phải este no.

Bài luyện tập

Bài 1. Đốt cháy hoàn toàn 3,7 gam một este no, đơn chức, mạch hở X thu được 3,36 lít CO₂ (đktc). Tìm công thức phân tử của X.

Lời giải: n_CO₂ = 3,36 : 22,4 = 0,15 mol. X là C_nH_2nO₂ có M = 14n + 32 nên n_X = 3,7/(14n + 32). Bảo toàn C: n × 3,7/(14n + 32) = 0,15, suy ra 3,7n = 2,1n + 4,8, tức n = 3. Vậy X là C₃H₆O₂ (M = 74, đúng với 3,7 : 74 = 0,05 mol).

Bài 2. Este nào sau đây có công thức phân tử dạng C_nH_2nO₂: CH₃COOCH=CH₂, CH₃COOC₂H₅, HCOOC₆H₅?

Đáp án: chỉ CH₃COOC₂H₅ (C₄H₈O₂). Vinyl axetat là C₄H₆O₂ do có C=C, phenyl fomat là C₇H₆O₂ do có vòng benzen.

Bài 3. Một este no, đơn chức, mạch hở có phần trăm khối lượng oxi là 43,24%. Tìm công thức phân tử.

Lời giải: %O = 32/(14n + 32) = 0,4324, suy ra 14n + 32 = 74, nên n = 3. Este là C₃H₆O₂.

Câu hỏi thường gặp

Este no đơn chức mạch hở có công thức phân tử chung là gì?

Là CnH2nO2 với n ≥ 2. Công thức cấu tạo chung là RCOOR', trong đó R là H hoặc gốc ankyl, R' là gốc ankyl.

Vì sao este no đơn chức mạch hở có n ≥ 2?

Phân tử có nhóm COO (1 C) và gốc R' ít nhất 1 C, nên tối thiểu có 2 C. Este nhỏ nhất là HCOOCH3 (C2H4O2). Với n = 1 chỉ có HCOOH, đó là axit.

CnH2nO2 có phải luôn là este không?

Không. Axit cacboxylic no, đơn chức, mạch hở cũng có công thức CnH2nO2. Ngoài ra còn các hợp chất tạp chức như hiđroxi anđehit hay hiđroxi xeton. Cần dựa vào dữ kiện tính chất để kết luận.

Đốt cháy este no đơn chức mạch hở thì tỉ lệ mol CO2 và H2O thế nào?

Bằng nhau (nCO2 = nH2O), vì este có độ bất bão hoà bằng 1, chỉ chứa liên kết π trong nhóm C=O.