Tác giả:: Mục lục bài viết
1. Khái quát chung về đồng phân
Đồng phân (isomer) được sử dụng trong hóa học để chỉ các hợp chất hoá học có cùng công thức phân tử nhưng có cấu trúc phân tử khác nhau. Điều này có nghĩa là các đồng phân có cùng số lượng nguyên tử của từng loại nguyên tố và cùng tổng khối lượng nguyên tử, nhưng các nguyên tử trong cấu trúc phân tử được sắp xếp khác nhau.
Cấu trúc khác nhau của các đồng phân dẫn đến các tính chất vật lý và hóa học khác nhau. Các ví dụ phổ biến về đồng phân bao gồm:
Đồng phân cấu trúc (structural isomers): Các đồng phân này có cùng số lượng nguyên tử và loại nguyên tố, nhưng các nguyên tử được kết hợp với nhau trong cấu trúc phân tử khác nhau. Ví dụ: butan và metylpropan là hai đồng phân cấu trúc của công thức C4H10.
Đồng phân cis-trans (cis-trans isomers): Được gọi là đồng phân geometric, chúng có cùng cấu trúc cơ bản nhưng khác nhau trong việc sắp xếp không gian của các nhóm hoá học xung quanh một liên kết đôi trong phân tử hữu cơ. Ví dụ: cis-2-butene và trans-2-butene.
Đồng phân hóa học (stereo isomers): Đồng phân này có cùng cấu trúc cơ bản và cấu trúc không gian như nhau, nhưng chúng có thể xoay nhau để trở thành nhau. Ví dụ: các đồng phân enantiomer là một loại đồng phân hóa học.
Đồng phân quyết định tính chất và hoạt tính của một hợp chất hoá học, và việc hiểu về chúng là quan trọng trong nghiên cứu và ứng dụng trong hóa học và dược phẩm.
2. Chất nào sau đây có đồng phân hình học ?
Câu hỏi: Chất nào sau đây có đồng phân hình học?
A. CH2=CH–CH2–CH3
B. CH3–CH–C(CH3)2
C. CH3–CH = CH–CH=CH2
D. CH2=CH–CH=CH2
Đáp án C
Chất có đồng phân hình học là : CH3–CH=CH–CH = CH2
3. Hiểu thế nào về đồng phân hình học
Đồng phân hình học, còn được gọi là đồng phân không gian hoặc đồng phân cấu tạo không gian, là một loại đồng phân hóa học trong đó các phân tử có cùng cấu trúc cơ bản và cấu trúc cơ bản không khác nhau, nhưng chúng có các vị trí không gian khác nhau của các nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử quanh các liên kết hóa học trong phân tử. Các đồng phân hình học xuất hiện khi có sự xoay quanh một hoặc nhiều liên kết trong một phân tử, tạo ra các dạng không gian khác nhau mà không thể chồng chất lên nhau bằng cách xoay.
Các ví dụ phổ biến về đồng phân hình học bao gồm:
Đồng phân cis-trans: Đây là một trường hợp phổ biến của đồng phân hình học. Trong các hợp chất có liên kết đôi (ví dụ: alkenes), sự xoay xung quanh liên kết đôi có thể tạo ra hai dạng không gian khác nhau. Đồng phân cis có các nhóm hoá học cận kề nhau ở cùng một phía của liên kết đôi, trong khi đồng phân trans có các nhóm hoá học cận kề ở hai phía trái và phải của liên kết đôi.
Đồng phân enantiomer: Đây là một loại đồng phân hình học đặc biệt, trong đó hai phân tử có cùng cấu trúc không gian như nhau, nhưng chúng là hình ảnh phản chiếu của nhau. Điều này tạo ra hai dạng enantiomer (dạng đối nhau) với tính chất quang học khác nhau. Ví dụ phổ biến về đồng phân enantiomer là amino acids trong protein và các loại thuốc.
Đồng phân hình học của các hợp chất vòng (cyclic compounds): Các hợp chất có vòng (cyclic compounds) như cyclohexane cũng có thể có đồng phân hình học, khi nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử trong vòng được sắp xếp khác nhau trong không gian.
Đồng phân hình học quyết định tính chất và hoạt tính của một hợp chất hoá học và có thể có tác động lớn đến các phản ứng hóa học và sinh học của chúng. Chúng được nghiên cứu kỹ lưỡng trong lĩnh vực hóa học hữu cơ và dược phẩm để hiểu rõ về tác động của cấu trúc không gian đến tính chất và hoạt tính của các hợp chất.
Đồng phân hình học có ý nghĩa quan trọng trong lĩnh vực hóa học và sinh học vì chúng ảnh hưởng đến tính chất, hoạt tính và tương tác của các hợp chất hóa học trong tự nhiên và trong phòng thí nghiệm. Dưới đây là một số ý nghĩa quan trọng của đồng phân hình học:
- Tính chất hóa học: Đồng phân hình học có thể có tính chất hóa học khác nhau. Chúng có thể tham gia vào các phản ứng hóa học khác nhau và có đặc điểm về hoạt tính khác nhau. Sự khác biệt này có thể dẫn đến sự khác biệt trong cơ chế và tốc độ của các phản ứng hóa học.
- Tác động đến hoạt tính sinh học: Trong sinh học, đồng phân hình học của các phân tử hóa học có thể có tác động đáng kể đến tương tác với các hệ thống sinh học. Ví dụ, trong dược phẩm, các đồng phân hình học của một loại thuốc có thể có hiệu quả khác nhau trong việc điều trị bệnh do sự tương tác với các phân tử sinh học.
- Tương tác quang học: Đồng phân hình học có thể tác động đến khả năng quang học của các hợp chất. Điều này có thể thể hiện thông qua hiện tượng quang chiếu, trong đó các đồng phân hình học của một phân tử có khả năng xoay ánh sáng polarized một cách khác nhau, tạo ra hiện tượng phân cực quang học.
- Ứng dụng trong tổng hợp hóa học: Hiểu về đồng phân hình học là quan trọng trong quá trình tổng hợp hóa học, bởi vì nó có thể ảnh hưởng đến sản phẩm cuối cùng của một phản ứng hóa học. Người ta phải quan tâm đến việc tạo ra một đồng phân cụ thể hoặc ngăn chặn sự hình thành một đồng phân không mong muốn trong quá trình tổng hợp.
- Tìm hiểu về cơ cấu không gian: Đồng phân hình học giúp người ta hiểu cơ cấu không gian của các hợp chất hóa học. Điều này quan trọng để dự đoán tính chất và tương tác của các hợp chất trong các hệ thống phức tạp, chẳng hạn như các phân tử trong sinh học và dược phẩm.
- Quan hệ giữa cấu trúc và tính chất: Đồng phân hình học giúp xác định mối quan hệ giữa cấu trúc không gian của một hợp chất và tính chất của nó. Điều này có thể giúp người ta thiết kế các hợp chất mới có tính chất cụ thể hoặc cải thiện tính chất của các hợp chất tồn tại.
Như vây, đồng phân hình học là một khía cạnh quan trọng của hóa học và sinh học, giúp người ta hiểu và ứng dụng các tính chất không gian của các hợp chất hóa học.
4. Bài tập vận dụng liên quan
Câu 1. Những hợp chất nào sau đây có đồng phân hình học (cis-trans)? CH3CH=CH2 (I); CH3CH=CHCl (II); CH3CH=C(CH3)2 (III); C2H5–C(CH3)=C(CH3)–C2H5(IV); C2H5–C(CH3)=CCl–CH3 (V)
A. (I), (IV), (V).
B. (II), (IV), (V).
C. (III), (IV).
D. (II), III, (IV), (V).
Câu 2. Chất nào sau đây có đồng phân hình học?
A. 2-clopropen.
B. But-2-en.
C. 1,2-đicloetan.
D. But-2-in.
Câu 3. Chất nào sau đây có đồng phân hình học Cis – trans?
A. CH2=CH2
B. CH2 =CH-CH2-CH3
C. CH3-C≡C-CH3
D. CH3-CH=CH-CH3
Câu 4. Nội dung nào đúng khi nhắc về định nghĩa đồng phân
A. Đồng phân là những hợp chất khác nhau nhưng có cùng công thức phân tử.
B. Đồng phân lànhững chất có cùng công thức phân tử nhưng tính chất hóa học khác nhau.
C. Đồng phân là những hợp chất có cùng phân tử khối nhưng có cấu tạo hóa học khác nhau.
D. Đồng phân là hiện tượng các chất có cùng công thức phân tử nhưng cấu tạo khác nhau nên tính chất khác nhau.
Câu 5. Có bao nhiêu đồng phân cấu tạo ứng với hợp chất C5H10 mạch hở
A. 4
B. 5
C. 6
D. 10
Câu 6. Cho các chất sau: but-1-en (1); 3,3-đimetylbut-1-en (2); 3-metylpent-1-en (3); 3-metylpent-2-en (4); 2,2-đimetylpent-3-en (5). Những chất nào là đồng phân của nhau?
A. (3), (4) và (5)
B. (1), (2) và (3).
C. (1), (2) và (5)
D. (2), (3) và (4).
Câu 7. Nội dung nhận định nào về Anken là không đúng:
A. Tất cả các anken đều có công thức là CnH2n (n ≥2)
B. Công thức chung CnH2n có thể là anken hoặc xicloankan
C. Anken có thể có 1 hoặc nhiều liên kết đôi
D. Tất cả các anken các chất làm mất màu dung dịch brom đều là KMnO4.
Câu 8. Nội dung nào dưới đây khi nói về Anken là không đúng:
A. Nhiệt độ sôi tăng dần theo chiều tăng của phân tử khối.
B. Là nguyên liệu cho nhiều quá trình sản xuất hóa học.
C. Từ C2H4 đến C4H8 là chất khí ở điều kiện thường.
D. CH2 =CH-CH2-CH3 có đồng phân hình học Cis – trans
Câu 9. Anken là:
A. Hiđrocacbon không no, trong phân tử có các liên kết bội.
B. Hiđrocacbon không no, mạch hở, trong phân tử có 1 liên kết C=C.
C. Hiđrocacbon không no, mạch hở, trong phân tử có nhiều liên kết C=C.
D. Hiđrocacbon không no, mạch hở, trong phân tử có 2 liên kết C=C.
Câu 10. Cho các chất sau:
1. CH3CH=CH2
2. CH3CH=CHCl
3. CH3CH=C(CH3)2
4. C2H5-C(CH3)=C(CH3)-C2H5
5. C2H5-C(CH3)=CHCH3
Những chất có đồng phân hình học là:
A. 1, 2, 3
B. 2, 3, 4
C. 3, 4, 5
D. 2, 4, 5
Quý khách có thể tham khảo thêm bài viết: Đồng phân là gì? Chất nào sau đây là đồng phân của glucozơ?
