1. Phản ứng hóa học
H2N-(CH2)4CH(NH2)-COOH + HCl → ClH3N-(CH2)4CH(NH3Cl)-COOH
2. Cách thực hiện
Để thực hiện phản ứng như mô tả, bạn cần tuân thủ các bước sau:
Chuẩn bị vật liệu và dung dịch:
Lysin 10%: Đây là một dung dịch lysin có nồng độ 10%. Lysin là một loại axit amin có công thức H2N-(CH2)4CH(NH2)-COOH, và nồng độ 10% chỉ ra rằng trong mỗi 100 ml dung dịch chứa 10 gram lysin.
HCl 10%: Đây là dung dịch axit clohidric có nồng độ 10%. Nồng độ 10% cho biết trong mỗi 100 ml dung dịch chứa 10 gram axit clohidric.
Chuẩn bị ống nghiệm:
Lấy một ống nghiệm sạch và khô.
Đo và nhỏ 1 ml dung dịch HCl 10% vào ống nghiệm. Có thể sử dụng pipet hoặc ống nhỏ để đo chính xác dung dịch.
Thêm lysin 10% vào ống nghiệm:
Nhỏ từ từ dung dịch lysin 10% vào ống nghiệm chứa HCl 10%. Việc thêm từ từ giúp kiểm soát tốt hơn quá trình phản ứng và tránh sục bọt.
Quan sát phản ứng:
Khi lysin 10% tiếp xúc với HCl 10%, phản ứng trao đổi ion sẽ xảy ra, tạo ra muối của lysin. Trong trường hợp này, muối được tạo thành là ClH3N-(CH2)4CH(NH3Cl)-COOH.
Quan sát quá trình phản ứng, có thể thấy sự thay đổi trong màu sắc hoặc xuất hiện kết tủa phụ thuộc vào các yếu tố khác nhau.
Lưu ý: Khi làm việc với các chất hóa học, luôn tuân thủ các quy tắc an toàn. Đảm bảo làm việc trong một khu vực có quạt hút hoặc đảm bảo thông gió tốt. Đeo kính bảo hộ và găng tay để bảo vệ mắt và tay.
3. Hiện tượng nhận biết phản ứng
Để quan sát sự chuyển màu của chỉ thị trước và sau phản ứng, bạn cần sử dụng một chỉ thị phù hợp. Trong trường hợp này, ta có thể sử dụng chỉ thị pH để nhận biết sự thay đổi pH trong dung dịch.
Trước phản ứng:
Dung dịch HCl 10% có tính axit mạnh, do đó có một mức độ pH thấp. Chỉ thị pH thường được sử dụng để nhận biết dung dịch có mức độ axit hay bazơ.
Trước khi thêm lysin 10% vào dung dịch HCl 10%, dung dịch HCl sẽ có một màu trong suốt và chỉ thị pH không thể chuyển màu.
Sau phản ứng:
Khi lysin 10% tác động với HCl 10%, phản ứng trao đổi ion sẽ xảy ra và tạo ra muối của lysin.
Muối lysin có khả năng là một bazơ. Do đó, phản ứng này sẽ làm tăng độ pH của dung dịch từ mức axit đến mức trung tính hoặc bazơ.
Chỉ thị pH sẽ chuyển màu để phản ánh sự thay đổi độ pH của dung dịch. Chẳng hạn, nếu bạn sử dụng chỉ thị pH như phenolphthalein, dung dịch ban đầu sẽ không có màu (trong suốt) khi pH là mức độ axit. Tuy nhiên, sau khi phản ứng xảy ra và muối lysin được tạo thành, pH của dung dịch có thể tăng lên mức bazơ, và chỉ thị pH như phenolphthalein sẽ chuyển thành màu hồng.
Như vậy, quan sát sự chuyển màu của chỉ thị pH trước và sau phản ứng sẽ cho ta thông tin về sự thay đổi pH của dung dịch và chỉ ra rằng phản ứng đã xảy ra thành công.
4. Tính chất hóa học
4.1 Tính chất hóa học của lysin
* Tác dụng với dung dịch bazơ (do có nhóm COOH):
Lysin là một axit amin có tính bazơ, do nhóm amino (-NH2) có khả năng nhận proton (H+). Khi tác động với dung dịch bazơ, lysin sẽ phản ứng để tạo muối và có thể làm thay đổi màu của chỉ thị qùy tím và phenolphthalein.
Tác dụng với chỉ thị qùy tím:
Trước khi tác động với dung dịch bazơ, lysin có tính bazơ và có khả năng nhận proton, do đó nó sẽ có một mức độ pH cao hơn.
Chỉ thị qùy tím có màu tím ở môi trường axit và chuyển màu thành xanh lam ở môi trường bazơ.
Khi lysin tác động với dung dịch bazơ, mức độ pH tăng lên và chỉ thị qùy tím sẽ chuyển màu từ tím sang xanh lam, chỉ ra rằng lysin đã tác động với dung dịch bazơ.
Tác dụng với chỉ thị phenolphthalein:
Trước khi tác động với dung dịch bazơ, lysin có tính bazơ và có khả năng nhận proton, do đó nó sẽ có một mức độ pH cao hơn.
Chỉ thị phenolphthalein là một chỉ thị bazơ và không có màu ở môi trường axit, nhưng chuyển màu thành màu hồng ở môi trường bazơ.
Khi lysin tác động với dung dịch bazơ, mức độ pH tăng lên và chỉ thị phenolphthalein sẽ chuyển màu từ không màu (trong suốt) sang màu hồng, chỉ ra rằng lysin đã tác động với dung dịch bazơ.
Như vậy, tác dụng của lysin với dung dịch bazơ sẽ làm thay đổi màu của chỉ thị qùy tím từ tím sang xanh lam và chỉ thị phenolphthalein từ không màu sang màu hồng. Điều này cho thấy sự tương tác giữa lysin và dung dịch bazơ, và chỉ ra tính bazơ của lysin.
* Tác dụng với dung dịch axit (do có nhóm NH2):
- Tác dụng với dung dịch bazơ (do có nhóm COOH)
H2N-(CH2)4CH(NH2)-COOH + NaOH → H2N-(CH2)4CH(NH2)-COONa + H2O
- Tác dụng với dung dịch axit (do có nhóm NH2)
H2N-(CH2)4CH(NH2)-COOH + 2HCl → ClH3N-(CH2)4CH(NH3Cl)-COOH
* Phản ứng este hóa nhóm COOH :
Tương tự axit cacboxylic, lysin phản ứng được với ancol cho ra este
H2N-(CH2)4CH(NH2)-COOH + C2H5OH -> (t0) ClH3N-(CH2)4CH(NH3Cl)-COOC2H5 + H2O
4.2 Tính chất hóa học của HCL
- Axit HCl làm đổi màu quỳ tím: Khi quỳ tím (một chỉ thị pH) được nhúng vào dung dịch axit HCl, quỳ tím sẽ chuyển màu từ màu xanh/lục sang màu đỏ. Điều này cho thấy dung dịch axit có tính acid và có pH thấp.
- Axit clohidric tác dụng với kim loại đứng trước H, tạo thành muối và hidro: Axit HCl có khả năng tác động với các kim loại đứng trước nó trong dãy điện hoá. Trong quá trình này, axit HCl tác động với kim loại và tạo thành muối tương ứng và khí hidro.
Ví dụ: Fe + 2HCl → FeCl2 + H2↑ (sắt tác động với axit HCl tạo ra muối clorua sắt FeCl2 và khí hidro H2).
- Axit clohidric tác dụng với oxit kim loại, tạo thành muối clorua và nước: Axit HCl có khả năng tác động với oxit kim loại và tạo thành muối clorua tương ứng và nước.
Ví dụ: 6HCl + Al2O3 → 2AlCl3 + 3H2O (axit HCl tác động với oxit nhôm Al2O3 tạo ra muối clorua nhôm AlCl3 và nước).
- Axit clohidric tác dụng với bazơ, tạo thành muối clorua và nước: Axit HCl có khả năng tác động với các bazơ và tạo thành muối clorua tương ứng và nước.
Ví dụ: 3HCl + Al(OH)3 → AlCl3 + 3H2O (axit HCl tác động với hidroxit nhôm Al(OH)3 tạo ra muối clorua nhôm AlCl3 và nước).
- Axit clohidric tác động với muối, tạo thành muối mới và axit mới: Axit HCl có khả năng tác động với các muối và tạo thành muối mới và axit tương ứng.
Ví dụ: AgNO3 + 2HCl → AgCl↓ + HNO3 (axit HCl tác động với nitrat bạc AgNO3 tạo ra clorua bạc AgCl kết tủa và axit nitric HNO3).
- Axit clohidric tác động với hợp chất có tính oxi hoá, thể hiện tính khử: Axit HCl có khả năng tác động với các hợp chất có tính oxi hoá và thể hiện tính khử.
Ví dụ: 6HCl + KClO3 → KCl + 3Cl2↑ + 3H2O (axit HCl tác động với clorat kali KClO3 tạo ra clorua kali KCl, khí clo Cl2 và nước).
Lưu ý: Axit HCl không tác động với các kim loại đứng sau nó trong dãy điện hoá, không tác động với các phi kim, axit, oxit kim loại và oxit phi kim.
5. Bài tập vận dụng
Bài 1: Dãy gồm các chất đều phản ứng với HCl là
A. valin, lysin, natri clorua.
B. valin, amoni clorua, lysin.
C. alanin, kali clorua, amoniac.
D. valin, lysin, alanin.
Đáp án là D. valin, lysin, alanin.
Các chất valin, lysin và alanin đều có nhóm amino (NH2) trong cấu trúc của chúng, do đó chúng có khả năng phản ứng với axit clohidric (HCl). Trong phản ứng này, nhóm amino sẽ tác động với axit HCl và tạo thành muối tương ứng và nước. Vì vậy, valin, lysin và alanin đều phản ứng với HCl, trong khi các chất trong các lựa chọn khác không có nhóm amino và không phản ứng với axit HCl.
Bài 2: Hỗn hợp X gồm axit glutamic và lysin. Biết:
- Cho a gam X phản ứng vừa đủ với V lít dung dịch HCl 1M.
- Cho a gam X phản ứng vừa đủ với V/2 lít dung dịch NaOH 2M. Phần trăm khối lượng của axit glutamic trong X là
A. 66,81%. B. 35,08%.
C. 50,17%. D. 33,48%.
Hướng dẫn:
Để tính phần trăm khối lượng của axit glutamic trong hỗn hợp X, ta cần tìm tỉ lệ mol giữa axit glutamic (Glu) và lysin (Lys) trong hỗn hợp.
Giả sử x là số mol của Glu và y là số mol của Lys. Dựa vào thông tin trong đề bài, ta có các phương trình sau:
- Trong phản ứng với dung dịch HCl, số mol axit trong hỗn hợp X là a. Do đó, ta có: x + y = a (phương trình 1).
- Trong phản ứng với dung dịch NaOH, số mol axit trong hỗn hợp X là nửa số mol của NaOH. Do đó, ta có: x + 2y = (V/2) * 2 = V (phương trình 2).
Giải hệ phương trình (1) và (2), ta có x = y.
Vì vậy, tỉ lệ mol giữa Glu và Lys là 1:1 trong hỗn hợp X.
Để tính phần trăm khối lượng của Glu trong X, ta cần biết tỉ lệ khối lượng giữa Glu và Lys. Vì tỉ lệ mol giữa Glu và Lys là 1:1, mà khối lượng phân tử của Glu (C5H9NO4) khác khối lượng phân tử của Lys (C6H14N2O2), nên tỉ lệ khối lượng giữa Glu và Lys sẽ khác 1:1.
Ta cần biết giá trị khối lượng mol (g/mol) của Glu và Lys để tính phần trăm khối lượng của Glu trong hỗn hợp X.
Bài 3: Cho 1,46 gam lysin phản ứng hết với lượng dư dung dịch HCl, sau phản ứng, khối lượng muối thu được là
A. 1,78g. B. 2,19g.
C. 1,83g. D. 1,53g.
Hướng dẫn:
Để tính khối lượng muối thu được sau phản ứng, ta cần biết lượng dư dung dịch HCl phản ứng với 1,46 gam lysin.
Theo phương trình phản ứng đã cho, 1 mol lysin cần phản ứng với 2 mol HCl. Do đó, nếu lysin có khối lượng là 1,46 gam, thì số mol lysin tương ứng là:
n(lysin) = m(lysin) / MM(lysin) = 1,46 g / 146,19 g/mol = 0,01 mol
Vì dung dịch HCl có lượng dư, ta không cần quan tâm đến số mol HCl. Ta chỉ cần tính khối lượng muối thu được từ số mol lysin đã tính.
Theo phương trình phản ứng, mỗi mol lysin phản ứng với 1 mol HCl để tạo ra muối.
Do đó, khối lượng muối thu được là:
m(muối) = m(lysin) + n(lysin) * MM(HCl) = 1,46 g + 0,01 mol * 36,5 g/mol = 1,46 g + 0,365 g = 1,825 g
Vậy, đáp án là C. 1,83 g.
Xem thêm >> Cân bằng phản ứng sau Fe + HNO3 → Fe(NO3)3 + NO+ H2O
