Công thức phân tử cho biết thành phần nguyên tố và số lượng nguyên tử của mỗi nguyên tố trong phân tử.

 

– Thành phần các nguyên tử có trong phân tử chất hữu cơ cho biết những nguyên tố hoá học tạo nên hợp chất đó. Số lượng các nguyên tử cho biết các nguyên tố kết hợp với nhau theo tỉ lệ nào.

Ví dụ: Khi butane và propane là khí hoá lỏng được nên trong bình gas, được các gia đình sử dụng để đun, nấu có công thức phân tử là C₃H₄ và C₄H₁₀.

– Công thức đơn giản nhất (còn được gọi là công thức thực nghiệm) cho biết tỉ lệ số nguyên tử của các nguyên tố có trong phân tử hợp chất hữu cơ (tỉ lệ các số nguyên tối giản).

Ví dụ: Hợp chất  glucose có nhiều trong quả nho chín có công thức phân tử là C₆H₁₂O₆, thì công thức đơn giản nhất là CH₂O.

– Một hợp chất hữu cơ có công thức phân tử là C_xH_yO_z.

– Thiết lập công thức đơn giản nhất bằng cách lập tỉ lệ x : y : z ở dạng số nguyên tối giản p : q : r

– Phân tích định lượng, ta được tỉ lệ phần trăm các nguyên tố trong phân tử.

\(x:y:z = \frac{{\% C}}{{12,0}}{\rm{: }}\frac{{\% H}}{{1,0}}{\rm{: }}\frac{{\% O}}{{16,0}}{\rm{ }} = p:q:r\)

– Từ đó thiết lập được công thức đơn giản nhất: C_pH_qO_r.

– Trong đó: p, q, r là các số nguyên tối giản; x, y, z, n là số nguyên dương.

– %C, %H, %O, lần lượt là % khối lượng của các nguyên tố C, H, O, N trong hợp chất hữu cơ.

– Khi biết phân tử khối, xác định được giá trị n, từ đó suy ra công thức phân tử.

– Công thức phân tử cho biết số nguyên tử của các nguyên tố có trong phân tử.

– Mối quan hệ giữa công thức phân tử và công thức đơn giản nhất:

C_xH_yO_z = (C_pH_qO_r)_n

– Hiện nay, người ta thường sử dụng phổ khối lượng để xác định phân tử khối của hợp chất hữu cơ.

– Trên phổ khối lượng, mỗi tín hiệu (peak) tương ứng với một phân mảnh ion khi các phân tử hợp chất hữu cơ bị ion hoá trong thiết bị phân tích phổ.

– Mỗi peak được xác định bởi giá trị m/z và cường độ tương đối (%).

– Có thể dự đoán phân tử khối của hợp chất hữu cơ đơn giản bằng tín hiệu của mảnh ion phân tử (kí hiệu là [M⁺]).

– Mảnh ion phân tử này thường ứng với tín hiệu có giá trị m/z lớn nhất.

– Trong thiết bị đo phổ khối lượng, hợp chất hữu cơ thường bị bắn phá bởi các electron có năng lượng cao và bị chuyển thành mảnh ion phân tử.

– Quá trình này được gọi là quá trình ion hoá. Ion phân tử có thể tiếp tục bị phân mảnh để trở thành những phân mảnh ion có khối lượng nhỏ hơn.

– m là khối lượng của ion, z là điện tích của ion. Đa số các ion đều mang điện tích dương +1 nên m/z tương đương với m. Do đó, máy được gọi là máy phân tích khối phố.

 

Hình 10.1. Phổ khối lượng của naphtalene (a) và phenol (b)

 

Phổ khối lượng có thể cho thông tin về phân tử khối của hợp chất hữu cơ thông qua mảnh ion phân tử thường ứng với tín hiệu có giá trị m/z lớn nhất.