Este là gì? tính chất hóa học, ứng dụng và điều chế Este

Este là một hợp chất hữu cơ phức tạp, có vai trò và ứng dụng cực kì quan trọng trong cuộc sống. Bài học về este là gì? Tính chất hóa học điều chế ra sao luôn là những kiến thức cần được trau dồi trong chương trình môn hóa học 12, đặc biệt là trong các quá trình ôn thi THPT quốc gia. Hãy cùng tìm hiểu ngay dưới đây.

Nội dung chính

Este là gì?

Trong hóa học, người ta định nghĩa este từ cấu trúc chung của nó. Khi thay nhóm OH ở nhóm cacboxyl của axit cacboxylic bằng nhóm OR, ta được một este.

Do đó, Este có công thức chung là: R-COO-R’

Lưu ý

• R: Gốc hidrocacbon của axit (Trường hợp đặc biệt là H của axit formic)
• R’: Gốc Hidrocacbon của ancol (Lưu ý rằng R#H)

Phân loại este

Tùy theo đặc điểm của gốc hidrocacbon và số nhóm cacboxyl mà este sẽ được phân thành nhiều loại như: este no, este không no, este đơn chức, este đa chức,…

+ Este tạo bởi axit đơn chức và rượu đơn chức có công thức là RCOOH và R’OH: RCOOR’. Nếu R và R’ là gốc no thì este là C_nH_2nO₂ (n 2)

+ Este tạo bởi axit đơn chức RCOOH và rượu đa chức R’(OH)_n: (RCOO)_nR’

+ Este tạo bởi axit đa chức R(COOH)_m và rượu đơn chức: R(COOR’)_m

+ Este tạo bởi axit đa chức R(COOH)_m và rượu đa chức R’(OH)_n: ( ít gặp) R_n(COOR’)_n.mR’_m

Nắm vững các công thức trên sẽ giúp cho quá trình đọc đề, hiểu đề trở nên dễ dàng, nhanh chóng hơn. Từ đó chúng ta hoàn toàn có thể giải quyết bài toán một cách nhẹ nhàng hơn rất nhiều.

Các đồng phân este

Nếu bài tập chỉ nói đếm số đồng phân thì ta cần phải quan tâm cả đồng phân hình học lẫn đồng phân cấu tạo. Điểm mấu chốt bài toán là đây, nếu sót thì chắc chắc kết quả sẽ bị sai lệch.

Các bước đếm số đồng phân của este bao gồm:

Bước 1: Tính độ bất bão hòa k (Tức là tính số liên kết pi có trong este, nếu k>3 thì hoàn toàn có thể có vòng benzen)

Bước 2: Giả sử X là RCOOR’ thì tổng số C trong R và R’ bằng tổng số C trong X trừ đi 1 ( đặt bằng x). Khai triển x = m+n (m,n là số C của R,R’ .n>0 do R’ phải có ít nhất 1 C, m có thể bằng 0.

• Nếu m,n =1 thì có 1 đồng phân
• m,n = 2 có 1 đồng phân
• m,n = 3 có 2 đồng phân (nếu no).
• m,n = 3 có 4 đồng phân (nếu có 1 liên kết pi –tính cả đồng phân hình học)
• m,n = 4 có 4 đồng phân (nếu no)

Ngoài phương  pháp trên thì chúng ta hoàn toàn có thể tính số đồng phân của este dưới dạng công thức tổng quát CnH2nO, dựa vào các loại đồng phân mạch hở:

• Axit no, đơn chức
• Este no, đơn chức
• Andehit – rượu
• Xeton – rượu
• Andehit – ete
• Xeton – ete

Các đồng phân este đơn chức gồm có đồng phân mạch cacbon của gốc ancol và đồng phân mạch cacbon của gốc axit tạo thành este. Nắm được qui tắc này sẽ dễ dàng trong việc tính số đồng phân của este

Danh pháp 

Với ancol đơn chức là R’OH: 

Tên este = tên gốc hidrocacbon R’+ tên gốc axit (đổi đuôi ic at )

Ví dụ:

CH₃COOC₂H₅: đọc là etyl axetat

CH₂=CH-COO-CH₃: đọc là metyl acrylat

Với ancol đa chức

Tên este = tên ancol + tên gốc axit

Ví dụ: CH₂OOC-CH₃: etylenglycol điaxetat

Thường trong đề thi phức tạp sẽ cho danh pháp, học sinh tự suy luận ra công thức. Đây là một trong những điểm khó trong quá trình đầu tiên làm dạng toán về este.

Tính chất vật lý Este

Trạng thái

Đa số ở trạng thái lỏng, những este có khối lượng phân tử lớn thì sẽ ở trạng thái rắn (mỡ động vật, sáp ong,…).  Thường este sẽ hóa lỏng ở nhiệt độ cao và ở trạng thái rắn nếu nhiệt độ hơi thấp một chút.

Nhiệt độ sôi

Este có nhiệt độ sôi khá thấp, dễ bay hơi. Người ta giải thích điều này dựa vào không có liên kết hidro giữa các phân tử.

Tính tan

Không có liên kết hidro giữa các phân tử với nước. Do đó este ít tan hoặc không tan trong nước.

Mùi thơm

Kiến thức mùi thơm thường được lồng ghép vào các câu hỏi trắc nghiệm lý thuyết. Thường mỗi este sẽ có mùi đặc trưng như sau: (Đề thi chỉ hỏi các mùi thơm này thôi, nắm vững các phần mùi thơm trong đây là được)

• Amyl axetat có mùi dầu chuối.
• Amyl fomat có mùi mận.
• Etyl fomat có mùi của 7749 loại quả khác nhau.
• Metyl salicylat có mùi dầu gió.
• Isoamyl axetat có mùi chuối chín.
• Etyl Isovalerat có mùi táo.
• Etyl butirat và Etyl propionat có mùi dứa.
• Geranyl axetat có mùi hoa hồng.

Tính chất hóa học Este 

Phản ứng thủy phân trong môi trường axit và bazo

Phản ứng khử

Phản ứng cộng và trùng hợp ở gốc hydrocacbon

Ứng dụng este trong cuộc sống

Như đã giới thiệu thì este có khá nhiều ứng dụng trong cuộc sống. Mang lại nhiều giá trị cho các công trình nghiên cứu lẫn các vấn đề thực tiền:

• Dung môi hòa tan các chất hữu cơ. VD: amyl và butyl axetat dùng để pha sơn tổng hợp.
• Dùng làm thủy tinh hữu cơ. VD: poli(metyl acrylat), poli(metyl metacrylat).
• Chất dẻo, keo dán, chất hóa dẻo. Loại nguyên liệu dùng trong nhiều ngành công nghiệp và có mặt trong cả đời sôgns
• Dùng làm xà phòng, chất giặt rửa tổng hợp.
• Nước hoa, mỹ phẩm, phụ gia thực phẩm… (dựa vào mùi thơm đặc trưng của este, người ta phối hợp để làm nước hoa)

Điều chế

Este được điều chế theo nhiều phương pháp phân theo từng loại este: Este của ancol, Este của phenol, este không no.

✅ Bài học tiếp theo: Lipit.

Trắc nghiệm lý thuyết este

Câu 1: Phương pháp mà người ta thường dùng để điều chế este của ancol là

A. Đun hồi lưu ancol với axit hữu cơ. Chất xúc tác là H₂SO₄ đặc.

B. Tham gia quá trình phản ứng xà phòng hóa

C. Anhidrit axit tác dụng với ancol.

D. Tham gia phản ứng khử

Đáp án chính xác: A. Đun hồi lưu ancol với axit hữu cơ. Chất xúc tác là H₂SO₄ đặc.

Câu 2: Trong phản ứng este hoá giữa ancol và 1 axit hữu cơ thì cân bằng sẽ chuyển dịch theo chiều tạo ra este khi nào:

A. Cho ancol dư hay axit hữu cơ dư.

B. Giảm nồng độ ancol hay axit hữu cơ.

C. Dùng chất hút nước hay tách nước. Chưng cất ngay để tách este.

D. Cả 2 biện pháp A, C

Đáp án chính xác: D. Cả 2 biện pháp A, C

Người ta sẽ dùng các phương pháp sau:

• Cho ancol dư hay axit hữu cơ dư
• Dùng chất hút nước hay tách nước. Chưng cất ngay để tách este

Câu 3: Cách nào sau đây chính xác để điều chế etyl axetat trong phòng thí nghiệm:

A. Đun hỗn hợp etanol, giấm và axit sunfuric đặc.

B. Đun hồi lưu hỗn hợp axit axetic, rượu trắng và axit nitric đặc.

C. Đun sôi hỗn hợp etanol, axit axetic và axit sunfuric đặc trong cốc thuỷ tinh chịu nhiệt.

D. Đun hồi lưu hỗn hợp etanol, axit axetic và axit sunfuric đặc.

Đáp án chính xác: D.  Đun hồi lưu hỗn hợp etanol, axit axetic và axit sunfuric đặc.

Trong quá trình này thì axit sunfuric đặc đóng vai trò là chất xúc tác, hai hợp chất còn lại tham gia vào quá trình phản ứng chính.

Một trong những đặc điểm quan trọng nhất của este là phản ứng thủy phân trong môi trường axit và môi trường kiềm. Do đó, đề thi thường xoáy sâu vào mảng kiến thức này của este. Học sinh cần nắm vững tránh nhầm lẫn trong quá trình làm bài tập trắc nghiệm cũng như tự luận.