Skip to content · ⁨Bỏ qua nội dung⁩

Carboxylic acids and derivatives · ⁨Axit cacboxylic và dẫn xuất⁩

A-Level Chemistry · ⁨Hóa học A-Level⁩ · Topic 18 · ⁨Chủ đề 18⁩

Video lesson for this topic · ⁨Bài học video cho chủ đề này⁩ Open the video page · ⁨Mở trang video⁩
8:02

Axit cacboxylic và dẫn xuất

Mở một chai giấm, bạn sẽ biết ngay lập tức. Mùi sắc đó là axit etanoic, và giấm chỉ là dung dịch loãng yếu của nó trong nước. Đổ một ít lên…

English narration · English + 中文 subtitles burned in · ⁨Giọng đọc tiếng Anh · phụ đề tiếng Anh + 中文 được ghi trực tiếp⁩

18.1

Carboxylic acids · ⁨Axit cacboxylic⁩

Syllabus · ⁨Chương trình⁩
English
  1. recall the reactions by which carboxylic acids can be produced: (a) oxidation of primary alcohols and aldehydes with acidified $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ or acidified $\text{KMnO}_4$ and refluxing (b) hydrolysis of nitriles with dilute acid or dilute alkali followed by acidification (c) hydrolysis of esters with dilute acid or dilute alkali and heat followed by acidification
  2. describe: (a) the redox reaction with reactive metals to produce a salt and $\text{H}_2(\text{g})$ (b) the neutralisation reaction with alkalis to produce a salt and $\text{H}_2\text{O}(\text{l})$ (c) the acid–base reaction with carbonates to produce a salt and $\text{H}_2\text{O}(\text{l})$ and $\text{CO}_2(\text{g})$ (d) esterification with alcohols with concentrated $\text{H}_2\text{SO}_4$ as catalyst (e) reduction by $\text{LiAlH}_4$ to form a primary alcohol
Tiếng Việt
  1. Nhắc lại các phản ứng để sản xuất axit cacboxylic: (a) oxi hóa ancol nguyên cấp và aldehyde với dung dịch $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ có axit hoặc dung dịch $\text{KMnO}_4$ có axit và đun hồi lưu (b) thủy phân nitril với dung dịch axit loãng hoặc dung dịch kiềm loãng theo sau là axit hóa (c) thủy phân este với dung dịch axit loãng hoặc dung dịch kiềm loãng và nhiệt theo sau là axit hóa
  2. mô tả: (a) phản ứng redox với kim loại hoạt động để tạo thành muối và $\text{H}_2(\text{g})$ (b) phản ứng trung hòa với base để tạo thành muối và $\text{H}_2\text{O}(\text{l})$ (c) phản ứng axit–base với cacbonat để tạo thành muối và $\text{H}_2\text{O}(\text{l})$ cùng $\text{CO}_2(\text{g})$ (d) tạo este với ancol có dung dịch đặc $\text{H}_2\text{SO}_4$ làm xúc tác (e) sự khử bởi $\text{LiAlH}_4$ để tạo thành ancol bậc một

Source: Cambridge International syllabus · ⁨Nguồn: Chương trình Cambridge International⁩

English

A carboxylic acid 羧酸 has the $\text{–COOH}$ (carboxyl) functional group. It is a weak acid.

Making carboxylic acids

  • oxidation 氧化 of a primary alcohol 醇 or an aldehyde 醛 with acidified $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ or $\text{KMnO}_4$, with reflux 回流 (so it is fully oxidised).
  • hydrolysis 水解 of a nitrile 腈 with dilute acid or alkali, then acidifying.
  • hydrolysis of an ester 酯 with dilute acid or alkali and heat, then acidifying.

Reactions of carboxylic acids

These reactions all show that carboxylic acids are acids:

  • with a reactive metal (a redox 氧化还原 reaction): gives a salt 盐 and hydrogen.
$$2\text{CH}_3\text{COOH} + \text{Mg} \rightarrow (\text{CH}_3\text{COO})_2\text{Mg} + \text{H}_2$$
  • with an alkali (a neutralisation 中和): gives a salt and water.
$$\text{CH}_3\text{COOH} + \text{NaOH} \rightarrow \text{CH}_3\text{COONa} + \text{H}_2\text{O}$$
  • with a carbonate 碳酸盐: gives a salt, water and carbon dioxide. The fizzing of $\text{CO}_2$ is a test for a carboxylic acid.
$$2\text{CH}_3\text{COOH} + \text{Na}_2\text{CO}_3 \rightarrow 2\text{CH}_3\text{COONa} + \text{H}_2\text{O} + \text{CO}_2$$

Two reactions change the functional group:

  • esterification 酯化 with an alcohol (concentrated $\text{H}_2\text{SO}_4$ catalyst) gives an ester.
  • reduction 还原 by $\text{LiAlH}_4$ gives a primary alcohol.
Tiếng Việt

Một axit cacboxylic chứa nhóm chức $\text{–COOH}$ (cacboxyl). Nó là một axit yếu.

Các lọ giấm trên kệ
Giấm là dung dịch loãng của axit etanoic, một axit cacboxylic

Điều chế axit cacboxylic

  • Oxid hóa ancol bậc một hoặc anđehit bằng dung dịch axit đã thêm $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ hoặc $\text{KMnO}_4$, dưới điều kiện sôi回流 (để oxid hóa hoàn toàn).
  • Thủy phân một nitrile bằng axit loãng hoặc kiềm, sau đó axit hóa.
  • Thủy phân một ester bằng axit loãng hoặc kiềm và nhiệt, sau đó axit hóa.

Phản ứng của axit cacboxylic

Các phản ứng này đều chứng minh rằng axit cacboxylic có tính axit:

  • Với kim loại hoạt động (phản ứng redox): tạo ra muối và khí hydro.
$$2\text{CH}_3\text{COOH} + \text{Mg} \rightarrow (\text{CH}_3\text{COO})_2\text{Mg} + \text{H}_2$$
  • Với bazơ (phản ứng trung hòa): tạo muối và nước.
$$\text{CH}_3\text{COOH} + \text{NaOH} \rightarrow \text{CH}_3\text{COONa} + \text{H}_2\text{O}$$
  • Với carbonat: tạo muối, nước và khí cacbon đioxit. Sủi bọt của $\text{CO}_2$ là một phép thử nhận biết axit cacboxylic.
$$2\text{CH}_3\text{COOH} + \text{Na}_2\text{CO}_3 \rightarrow 2\text{CH}_3\text{COONa} + \text{H}_2\text{O} + \text{CO}_2$$
Sơ đồ nhánh cho thấy axit cacboxylic phản ứng với kim loại hoạt động, bazơ và carbonat để tạo ra các sản phẩm được ghi nhãn
Axit cacboxylic behaves as acids: tạo muối với kim loại (+ H$_2$), với bazơ (+ nước), hoặc với carbonat (+ nước + CO$_2$ — sủi bọt là phép thử)

Hai phản ứng thay đổi nhóm chức:

  • Esterification với ancol (xúc tác $\text{H}_2\text{SO}_4$ đặc) tạo ra ester.
  • Reduction bởi $\text{LiAlH}_4$ tạo ra ancol bậc một.
Explore · ⁨Khám phá⁩

Carboxylic acid reaction map · ⁨Sơ đồ phản ứng acid carboxylic⁩

Follow carboxylic acids through neutralisation, esterification and reduction. · ⁨Theo dõi acid carboxylic qua phản ứng trung hòa, tạo este và khử.⁩

Vocabulary · ⁨Từ vựng⁩ Train · ⁨Luyện tập⁩
English Tiếng Việt
carboxylic acid/ˌkɑːbəkˈsɪlɪk ˈæsɪd/ acid carboxylic
oxidation/ˌɒksɪˈdeɪʃn/ oxy hóa
alcohol/ˈælkəhɒl/ ancol
aldehyde/ˈældɪhaɪd/ aldehyde
reflux/ˈriːflʌks/ reflux
nitrile/ˈnaɪtraɪl/ nitrile
ester/ˈestə/ ester
redox/rɪˈdɒks/ phản ứng oxi hóa - khử
salt/sɒlt/ muối
neutralisation/ˌnjuːtrəlaɪˈzeɪʃn/ trung hòa
carbonate/ˈkɑːbəneɪt/ cacbonat
esterification/ˌestəˌrɪfɪˈkeɪʃn/ tạo este
reduction/rɪˈdʌkʃn/ khử
18.2

Esters · ⁨Ester⁩

Syllabus · ⁨Chương trình⁩
English
  1. recall the reaction (reagents and conditions) by which esters can be produced: (a) the condensation reaction between an alcohol and a carboxylic acid with concentrated $\text{H}_2\text{SO}_4$ as catalyst
  2. describe the hydrolysis of esters by dilute acid and by dilute alkali and heat
Tiếng Việt
  1. Nhắc lại phản ứng (chất tham gia và điều kiện) để sản xuất este: (a) phản ứng ngưng tụ giữa ancol và axit cacboxylic với dung dịch $\text{H}_2\text{SO}_4$ đặc làm xúc tác
  2. mô tả thủy phân este bằng axit loãng và bazơ loãng cùng nhiệt

Source: Cambridge International syllabus · ⁨Nguồn: Chương trình Cambridge International⁩

English

An ester has the $\text{–COO–}$ group. It often smells sweet or fruity.

Making esters

An ester forms in a condensation 缩合 reaction between an alcohol and a carboxylic acid, with concentrated $\text{H}_2\text{SO}_4$ as catalyst. A water molecule is lost, and the reaction is reversible:

$$\text{CH}_3\text{COOH} + \text{C}_2\text{H}_5\text{OH} \rightleftharpoons \text{CH}_3\text{COOC}_2\text{H}_5 + \text{H}_2\text{O}$$

Hydrolysis of esters

Hydrolysis splits the ester back apart. The conditions change the products:

  • dilute acid and heat: reversible. Gives back the carboxylic acid and the alcohol.
  • dilute alkali and heat: not reversible. Gives the alcohol and the salt of the carboxylic acid (the carboxylate ion).

Worked example. Name the ester made from ethanol and propanoic acid, and say which part comes from which. In an ester name the alcohol gives the first word (the alkyl part) and the acid gives the second (the -oate part). Ethanol supplies $\text{C}_2\text{H}_5-$ and propanoic acid supplies $\text{CH}_3\text{CH}_2\text{COO}-$, so the ester is ethyl propanoate, $\text{CH}_3\text{CH}_2\text{COOC}_2\text{H}_5$. It is made by refluxing the two with a concentrated $\text{H}_2\text{SO}_4$ catalyst, and the reaction is reversible, so the yield is never complete. The trap is naming it backwards: propyl ethanoate is a completely different ester (made from propan-1-ol and ethanoic acid). Alcohol first, acid second.

Tiếng Việt

Một ester có nhóm $\text{–COO–}$. Nó thường có mùi ngọt hoặc trái cây.

Chai nước hoa cắt khắc trang trí
Ester mang lại nhiều mùi ngọt cho trái cây và nước hoa

Điều chế ester

Ester hình thành trong phản ứng condensation giữa ancol và axit cacboxylic, với xúc tác $\text{H}_2\text{SO}_4$ đặc. Một phân tử nước bị mất đi, và phản ứng thuận nghịch:

$$\text{CH}_3\text{COOH} + \text{C}_2\text{H}_5\text{OH} \rightleftharpoons \text{CH}_3\text{COOC}_2\text{H}_5 + \text{H}_2\text{O}$$
Phương trình este hóa với OH từ axit và H từ ancol được làm nổi bật là các nguyên tử rời đi dưới dạng nước, và liên kết oxy mới của este được làm nổi bật
Esterification là một condensation: –OH từ axit và –H từ ancol rời đi tạo thành nước, hình thành liên kết C–O–C của ester

Thủy phân ester

Thủy phân tách ester trở lại. Điều kiện thay đổi sản phẩm:

  • Axit loãng và nhiệt: thuận nghịch. Tạo lại axit cacboxylic và ancol.
  • Kiềm loãng và nhiệt: không thuận nghịch. Tạo ancol và muối của axit cacboxylic (ion cacboxylate).
Sơ đồ nhánh: Este bị thủy phân bởi axit loãng tạo axit cacboxylic và ancol, bởi kiềm loãng tạo muối cacboxylat và ancol
Thủy phân một ester: axit loãng (thuận nghịch) tạo axit cacboxylic và ancol; kiềm loãng (không thuận nghịch) tạo muối cacboxylate và ancol

Ví dụ có lời giải. Đặt tên ester được tạo từ ethanol và axit propanoic, và chỉ ra phần nào đến từ đâu. Trong việc đặt tên ester, ancol cung cấp từ đầu tiên (phần alkyl) và axit cung cấp từ thứ hai (phần -oate). Ethanol cung cấp $\text{C}_2\text{H}_5-$ và axit propanoic cung cấp $\text{CH}_3\text{CH}_2\text{COO}-$, nên ester là ethyl propanoate, $\text{CH}_3\text{CH}_2\text{COOC}_2\text{H}_5$. Nó được tạo thành bằng cách sôi回流 hai chất này với xúc tác $\text{H}_2\text{SO}_4$ đặc, và phản ứng là thuận nghịch, nên hiệu suất không bao giờ hoàn toàn. Bẫy nằm ở việc đặt tên ngược lại: propyl ethanoate là một ester hoàn toàn khác (tạo từ propan-1-ol và axit etanoic). Ancol trước, axit sau.

Explore · ⁨Khám phá⁩

Ester route lab · ⁨Phòng thí nghiệm con đường tạo Este⁩

Follow ester formation and hydrolysis as reversible paths. · ⁨Theo dõi sự hình thành và thủy phân este như các đường dẫn thuận nghịch.⁩

Vocabulary · ⁨Từ vựng⁩ Train · ⁨Luyện tập⁩
English Tiếng Việt
hydrolysis/haɪˈdrɒləsɪs/ thủy phân
condensation/kɒndenˈseɪʃn/ ngưng tụ
18.2

Exam tips · ⁨Mẹo làm bài thi⁩

English
  • Carboxylic acids react with carbonates to give $\text{CO}_2$ (fizzing) — this distinguishes them from phenols.
  • Explain acid strength via the delocalised carboxylate ion; electron-withdrawing groups (e.g. Cl) increase strength.
  • Esterification (with concentrated $\text{H}_2\text{SO}_4$) is reversible; name esters as alkyl alkanoate.
  • Know the products of acid vs alkaline hydrolysis of an ester (they differ).
Tiếng Việt
  • Axit cacboxylic phản ứng với carbonat tạo $\text{CO}_2$ (sủi bọt) — điều này phân biệt chúng với phenol.
  • Giải thích độ mạnh của axit thông qua ion cacboxylate liên hợp; các nhóm hút electron (ví dụ Cl) làm tăng độ mạnh.
  • Esterification (với $\text{H}_2\text{SO}_4$ đặc) là thuận nghịch; đặt tên ester theo kiểu alkyl alkanoate.
  • Biết các sản phẩm của thủy phân axit so với bazơ của một ester (chúng khác nhau).

Interactive lessons on this topic · ⁨Bài học tương tác về chủ đề này⁩

Work through it step by step, with instant-check exercises. · ⁨Làm theo từng bước, kèm theo bài tập kiểm tra ngay lập tức.⁩

Past Papers · ⁨Đề thi cũ⁩

More topics in A-Level Chemistry · ⁨Hóa học A-Level⁩ · ⁨Nhiều chủ đề hơn trong A-Level Chemistry · ⁨Hóa học A-Level⁩⁩

Log in or create account · ⁨Đăng nhập hoặc tạo tài khoản⁩

IGCSE, A-Level & AP