Amino Axit Tác Dụng Với NaOH: Giải Thích Chi Tiết và Bài Tập Vận Dụng

Amino axit là những hợp chất hữu cơ tạp chức, phân tử chứa đồng thời nhóm amino (-NH₂) và nhóm cacboxyl (-COOH). Chính vì cấu trúc đặc biệt này, amino axit thể hiện tính chất lưỡng tính, có khả năng tác dụng với cả axit và bazơ. Trong bài viết này, chúng ta sẽ đi sâu vào phản ứng giữa amino axit và NaOH (một bazơ mạnh), cùng với các bài tập minh họa để hiểu rõ hơn về phản ứng này.

Phản ứng tổng quát:

Do có nhóm -COOH mang tính axit, amino axit có khả năng phản ứng với dung dịch NaOH. Phương trình tổng quát như sau:

(NH₂)ₓR(COOH)ᵧ + yNaOH → (NH₂)ₓR(COONa)ᵧ + yH₂O

Trong đó:

• (NH₂)ₓR(COOH)ᵧ là công thức tổng quát của amino axit, với x là số nhóm amino, y là số nhóm cacboxyl, và R là gốc hydrocacbon.
• NaOH là natri hydroxit (bazơ).
• (NH₂)ₓR(COONa)ᵧ là muối natri của amino axit.
• H₂O là nước.

Ví dụ cụ thể:

Một ví dụ điển hình là phản ứng của glycin (H₂N-CH₂-COOH) với NaOH:

H₂N-CH₂-COOH + NaOH → H₂N-CH₂-COONa + H₂O

Alt text: Phương trình hóa học minh họa phản ứng của Glycine (H2N-CH2-COOH) với NaOH tạo thành Glycine muối Natri (H2N-CH2-COONa) và nước (H2O), thể hiện rõ vai trò của NaOH trong việc trung hòa nhóm carboxyl của amino axit.

Lưu ý quan trọng:

• Số mol NaOH phản ứng bằng số mol nhóm -COOH trong phân tử amino axit.
• Phản ứng này là phản ứng trung hòa, tạo ra muối và nước.
• Khối lượng muối tạo thành có thể được tính dựa vào định luật bảo toàn khối lượng.

Định luật bảo toàn khối lượng:

m(amino axit) + m(NaOH) = m(muối) + m(H₂O)

Trong đó:

• m(amino axit): khối lượng amino axit tham gia phản ứng.
• m(NaOH): khối lượng NaOH tham gia phản ứng.
• m(muối): khối lượng muối tạo thành sau phản ứng.
• m(H₂O): khối lượng nước tạo thành sau phản ứng.

Từ công thức trên, ta có thể suy ra:

m(muối) = m(amino axit) + m(NaOH) – m(H₂O)
m(muối) = m(amino axit) + y.M(NaOH) – y.M(H2O)
m(muối) = m(amino axit) + 22y

Bài tập vận dụng:

Để hiểu rõ hơn về cách giải bài tập liên quan đến Amino Axit Tác Dụng Với Naoh, chúng ta sẽ xét một số ví dụ sau:

Ví dụ 1:

Cho 8,9 gam amino axit X có công thức phân tử C₃H₇O₂N phản ứng vừa đủ với 100 ml dung dịch NaOH 1,5M. Sau phản ứng, cô cạn dung dịch thu được 11,7 gam chất rắn. Xác định công thức cấu tạo của X.

Hướng dẫn giải:

1. Tính số mol NaOH: n(NaOH) = 0,1 * 1,5 = 0,15 mol
2. Tính số mol amino axit X: n(X) = 8,9 / 89 = 0,1 mol (M(X) = 123 + 7 + 162 + 14 = 89)
3. Nhận thấy n(NaOH) > n(X), suy ra NaOH dư.
4. Tính khối lượng NaOH dư: m(NaOH)dư = 11,7 – m(muối)
5. Tính số mol NaOH phản ứng: n(NaOH) phản ứng = n(NaOH) ban đầu – n(NaOH) dư
6. Xác định số nhóm -COOH trong X (số nhóm -COOH = n(NaOH) phản ứng / n(X)).
7. Từ công thức phân tử và số nhóm -COOH, suy ra công thức cấu tạo của X.

Ở đây n(NaOH) pư = 0,1 mol => X có 1 nhóm COOH. m(NaOH) dư = 11.7 – m(muối). => m(muối) = 11.7 – 0.05*40 = 9.7g
Gọi CT muối là H2N-CH2-COONa => X là H2N-CH2-COOCH3

Alt text: Sơ đồ phản ứng giữa amino acid C3H7O2N và NaOH, với việc tính toán số mol và khối lượng các chất tham gia và sản phẩm (muối, NaOH dư), làm nổi bật phương pháp xác định công thức cấu tạo amino acid dựa trên dữ kiện thực nghiệm.

Ví dụ 2:

Cho 0,02 mol amino axit X phản ứng vừa đủ với 100 ml dung dịch NaOH 0,2M. Mặt khác, 1,5 gam X phản ứng vừa đủ với 80 ml dung dịch KOH 0,25M. Xác định công thức phân tử của X.

Hướng dẫn giải:

1. Tính số mol NaOH: n(NaOH) = 0,1 * 0,2 = 0,02 mol
2. Tính số mol KOH: n(KOH) = 0,08 * 0,25 = 0,02 mol
3. Từ số mol NaOH và KOH, suy ra X có 1 nhóm -COOH.
4. Tính khối lượng mol của X: M(X) = 1,5 / 0,02 = 75 g/mol
5. Xác định công thức phân tử của X.

Ở đây ta có n(NaOH) = 0,02 (mol) = n(X) => X có một nhóm – COOH => (X) có dạng (H2N)n – R – COOH

Alt text: Minh họa quá trình phản ứng của Amino Acid X với NaOH và KOH, nhấn mạnh sự tương đồng trong số mol phản ứng, giúp suy luận về số lượng nhóm carboxyl và khối lượng mol phân tử của X, từ đó xác định công thức cấu tạo.

Ví dụ 3:

Cho 0,1 mol α-amino axit A dạng H₂N-R-COOH phản ứng hết với dung dịch NaOH tạo thành 11,1 gam muối khan. Xác định A là amino axit nào.

Hướng dẫn giải:

1. Viết phương trình phản ứng: H₂N-R-COOH + NaOH → H₂N-R-COONa + H₂O
2. Tính khối lượng mol của muối: M(muối) = 11,1 / 0,1 = 111 g/mol
3. Tính khối lượng mol của gốc R: M(R) = M(muối) – M(H₂N-COO) = 111 – 74 = 37 g/mol
4. Xác định gốc R và suy ra amino axit A.

Alt text: Phản ứng của α-amino axit A (H2N-R-COOH) với NaOH, dẫn đến hình thành muối khan (H2N-R-COONa), qua đó khối lượng mol của muối cho phép xác định gốc R và nhận diện amino acid A, là Glyxin.

Kết luận:

Phản ứng giữa amino axit và NaOH là một phản ứng quan trọng trong hóa học hữu cơ, đặc biệt trong việc nghiên cứu và ứng dụng các amino axit. Việc nắm vững lý thuyết và các dạng bài tập liên quan sẽ giúp bạn giải quyết các bài toán hóa học một cách dễ dàng và hiệu quả. Hy vọng bài viết này đã cung cấp cho bạn những kiến thức hữu ích về chủ đề này.